浅谈喷漆废气处理技术研究进展-北极星VOCs在线

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摘要：喷涂工艺在化工、汽车、船舶、家具等行业广泛应用,在喷漆过程中产生的废气对环境和人类健康带来不利影响。本文介绍了喷漆废气的主要成分及其危害,综述了处理喷漆废气的净化技术,分成漆雾预处理技术以及处理喷漆废气中挥发性有机物（VOCs）的净化技术,其中漆雾预处理主要分成湿式处理法和干式处理法,VOCs净化技术包括传统净化处理技术如吸附法、吸收法、燃烧法、冷凝法等,新型净化处理技术如膜分离法、光催化法、生物法、等离子体净化法等,以及复合型净化处理技术。阐述了这些技术的净化机理、工艺流程以及优劣势,提出了复合型净化处理技术是处理喷漆废气的未来发展方向,指出了运行成本、操作难易度、稳定性是复合型处理技术亟待解决的问题。

随着经济快速发展，应用喷漆工艺的化工、房地产、汽车、机械、电子产品、船舶等行业也随之不断壮大[1]。喷涂过程中排放的有机废气对周围环境甚至人类健康带来危害，喷漆废气主要以三苯(苯、甲苯、二甲苯)为主，有些还兼具酯类、醚类、酮类等组分。这些挥发性有机物轻则使人头痛恶心，重则抽搐昏迷，伤害人体免疫系统。为有效解决这些问题，国家及部分省市已颁布一系列法律法规和大气环境保护标准限制和治理废气产生的危害。针对喷涂工艺中产生的有机废气，本文将介绍不同处理技术，分析其优势以及存在问题，并从中寻找规律，找出最优的处理净化工艺方法。

1喷漆废气的成分及危害

在喷漆涂装过程中高压空气喷射的油漆绝大部分停留在工件上，其他未到达喷涂表面的喷雾微粒与溶解喷漆微粒的水珠悬浮在空气中，以及喷涂过程中产生的挥发性有机化合物形成喷漆废气污染环境。由于不同油漆涂料所用溶剂不同，因而在喷涂过程中产生的废气组分也不同。以汽车喷涂为例检测出15种VOCs，包括苯系物(甲苯、二甲苯等)、酯类(乙酸乙酯、乙酸丁酯等)、酮类(甲基异丁基酮)和醚类(乙二醇丁醚)等。北京、上海、广东、江苏等地针对涂装行业VOCs排放制定了相应标准，见表1。

不同油漆以及采用不同工艺生产的涂料其成分及比例也大不相同。曾培源等在调查州市某规模较大汽车涂料企业中发现VOCs主要成分为乙酸仲丁酯、甲基异丁酮、甲苯、乙酸丁酯、乙苯和二甲苯，且二甲苯和乙酸丁酯所占比例接近

50%。谭强等[4]在调查佛山某工业园有关涂料的众多企业时检测出苯、甲苯、二甲苯和正乙烷为VOCs主要成分。余宇帆研究珠三角地区涂装排放VOCs特征谱后得出其主要VOCs依次为乙酸乙酯、乙苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯和乙酸丁酯等。潘洁晨等[6]对室内装修的乳胶漆和硝基木器漆的挥发状况进行模拟，得出乳胶漆产生的主要VOC为1,2-丙二醇，硝基漆含有的主要VOC为苯系物。因此喷漆废气处理要根据产生的VOCs种类不同选择适宜的净化技术。

喷漆废气对人类危害不容忽视，散发在空气中的漆雾经呼吸道吸入后会引发急慢性中毒，损害人体的神经和造血系统。吸入高浓度的苯、甲苯、酸乙酯等废气短时间内会抑制人的记忆力、注意力和感觉运动速度，长时间接触会对肝脏造成毒性反应，甚至对中枢神经造成破坏。表2为全国职业卫生标准委员会提出的《工作场所有害因素职业接触限值》(GBZ2—2002)，规定了三苯等有机化合物容许接触浓度。

封蔚莹等对连续从事装修作业油漆工人健康调查得出，作业环境中苯及其苯系物明显超标，油漆污染对工人的免疫功能和造血功能都有一定影响。在实际作业过程中，工人接触的是多种化学有害物质的混合物，这些污染物的独立、协同、拮抗、加和的联合毒性作用是难以想象。因此，含有多种成分挥发性有机化合物的喷漆废气净化处理就显得尤为重要。

2喷漆废气预处理技术

喷涂废气不仅含有挥发性有机物，还包含喷涂过程中悬浮在空气中的漆雾，漆雾会影响后续有机废气处理，所以喷漆废气净化前需要去除其中的漆雾，以便下一步对其中挥发性有机物净化治理。

2.1湿式净化法

湿式净化法是依据相似相溶原理，通过溶剂吸收(或者化学吸收)喷漆废气中的漆雾，常用的湿式净化法有水帘式、无泵水幕式、文丘里式、水旋式等处理净化法。

2.1.1水帘式净化法

水帘式净化法是经过水泵循环喷淋产生流动的帘状水层，水幕捕集飞散的漆雾，工艺流程如图1所示。一般大型水帘式喷漆室将水帘斜坡放置在室底，通过专用循环水泵调节水帘形状，当喷漆气流通过水帘时，漆雾被附着留下。工业上常见的水帘式喷漆室设备主要由喷漆室室体、漆雾净化器、水气分离器、水过滤器、水循环管、照明装置、风机、水泵及电器控制系统等部分组成。

水帘式净化法可有效降低喷漆废气中漆雾的排放量，操作方便，结构简单。但水幕净化产生含有漆雾的废水，需废水处理防止二次污染;对于大型水帘喷漆室，大面积水帘会增大室内空气湿度，影响工人工作环境和涂层质量。

2.1.2无泵水幕式净化法

无泵水幕式净化法是利用空气诱导提水形成水幕，当喷漆废气与水幕碰撞后，水幕截留雾状微粒及其携带油漆的水珠;然后废气穿过水帘进入气水搅拌通道，在通道中与水混合;进入集气箱后由于气速降低发生气液分离，净化后的气体排放到大气中，被分离的水在集气箱中汇集流向溢水槽，再通过泛水板形成水幕，循环重复净化喷漆废气，工艺流程如图2所示。相对于水帘式净化法，无泵式净化法去除了水泵设备，优化了净化流程，节约成本和占地面积，同时克服了漆雾黏附管道内壁导致水泵阻塞的现象。

2.1.3文丘里水幕式净化法

完整的文丘里水幕式喷漆净化室由室体、送风系统、排风系统、供气系统、供水系统、水密封系统、供电系统等组成。处理流程主要是运用文丘里效应的气相负压，气流在文丘里喉口部位急剧加，通过风口的均匀水流被充分雾化，利用雾化的水汽捕集废气中漆雾;最后在离心分离器中将含有油漆的水渣从气流中分离以达到净化效果，工艺流程见图3。文丘里水幕式净化可有效提高漆雾的捕集效率，同时能够减少设备能耗，但是对于悬浮在喷漆室中漆雾处理效果并不好，漆雾容易黏附在喷漆室的壁板上。

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