王蓓蕾，張艷茹

（陜西陸環(huán)環(huán)保工程有限公司，陜西 西安 710000）

隨著國內(nèi)經(jīng)濟的迅速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，日常生活中對汽車制造、機械制造、家具制造等行業(yè)的需求越來越大，其制造過程中通常采用噴漆工藝對表面進行涂裝，以增加其耐磨性、耐腐蝕性及裝飾性。噴漆過程中產(chǎn)生的揮發(fā)性有機廢氣進入大氣環(huán)境后，不僅會直接形成大氣污染，同時在紫外線的作用下，還會與其他污染物結合，產(chǎn)生二次污染，從而對大氣環(huán)境產(chǎn)生非常大的影響。另外采用油性涂料作為原料時，噴漆時產(chǎn)生的有機廢氣中苯、二甲苯等的毒性較大，對人體健康也會造成威脅，因此，采取有效的治理方法對噴漆時產(chǎn)生的有機廢氣進行處理，不但可以減少大氣污染，同時也可以降低人體暴露的危險，從環(huán)境保護角度看，其意義十分重大。

1 噴漆工藝有機廢氣概述

噴漆工藝通常采用高壓方式在加工對象表面形成一層漆膜，該工藝中產(chǎn)生的有機廢氣主要來源于原料中的有機溶劑在噴漆及烘干工序中的揮發(fā)。目前，噴漆使用的原料通常分為溶劑型涂料和水性涂料，溶劑型涂料在使用時需要加入固化劑和稀釋劑，形成的揮發(fā)性有機廢氣主要包括甲苯、二甲苯、乙苯、非甲烷總烴（包括醇類、醛類）等。水性涂料以水為溶劑，形成的揮發(fā)性有機廢氣主要為非甲烷總烴（包括醇類、醛類）。由于揮發(fā)性有機物本身具有較易揮發(fā)的特性，經(jīng)常參與到大氣環(huán)境中O3以及二次氣溶膠的形成過程中[1]，造成二次污染。因此，從環(huán)境保護的角度，對噴漆工藝產(chǎn)生的揮發(fā)性有機廢氣進行治理，可以減少對大氣環(huán)境的污染，同時降低對人體的危害。

2 常用的有機廢氣處理技術

按照使用原料的不同以及廢氣產(chǎn)生濃度的不同，目前國內(nèi)比較常用的有機廢氣治理方法主要有吸附法、冷凝回收法、燃燒法、生物法等，在此基礎上，對于一些低濃度揮發(fā)性有機物的處理上，還會采取兩種方法聯(lián)合處理的方式。

2.1 吸附法

吸附法主要利用具有吸附功能的吸附劑對揮發(fā)性有機廢氣進行吸附，目前最為常用的吸附劑主要為活性炭和沸石分子篩?；钚蕴烤哂胸S富的微孔、介孔結構，具有表面積大、吸附容量高的優(yōu)點，按其形態(tài)又分為顆?；钚蕴俊⒎涓C活性炭和纖維活性炭等，既可單獨進行吸附處理，也可以用于吸附濃縮，后續(xù)與燃燒法配合處理揮發(fā)性有機廢氣；缺點主要有占地面積大、不耐高溫、再生次數(shù)有限、形成危險廢物造成二次污染等[2]。沸石分子篩具有較高的選擇性吸附作用，且耐高溫，同樣也可與燃燒法配合處理揮發(fā)性有機廢氣。

2.2 冷凝回收法

冷凝回收法是利用有機廢氣的化學性質(zhì)，采取加壓冷卻的方式通過降低其溫度促使揮發(fā)性有機化合物氣體量達到飽和，使其轉(zhuǎn)化為液態(tài)從而從空氣中分離出來，達到有機物回收二次利用。冷凝回收技術的核心流程為預處理、吸附、脫附、冷凝回收，預處理主要進行溫濕度條件和除塵工作，降低對后續(xù)吸附的沖擊；吸附、脫附通常采用活性炭作為介質(zhì)，活性炭吸附飽和后，有機廢氣通過脫附進入冷凝系統(tǒng)中，經(jīng)冷卻液冷凝后得到冷凝回收液[3]。

冷凝回收法常用于高濃度、低溫、小分量、組分單一、各組分沸點接近且有機廢氣中的有機物具有可回收價值的情況，不適宜處理低濃度揮發(fā)性有機廢氣[2]。

2.3 燃燒法

燃燒法常用的有催化燃燒法、直接燃燒法和蓄熱式燃燒法。催化燃燒法是在催化劑的作用下，通過降低化學反應活性，確保其可以在250～300 ℃的起燃溫度下進行無火焰燃燒，并在固體催化劑的表面與有機物質(zhì)發(fā)生氧化，產(chǎn)生大量的水和二氧化碳，同時釋放熱量[4]；催化劑通常以Pd、Pt等貴金屬為活性組分，以過渡金屬氧化物、分子篩等為載體。直接燃燒法是利用燃氣或燃油等輔助燃料與揮發(fā)性有機廢氣混合進行燃燒，使揮發(fā)性有機廢氣在高溫作用下完全分解為二氧化碳和水的處理方法，通?？梢圆捎弥苯尤紵ㄟM行處理的揮發(fā)性有機廢氣，其組分中可燃組分占比較高，或者氧化反應可以釋放的熱量比較高[5]。蓄熱式燃燒法在直接燃燒法的基礎上增加蓄熱室，以蓄熱材料替代熱交換器，其運行原理是利用蓄熱材料在特定溫度（如相變溫度）下發(fā)生物相變化，并伴隨著吸收或放出熱量的特點，通過調(diào)節(jié)廢氣的進氣和排氣，使蓄熱材料不斷吸收和放出熱量，從而降低輔助燃料的使用量，提高能源利用率，達到節(jié)能的效果[6]。

燃燒法主要適用于中、高濃度有機廢氣的處理。由于燃燒法對有機廢氣濃度、可燃組分占比或氧化反應釋放的熱量有較高要求，因此，在噴漆行業(yè)的實際應用中，多與活性炭、沸石分子篩等吸附技術進行聯(lián)合處理。

2.4 生物法

生物法的處理原理主要是通過微生物的分解，將有機廢氣氧化分解為二氧化碳和水，該處理方法的優(yōu)點是成本低、不易產(chǎn)生二次污染，但其對需要處理有機廢氣的要求較高，一方面要求處理的有機廢氣具有一定的水溶性和生物降解性，另一方面生物反應所需時間較長而操作維護較復雜，主要用于處理中、低濃度的有機廢氣[7]。

3 有機廢氣處理技術在噴漆行業(yè)中的應用

我國國內(nèi)使用噴漆工藝的行業(yè)主要有汽車制造、家具制造、工程機械制造及其他工業(yè)涂裝行業(yè)，包含了大型設備的噴漆及小型家具、機械的噴漆，其主要特點是有機廢氣產(chǎn)生濃度低，處理量大。目前，使用比較成熟且有效的方法主要為吸附法+燃燒法處理或者吸附法處理。

3.1 吸附法+燒法應用

對于吸附法+燃燒法，通常燃燒法可采取催化燃燒或直接燃燒，即吸附法+催化燃燒法或吸附法+直接燃燒法，使用中，通常利用活性炭或沸石分子篩等吸附劑的吸附作用對低濃度有機廢氣進行吸附，吸附劑吸附飽和后，進行脫附，此時低濃度廢氣經(jīng)過吸附+脫附過程后濃度提高，達到燃燒法的濃度要求并進行處理后，可以轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水。

該方法結合了吸附法和燃燒法的優(yōu)點，解決了吸附法活性炭更換周期短、頻率高、會產(chǎn)生大量危險廢物而導致二次污染的缺點，同時經(jīng)過燃燒法處理后，處理效率大大提升。兩種方法最大的區(qū)別主要在于燃燒溫度，直接燃燒法是在空氣中直接點燃有機廢氣中的可燃物或者輔以燃料，從而達到有機廢氣分解的目的，燃燒溫度高且能源消耗大；而催化燃燒相比之下其優(yōu)點是安全性高、燃燒溫度要求低。不管采取哪種燃燒方法，吸附法+燃燒法對廢氣的處理效率都是很高的。但由于設備投資較大、運行費用較高，多用于汽車制造、工程機械制造等大型、中型規(guī)模工業(yè)的涂裝行業(yè)。

3.2 吸附法應用

吸附法多采用活性炭或分子篩作為吸附劑，可設置二級吸附，一方面增加吸附效率，另一方面第二級吸附可以作為第一級吸附的一種保障措施。其相對于吸附法+燃燒法來說，具有占地面積小、操作簡單的優(yōu)點，常用于家具制造及其他小型涂裝行業(yè)。

4 結論

隨著我國生態(tài)環(huán)境保護意識的提升，各項大氣治理措施技術也在不斷發(fā)展，國內(nèi)目前對于噴漆工藝有機廢氣的處理技術也比較成熟。隨著對燃燒技術及吸附劑研究的不斷深入，一方面不斷解決燃燒技術中能源消耗及催化劑問題，逐步降低運行費用，另一方面通過使用不同形態(tài)的吸附劑在相同體積下增加吸附量、減少危險廢物產(chǎn)生量。在大力發(fā)展有機廢氣治理技術的同時，從源頭控制有機廢氣產(chǎn)生量，研發(fā)出更多含有機溶劑濃度低的溶劑涂料及水性涂料，同時要控制排放量、提高處理效率，才能保證涂裝行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。