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高效噴涂廢氣處理設備
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噴涂有機廢氣處理:

4.1噴涂烘干有機廢氣的特點

噴涂中含有一定比例的溶劑,噴涂作業中還要添加一些稀釋劑,因此在噴涂、流平及干燥過程中會產生大量的揮發性有機物,其中含有苯有機物毒性很大,不但對操作工人的身體健康造成直接危害,同事也污染了周圍的大氣環境。

4.2噴涂廢氣污染物的來源

一般噴涂的組成包括:成膜物質(基料)、顏料、填料、助劑、溶劑等,在噴涂作業時還要配上稀釋劑(稀料)。

4.2.1成膜物質

成膜物質是涂料中最重要的組成部分,成膜時隨著涂料中溶劑的揮發。黏結劑分子或者乳液中的聚合物微粒相互靠近而凝聚,將顏料和填料黏結起來,形成連續涂膜,并使涂膜牢靠地黏結在基層上。成膜物質固定在物體的表面,很少進入噴涂廢氣中。

4.2.2顏料

顏料又稱為著色顏料,在涂料中的主要作用是使涂膜具有異地等的遮蓋力和所需要的各種色彩。顏料在涂料中所占比例小,進入廢氣中的更少,但因其有很強的著色能力,造成廢氣中的顆粒物帶有顏色。因此按照《大氣污染物綜合排放標準》(GB-16297-1996),對噴涂廢氣中的顆粒物進行控制時,應執行染料塵限值標準。

4.2.3填料

填料又稱為體質顏料,主要起填充作用,填料能有效改善涂料的貯存穩定性和涂膜的相關性能。填料是構成涂料廢氣中顆粒物的一部分,一般附著在漆霧中。

4.2.4助劑

助劑可以改善涂料及涂膜的某些性能,一般用量很小,但對涂料和涂膜的性能確有很大的影響。主要包括:成膜助劑、固化劑、分散劑、消泡劑、增稠劑等,根據不同的應用領域,有很多不同的選擇。

4.2.5溶劑

    溶劑是液體涂料配方中的重要組成部分,是成膜物質的載體,目前主要采用的有甲苯、二甲苯、醋酸乙酯、醋酸丁酯、正丁醇、乙二醇、丁醚、汽油、混合溶劑等。它與涂料的制造、貯存、施工、漆膜的質量有密切的關系。其主要作用是:

  1. 溶解并稀釋涂料中的成膜物質,降低涂料的黏度,便于涂刷或噴涂等施工操作;

  2. 提高涂料貯存的穩定性,防止成魔物質凝膠,同時加入溶劑后會使桶內充滿溶劑蒸氣,   可減少涂料表面結皮。

  3. 改善涂膜的流平性,可避免涂膜太厚,太薄或涂刷性能不好而產生刷痕或起皺等弊病。溶劑是揮發性的液體,只起溶解和稀釋成膜物質的作用,在涂膜干結時,它揮發到空氣中,是噴涂廢氣中的主要污染物。

涂料有水型和溶劑型2種,溶劑型涂料采用的溶劑包括純苯、甲苯、二甲苯、汽油溶劑等。產生的VOC包含苯、甲苯、二甲苯、非甲烷總烴等。

水型涂料屬于環保型涂料,目前因其價格昂貴,使用受限。只在少量出口汽車、機電設備中應用,水型涂料廢氣污染物主要包括醇類和醚類等有機物。

4.2.6稀釋劑

稀釋劑是在噴漆施工過程中用于稀釋涂料的溶劑,一般和涂料中的溶劑相同或相溶,對涂料有良好的溶解性和分散性,同時對涂料的性能影響較小。各種類型的涂料都有相應的稀釋劑,一般彼此不能通用。氨基漆稀釋劑由二甲苯、丁醇混合組成;硝基漆稀釋劑(香蕉水)由酯、醇、苯類混合溶液組成。無苯涂料稀釋劑主要由乙酸乙酯、乙酸丁酯、溶劑油等組成,能溶解硝基漆、醇酸漆、氨基漆、丙烯酸漆等。稀釋劑和溶劑一樣最終揮發成為廢氣污染物。

從涂料原料組成分上看,噴涂產生的VOC主要來自于溶劑和稀釋劑,顆粒物主要來自于成膜物質和各種固態添加劑;要從源頭上消除或減輕噴涂廢氣的污染,首先要從涂料的選擇上考慮,采用揮發分含量低的環保涂料,特別是水性涂料是采用水溶性及水分散性樹脂及各種助劑制成,不需要加入含苯稀釋劑,以水稀釋即可;污染物主要是醇類和醚類等污染相對低的有機物,對環境影響較小。

水性涂料在歐洲的使用率已經達到80%,從2004年4月1日開始,歐盟禁止生產、銷售和使用溶劑型涂料;目前溶劑型涂料的使用收到很大的限制,世界范圍內溶劑型涂料被水性涂料取代

4.3有機廢氣處理工藝

4.3.1廢氣處理吸收凈化法

吸收凈化包括噴淋水洗、霧化洗滌、無泵水幕處理、水旋式處理等。

噴淋水洗采用噴嘴組成的噴淋室,將水霧化來沖洗漆霧,水過濾后重復利用效果一般。

霧化洗滌采用螺旋進氣,在高級霧化作用下,氣液充分接觸,廢氣中的細小顆粒物、未凝固的涂料顆粒及少量有機廢氣被吸收;

無泵水幕噴漆室和無泵水激噴漆室是利用高速排風誘導提水,將排風系統和排水系統合二為一,形成無泵的水循環系統,由于漆霧經過水幕、水簾以及氣水通道與水幕強烈攪拌,形成多級凈化過程,提高了凈化效率。

水旋式噴漆室主要是靠在柵格上的水旋器來分離空氣中的漆霧,當含有漆霧的空氣直接被吸收入水旋器與柵格板下的水面撞擊后,同水一起以漩渦運動流入水旋器,漆霧和空氣分離。目前廣泛采用的是水幕、水旋及水激式噴涂設備,均能取得較好的凈化效果,但因甲苯、二甲苯等有機物不溶于水,對該類有機污染物的去除效率甚微。還需要進一步處理。

4.3.2廢氣處理吸附凈化法

吸附法是目前廣泛使用的有機廢氣處理技術,其原理是利用吸收劑的多孔結構,將廢氣中的VOC捕獲。吸附劑應能滿足:比表面積和空隙率大,吸附能力強,具有一定的顆粒度,較好的機械強度、化學穩定性和熱穩定性,使用壽命長,價格低廉,原料來源充足。處理噴涂廢氣選用的吸附劑有活性炭、活性炭纖維、焦炭粉粒等?;钚蕴窟^濾吸附法是一種較為經濟的方法,與其他方法比較,具有去除效率高、能耗低、工藝成熟、易于推廣的優點,缺點是處理設備較大?;钚蕴课斤柡秃?,需對飽和的炭床進行脫附再生。

4.3.3廢氣處理直接燃燒法

直接燃燒法(或為熱氧化)是通過燃燒來消除有機物廢氣污染物的方法,是使用有機廢氣在溫度600-800℃和滯留時間0.3-0.5S的條件下直接燃燒,變成二氧化碳和水,適用于濃度較高的有機廢氣。為降低燃料費用,需要回收排放氣中的熱量。

4.3.4廢氣處理催化燃燒法

催化燃燒法是一種類似燃燒法的方式來處理VOC,操作溫度較普通燃燒法低一半,通常為200-400℃,將有機物氧化成二氧化碳和水,同時發出燃燒熱。它凈化有機物是用鉑、鈀等貴重催化劑及過渡金屬氧化物催化劑來代替火焰,由于溫度降低,允許使用標準材料來代替昂貴的特殊材料,大大地降低了設備費用和操作費用。對于大流量、低濃度的有機廢氣、燃燒或催化燃燒處理費用太高,不經濟。

4.3.5廢氣處理等離子電離法

等離子電離法主要是通過脈沖電暈的技術,將有機廢氣中的有機物分化成空氣中的無害物質,適合于處理低濃度(1-1000PPM)劇毒劇臭有害氣體,操作簡單。但該技術還不夠成熟,在處理有害氣體時還是有其欠缺的地方,如不能完全徹底地把有害氣體轉化為無害氣體,副產品較多;且在氧等離子體下產生大量臭氧;能耗高;脫除效率較低等。

4.3.6廢氣處理臭氧氧化法

臭氧是公認的強氧化劑,能迅速氧化分解有機污染物。但價格昂貴,能耗高。

4.3.7廢氣處理光催化氧化(光觸媒)法

光觸媒氧化是在外界特殊光的作用下發生催化作用,光催化氧化反應是以半導體及空氣為催化劑,以光為能量,將有機物降解為CO2和H2O。采用的半導體是目前反應效率最高的納米TiO2光催化劑,經過特殊處理后達到理想效果。

在光催化氧化反應中,通過紫外光照射在納米TiO2光催化劑上產生電子空穴對,與表面吸附的水分和氧氣反應生產氧化性很活潑的氧氫自由基(OH-)和超氧離子自由基(O2-、O-)。能夠把各種廢臭氣體如醛類、苯類、氨類、氮氧化物、硫化物及其他VOC有機物、無機物在光催化氧化的作用下還原成二氧化碳、水、以及其他無害物質,同時具有除臭、消毒、殺菌的功效,由于在光催化氧化反應過程中無任何添加劑,因此不會產生二次污染。

  1. 光觸媒氧化適合在常溫下將廢氣中的廢臭氣體完全氧化成無害的物質,適合處理濃度高、氣量大、穩定性強的有機氣體。

  2. 光催化氧化利用人工特殊紫外線燈管產生的真空紫外光作為能源來活化光催化劑,驅動    氧化還原反應,而且光催化劑在反應過程中并不消耗,利用空氣中的氧作為氧化劑,有效降解有機廢臭氣體成為光催化節約能源的最大特點。

  3. 半導體光催化具有氧化性強的特點,對臭氧難以氧化的某些有機物如三氯甲烷、四氯化炭都能有效地加以分解,所以對難以降解的有機物具有特別意義,光催化的有效氧化劑是氧氫自由基(OH-)和超氧離子自由基(O2、O-),其氧化性高于常見的臭氧、雙氧水、高錳酸鉀、次氯酸等。

  4. 光催化氧化對從烴到羧酸的種類眾多有機物都有效,即使對烷子有機物如鹵代烴、染   料、含氮有機物、有機磷殺蟲劑也有很好的去除效果,只要經過一定時間的反應可達到完全凈化。

  5. 在理論上,光催化劑的壽命是無限的,無需更換。

以下是采用不同方法處理惡臭有機氣體的技術對比。


SPM系列UV高效光解法

生物法

活性炭

吸附法

等離子法

噴淋法

    利用高能UV紫外線光分解惡臭物質及空氣中的氧分子,產生游離氧,即活性氧,其與氧分子結合,產生臭氧。通過高能紫外線及臭氧對惡臭氣體進行協同光解氧化作用,使惡臭氣體物質降解轉化成低分子化合物、水和二氧化碳,再通過排風管道排出。

   利用培養出的微生物,將惡臭氣體中的有機污染物質,降解或轉化為無害或低害類物質。

   利用活性炭內部孔隙結構發達,有巨大比表面積,來吸附(通過范德華力,即分子間作用力)惡臭氣體分子。

     利用電子、離子、自由基和中性粒子小于分子,能夠順利進入分子內部,打開分子鏈,破壞分子結構的原理,以每秒鐘300萬至3000萬速度的等量發射和回收,轟擊發生臭氣的分子,從而發生氧化等一系列復雜的化學反應,將有害物轉化為無害物質。

    通過噴淋塔將惡臭氣體捕捉到液體(可以是清水、化學試劑溶液、強氧化劑溶液或是有機溶劑)中,附著于顆粒物質上的臭氣分子通過濕法吸收氧化后被從空氣中去除。

脫臭效果可達95%以上,脫臭效果大大超過國家1993年頒布的惡臭物質排放標準;(GB14554-93)

微生物活性好時除臭效率可達90%,隨微生物活性降低除臭效率降低,對高濃度氣體處理效果不理想。

前期除臭效率可達85%,后期效率降低甚至失效,需要經常更換。

適合低濃度的惡臭氣體凈化,正常運行情況下除臭效率可達90%。

對低濃度、大風量惡臭氣體處理效果較好,可達85%,流量大時處理效果不太理想。

能處理氨、硫化氫、甲硫醇、甲硫醚、苯、苯乙烯、二硫化碳、三甲胺、二甲基二硫醚等混合氣體。

需要培養專門微生物處理,只能處理一種或幾種性質相近的氣體。

適用于低濃度、大風量臭氣,對醇類、脂肪類效果明顯。但處理含水量大的氣體效果不好。

能處理多種臭氣組成的混合氣體。

需根據處理氣體的種類選用不同的噴淋液。堿洗對硫化氫、脂肪酸類有效。

紫外燈管壽命在

10000小時以上。

養護得當能長期發揮作用。

對活性炭需經常進行更換。


需經常投加噴淋


在光解催化氧化設備內,高能紫外線光束與空氣反應產生臭氧、照射Ti02表面形成OH(自由基)對惡臭氣體進行協同分解氧化反應,同時大分子惡臭氣體在紫外線作用下使其結構鏈斷裂,并將有機惡臭氣體轉化為無臭的小分子化合物或完全礦化,生成水和二氧化碳。之后經過排風管引入煙囪大氣中,整個分解氧化過程在一秒中完成,其反應過程如下:


   TiO2 +hv→ h++e-           h++e-


   h++ OH→·OH                h++ H2O→OH +H+


  e-+O2→O2-               O2+ H+→ HO2·


     2H2O·→O2+ H2O2                H2O2   + O2   →·OH + H+ +O2


·OH +dye →···→CO2+H2O    H+ +dye→···→CO2+H2O


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