简述涂装行业的VOC治理

简述涂装行业的VOC治理

作者：尹亚琳

来源：《科学与信息化》2018年第04期

摘 要 综述了降低VOC排放量的措施，详细阐述了公司采用的催化燃烧技术，对VOC治理和催化燃烧技术进行了展望。

关键词 挥发性有机污染物；降低VOC排放量措施；催化燃烧技术 前言

挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds，VOCs）是沸点在50～250℃的化合物，室温下饱和蒸气压超过133.32Pa，在常温下以蒸汽形式存在于空气中的一类有机物。长期居住在挥发性有机化合物污染的室内，可引起慢性中毒，损害肝脏和神经系统、引起全身无力、瞌睡、皮肤瘙痒等，甚者引起内分泌失调、影响性功能；苯和二甲苯还能损害系统，以至引发白血病。VOCs不仅本身具有较强毒性，还是影响我国区域大气复合污染的重要前体物和参与物，它可以和氮氧化物发生光化学反应，形成光化学烟雾；也能与大气中的·OH、NO3-、O3等氧化剂发生多途径反应，生成二次有机气溶胶，对环境空气的O3和PM2.5均有重要影响。 涂装是现代工业工艺的重要环节，但该过程往往会有大量的VOC产生，主要是甲苯和二甲苯等[1]。由于涂料基数中大量使用了挥发性有机溶剂、助剂等，在涂装过程中溶剂型涂料有50%以上的VOC排放到大气中[2]。涂料行业VOC成分复杂、排放环节众多而且影响因素较多，存在底数不清、特征不明、部分行业缺乏有效的控制技术等特点。中国涂料VOC含量限值远远高于发达国家，欧美国家的溶剂型涂料VOC限值较我国低10%～20%[3]。因此，控制涂料中VOC排放对改善我国大气环境质量具有重要意义。 1 降低VOC排放量的措施

涂装中实现清洁生产，必须降低VOC排放量，达到清洁生产标准规定的VOC限值以下。具体措施如下。

1.1 采用低VOC或无VOC的环保型涂料

采用粉末涂料、水性涂料、高固分涂料等替代有机溶剂型涂料是降低VOC排放的最有力措施。粉末涂料烘干温度为170℃，对车间工艺要求较高，且粉末涂料的清漆涂层外观的平滑度仍有待提高。目前公司使用的环保型涂料为水性涂料，主要有水性聚氨酯面漆、水性双组分环氧底漆等。通过计算可得出，涂料中的固体含量每提高10%，相同的施工条件下VOC排放量可以降低33%以上[4]。公司将在继续使用水性涂料的基础上，推广高固分涂料。

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1.2 改善涂装设备，提高涂料利用率

目前公司涂装工艺多数采用普通喷涂（高压无气喷涂和空气喷涂），少数采用辊涂和刷涂。普通工艺喷涂喷漆工艺存在油漆附着率较低现象。因此，为提高涂料利用率，可将手工空气喷涂实现低压化、静电化，即用空气静电喷枪替代普通空气喷枪；克服人为因素（操作熟练程度、责任心和身体状况等的不同造成喷涂质量和涂料利用率差异），采用自动静电喷涂替代手工喷涂。

1.3 加强VOC排放的末端治理

VOC一般都是可燃或易燃的有机化合物，可以采用热氧化、催化氧化、低温等离子体、光催化降解、冷凝或生物过滤、热破坏法、变压吸附分离与净化等技术进行废气处理。我公司传统涂装生产线的喷漆室由上部送风系统、活性炭与过滤棉吸附组成，除去漆雾的VOC废气与流平室的VOC废气一起通过一定高度的排气烟囱直接排放到大气中。近期引入新型处理VOC方法为催化燃烧法。 2 催化燃烧技术

催化燃烧是典型的气-固相催化反应，在催化燃烧过程中，催化剂的作用是降低活化能，同时使反应物分子富集于催化剂表面提高反应速率。借助催化剂可使有机废气在较低的起燃温度条件下，发生无焰燃烧，并氧化分解为CO2和H2O，同时放出大量热[5]。具备起燃温度低、节省能源，适用范围广，处理效率高、无二次污染的特点。

根据废气预热方式及富集方式，催化燃烧工艺流程可分为3种，分别为预热式、自身热平衡式、吸附-催化燃烧。我公司考虑车间布局、造价等因素，采用的是吸附-催化燃烧，当有机废气的流量大、浓度低、温度低，采用催化燃烧需耗大量燃烧时，可先采用吸附手段将有机废气吸附于吸附剂上进行浓缩，然后通过热空气吹扫，使有机废气脱附成为高浓度有机废气（可浓缩10倍以上），再进行催化燃烧。此时，不需要补充热源，就可维持正常运行[6]。 3 结束语

VOC的污染控制技术包括源头控制和末端治理两类。在源头控制方面，首要措施是调整或替换原料配方，从而减少强毒性VOC的使用，其次是改良工艺，如提高设备部件的自动化和密封程度来减少VOC的逸散。在末端治理方面，催化法有广阔的应用前景，可配合相应的处置技术，形成如低温等离子体催化、光催化和催化燃烧等新的联合技术。

催化燃烧技术涉及自动检测控制、化工、环境工程等领域和催化反应过程，在我国仍处于发展阶段。今后的发展方向为：①催化燃烧装置向大型化、整体型和节能型方向发展；②提高

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催化剂性能，研制具有抗毒能力、大空速、大比表面积及低起燃点的非贵金属催化剂，以降低造价和使用费用[7]。 参考文献

[1] 张伟亮.汽车涂装VOC处理新技术[J].汽车工艺与材料， 2013，（11）：27. [2] 刘泽曦.精细与专用化学品.涂料工业与环境保护，2002，10 （17）：3-6. [3] 杨渊德.中国涂料.涂料涂装行业VOC减排浅析，2014，29（8）：2-4.

[4] 王杨，杨鑫.中国涂料.汽车涂装车间VOC减排技术探讨，2014， 29（8）：24-27. [5] 孟丹，祁永智，丁瑞星.洛阳工学院学报[J].有机废气的催化燃烧，2000，21（3）：91-94.

[6] 吕进归.环境工程[J].回转式吸附浓缩设备的国产化开发与应用，1998，16（5）：34-36. [7] 谭明侠，王国军，谢建川.VOC催化燃烧技术[C].第三届全国工业催化技术及应用年会.第三届全国工业催化技术及应用年会论文集.杭州：全国工业催化信息站、浙江师范大学物理化学研究所、工业催化杂志社，2006：3.