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汽车涂装VOCs的回收与消除技术-新闻中心-北京市华康中天国际环保节能科技有限公司
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  • 汽车涂装VOCs的回收与消除技术
      汽车涂装面临的挑战源于相关环境法规和用户的更高需求。国际标准化组织发布的ISO14040和ISO14044,旨在推动降低产品的生产与消费中可能带来的对环境的影响。
    生命周期评估(LCA)概念已经开始用于评价汽车的环境兼容性,对汽车生产、汽车燃料生产、汽车使用和报废处理全过程中CO2排放、资源消耗和引起的环境负担进行评价。汽车工厂(涂料和装配)中,油漆车间的能耗占60%,VOC排放占95%,CO2排放占60%。汽车生命周期内,生产阶段能耗占20%,但单位时间内的能耗,生产阶段要比使用阶段高得多。目前,汽车涂装水性化技术已经越来越成熟,在世界范围内越来越普及,除清漆大多仍采用双组分溶剂型涂料外,车身涂装的-涂料已经全部实现水性化,涂装的VOC排放完全可以满足最苛刻的法规要求(35g/㎡)。然而,由于水和有机溶剂物化特性有较大差别,相对溶剂型涂料,水性涂料施工能耗增加很多,CO2排放增加;应用水性涂料无论是 材料成本、管理成本、设备投资和能源成本都高于溶剂型涂料。汽车生产者不能简单地将由于应用水性涂料增加的成本转嫁给用户,更不能给生态环境增加负担(消耗的资源和排放的温室气体更多)。
    为减少汽车使用的燃料消耗,世界各国强制实施汽车燃料消耗限值法规,汽车结构的轻量化越来越受重视,高强度钢板、铝合金、镁合金、碳纤维塑料等轻质材料的应用在增加,单一材料制造车身已逐步被多种材料混合制造车身所取代。众所周知,化学活性不同的金属接触会形成电化学腐蚀,多种材料混合的车身给涂装的防腐带来了更大的难题。另外,有的冲压件往往需要靠涂装过程实现热处理以提高零件的强度,要统一金属和塑料件面漆的颜色一直是 一件比较困难的事。
    随着汽车市场竞争的日趋激烈,为满足用户对汽车制造质量和服务及时性等方面的需求,汽车产品制造、销售的全球化发展已经成为必然趋势,对涂装生产的管理提出了挑战性课题,需要在技术标准的统一和满足地区性特点需求方面适应发展的要求。
    针对VOCs的性质以及浓度分布的不同,目前广泛应用于VOCs治理的措施基本分为两大类:一类是 以改进工艺技术、更换设备、防止泄漏乃至杜绝VOCs排放为主的预防性措施;另一类是 以末端治理为主的控制性技术。末端处理技术又具体分为两种:一种是 通过物理方法回收VOCs,即回收法;另一种是 通过生化方法将VOCs转化为无毒或是 低毒产物的破坏性方法,即消除法。

    一、VOCs的回收技术
    回收技术是 通过物理方法,在一定温度、压力下,用选择性吸收剂、吸附剂或选择性渗透膜等分离VOCs,目前常用的方法主要有冷凝法、吸收法、吸附法等。
    1、冷凝法
    冷凝法是 利用VOCs在不同温度和压力条件下具有不同的饱和蒸气压这一性质,采用提高系统压力或降低系统温度的方法,使处于蒸气状态的污染物从气相中分离的过程。冷凝法需要较高的压力和较低的温度才能保证较高的回收率。因此,运行费用高,适用于高沸点和高浓度VOCs的回收。该法常与吸收法、吸附法等联合使用。
    2、吸收法
    吸收法是 以液体作为吸收剂,通过洗涤吸收装置使废气中的有害成分被液体吸收,从而达到净化的目的,其吸收过程是 气相和液相之间进行气体分子扩散或者是 湍流扩散的物质转移。该法适用于浓度较高、温度较低和压力较高情况下的气体污染物的处理,去除率可达95%~98%。吸收法的关键是 吸收剂的选择,根据有机物种类及生产工艺条件的不同,选择溶解度大、不易挥发、价廉的吸收剂,如水、液体石油类物质。
    复方液吸收法是 在传统吸收法的基础上提出的一种新的吸收法{门。该法采用复合吸收液(成分为水、无苯柴油、添加乳化剂MOA的邻苯二甲酸二丁酯和多肤DH27)处理低浓度苯类废气,处理效果明显好于传统吸收液,提高了吸收效率,使低浓度苯类废气的净化处理效率达到87.5%,且该项技术投资少,运行成本低,净化效率高,易操作,具有很好的推广应用价值。
    3、吸附法
    吸附法是 活性炭吸附塔利用某些具有吸附能力的物质,如活性炭、硅胶、多孔粘土矿石、高聚物吸附树脂等吸附剂,吸附有害物质而达到消除污染的目的,一般用于处理中、低浓度的气相污染物。吸附效果取决于吸附剂性质、气相污染物种类以及吸附系统的操作温度、湿度、压力等因素。近几年,出现一些新的吸附工艺和设备,如吸附-热再生-催化燃烧净化工艺、吸附-水蒸气再生-溶剂回收净化工艺等,对VOCs的去除效果较为明显。
    二、VOCs的消除技术
    消除技术是 通过化学或生物反应等,在光、热、催化剂和微生物等作用下将有机物转化为H2O和CO2,这种方法对于中等浓度或者浓度<1000mg/m³的低浓度VOCs具有较好的处理效果。目前,常用的方法主要有燃烧法、低温等离子体转化法、生物法等。
    1、燃烧法
    燃烧法是 利用VOCs易燃性质进行处理的一种方法,经过充分的燃烧后,最后的产物是 CO2和H2O,由于燃烧时放出大量的热,排气的温度很高,所以可以回收热量。该法在化工、喷漆和绝缘材料等行业广泛使用。若VOCs中含有硫、氮和卤素等成分,还应考虑对燃烧后废气的处理,以免造成二次污染。
    催化燃烧法是 采用一些催化金属,在低温下就可以进行燃烧的方法,该法具有去除率高、无二次污染等优点,并且可操作性较好。近年来,国内外对催化剂的研制多集中于非 贵金属催化剂。用于催化燃烧净化含丙烯腈废气的金属物一贵金属、金属物、非 贵金属3种类型的催化剂的研究制备,初步评价了其对丙烯腈的催化效果,并与现有的国产负载贵金属催化剂进行了比较,实验结果表明,所制备的催化剂对丙烯腈废气净化具有较好的催化性能。
    2、低温等离子体转化法
    低温等离子体技术又称为非 平衡等离子体技术,是 在外加电场的作用下,通过介质放电产生大量的高能粒子,其与有机污染物分子发生一系列复杂的等离子体物理一化学反应,从而将有机污染物降解为无毒无害物质。该法适用于各类VOCs的治理,处理效率高,无二次污染物产生、易操作,特别适用于对气体流量大、浓度低的有机废气的处理。利用电子束照射20种VOCs,研究发现,通过化学结构可以推算出90%处理率时所需的电子束能。对于芳香族、脂环族、脂肪族、甲醇和三氯乙烯,电子束照射的处理效果很好。配备一个带防护罩的加速器(电压为300kV)可以处理的VOCs气体流量达30000Nm³/h。
    利用非 热等离子体法处理VOCs,研究结果表明,等离子体的性能比0:强,同时提出,等离子体技术实际应用的关键是 过程的可靠性、等离子体的能量效率和净化后气体的后续处理条件等。
    北京市华康中天国际环保节能科技有限公司http://www.huakangcc.com)主要为玻璃制造、钢铁、冶金、电厂等行业提供 光催化氧化设备酸雾净化设备、及环境污染治理方案。