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    淺析表面涂裝工藝中揮發性有機物(VOCs)污染防治措施研究

    2020-12-08 15:57:21

    表面涂裝行業是產生揮發性有機物(VOCs)的主要行業之一,VOCs對人們身體健康水平構成嚴重影響,甚至有致癌的作用,故此加強VOCs的防控治療,是提升現代居民身心健康水平,美化環境的重要舉措之一。文章首先闡述VOCs的概念與來源,其次概述其危害性,最后對其防治措施與方法做出探究。希望與表面涂裝企業共同分享實踐經驗,實現對VOCs污染的規范整治。


    1 前言


    揮發性有機物(VOCs),為空氣中普遍存在的、構成復雜的一類有機污染物的統稱,主要成分以非甲烷烴類、鹵代烴、氮烴及低沸點的多環芳烴等為主??諝庵械膿]發性有機物是臭氧、他類大氣氧化劑等物質形成的主要前體物,很多化合物具有刺激性、毒性或“三致”作用,對人體健康水平構成直接或間接損害,VOCs還是造成城市光化學污染與霧霾的主要成因之一。當下,表面涂裝行業已被視為VOCs污染防治的重點產業。雖然很多企業已認識到VOCs污染防治的意義,但是在實踐中并沒有付出最有效行動,最終導致VOCs污染控制效果長期難以提升。


    2 VOCs


    在我國,VOCs(揮發性有機物),通常是指常溫下飽和蒸汽壓>133.32 Pa、常壓下沸點低于50~260℃的有機化合物,或在常溫常壓下所有能揮發的有機固體或液體的統稱。據不完全統計,我國每年VOCs的有機物排放量高達1206萬噸,經濟損失達到幾十億元 [1] 。室內空氣環境中VOCs的來源與室內甲醛有一定相似之處,廣泛性是該類污染的典型特征,主要有:①建筑材料、室內裝飾材料與生活及辦公用品;②家用燃料效率偏低,人體代謝活動行程的各類產物等;③室外污染源,主要包括工業生產期間形成的廢氣、汽車排放的尾氣等的拓展。在這樣的情境下,室內VOCs朝著多元化、交叉化方向發展。


    3 VOCs 對健康產生的影響


    室內空氣環境中VOCs濃度過高時,增加急性中毒等相關癥狀發生的風險,癥狀較輕微者有頭暈、急性咳嗽以及胃腸道反應等表現;重者可發展為肝中毒甚至在短時間內進入昏迷狀態,對其生命安全性構成威脅。長期居住在VOCs污染的室內環境中,可能會誘發慢性中毒,對重要臟器與神經系統功能造成損傷,出現全身乏力、瞌睡、皮膚瘙癢等癥狀。部分群體可能出現內分泌紊亂、性功能減退等情況;苯和二甲苯還可能損傷系統功能,增加白血病等疾病發生的風險。國外醫學研究已證明 [2] ,長期生活在VOCs污染環境中的妊娠產物,胎兒畸形的發生率明顯高于正常產婦,且很可能對子女智力水平造成影響。與此同時,室內大氣環境中VOCs是造成兒童神經系統、血液系統及后天疾病的主要因素之一。


    4 VOCs 污染的防治措施


    4.1 源頭控制


    該種防治措施等同于在涂裝工藝生產的開始階段對VOCs進行源頭性管理,借此方式去降低生產期間VOCs的排放量??刹捎萌缦麓胧孩偌訌姽に嚿a輔助材料的選購,盡量選擇國家相關部門質量認真的產品,其內不存有或存有微量VOCs,這為減少VOCs輸入量的最直接、重要舉措之一。②整改噴涂方法,提升涂料的傳輸效率。有市場調查結果表明 [3] ,當下國內大部分涂裝企業采用手動空氣噴槍生產相關產品,傳輸效率相對較低,不足40.0%,而若能應用國際領先的工藝技術方法,將會明顯將傳輸效率。此外,家具制造的平面狀板材選用輥涂工藝,若能結合UV涂料,大限度的提升涂裝效率(約為100.0%)%。由此可見,表面涂裝企業可參照被生產工件工藝流程特征,合理調整涂裝方法與程序,以促進涂料傳輸效率的整體提高,將含VOCs涂料在產品生產過程中的投入量降至水平,實現從根源上有效防治VOCs污染。


    4.2 過程管理


    即在涂裝企業產品生產過程期間,加強VOCs廢氣的控制與治理,通常是加強氣體擴散過程的管理。過去,國內大部分企業針對噴涂工藝期間形成的污染現象予以高度關注,但卻顧此失彼,針對形成污染問題的其他工藝流程,關注度普遍偏低。最常見的問題有調漆廢氣收集不全面、涂料運送過程密封不良、流平過程廢氣收集缺乏時效性等,形成的廢涂料桶、廢渣未密閉存放等多種問題。為有效解除以上問題,首先要建設健全廢氣采集系統,把調漆、噴涂、流平、烘干等廢氣一并整合至處理設施內。其次,建設明確的含VOCs原輔材料應用規程,協助企業全體職員明確密封措施使用的現實意義。最后,加強對技術人員環保意識的培養,重視對其生產技術的培訓與監管,協助其在實踐中養成規范性操作的意識,例如進出生產車間隨手關門,禁止開啟門窗排放廢氣等。


    4.3 末端治理


    針對表面涂裝行業在運行期間產生的VOCs廢氣,應嚴格根據生產工序特征分類收集治理。在噴涂作業中廢氣風量偏大,VOCs濃度較低,且一般會混雜漆霧顆粒;烘干期間形成的風量較小,廢氣濃度偏高,故建議要有熱風參與其中;調漆、流平過程中風量較小,廢氣濃度低,廢氣內無顆粒。結合以上工序運行特征,烘干廢氣過程單獨處理,可應用直接燃燒或輔助燃燒的方法,同時可以循環應用燃燒熱能 [4] 。噴涂過程的廢氣應推行前處理措施,以防漆霧進入處理設施后造成所含樹脂固化,減低廢氣處理效率的同時減縮設備設施運行壽命。噴涂廢氣經前處理工序以后,和調漆、流平等過程產生的廢氣統一收集,導入廢氣治理設施中,以提升處理效率。


    4.3.1 噴涂廢氣前處理


    噴涂廢氣前處理的目的以去除漆霧為主,可采用的去除方法有干法、濕法與靜電法,其中干法與濕法應用頻率較高。干法在應用期間,濾料阻力和攔截量之間存在明顯的正相關性,故而在現實應用期間需定期更換,該種方法多被應用在涂料投入量較低的涂裝生產流程中。濕法常見的形式有水簾噴淋式、水旋式等。其利用慣性或離心力把顆粒狀的漆霧整合至水中,和水內添加的化學藥劑發生化學反應,以降低漆霧顆粒的黏性,形成團狀結構,在水中發生沉淀而被提取出,再對水體補充藥劑后可對其循環使用。應特別注意的是,利用濕法去除廢氣中的漆霧以后,其濕氣含量會明顯增加,在活性炭中,廢氣中的不同分子之間形成強烈的競爭關系,抑制或阻礙活性炭功能的正常發揮,增加了已吸附的氣體分子脫附問題發生的風險 [5] 。正因如此,在現實生產中,如果選用濕法剔除VOCs內的漆霧,一定要聯合應用具有攔截水汽功能的設備設施,且定期更換相關零部件??赏ㄟ^肉眼觀察去評估漆霧的去除效果,目測排氣管道不被噴涂料著色為宜。


    4.3.2 廢氣后處理


    VOCs廢氣治理技術類型較多,需依據廢氣的風量與濃度參數,結合處理效率、治理設備投入等情況選用較為適宜的處理工藝技術。吸附法是常用的治理技術,單套裝置實用氣體流量范圍為1000㎎/m 3 ~60000㎎/m 3 ,適宜廢氣溫度<45℃,VOCs的濃度<200㎎/m 3 ,可實現的治理效率為50.0~80.0%。但是該治理技術在應用期間需及時更換活性炭,否則會造成廢氣治理效率降低,吸附作業完成后形成的廢物具有一定危險性。

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