专家论坛丨VOCs治理之汽车喷涂有机废气处理

在汽车工业制造流程中，汽车涂装工艺在整车、零配件生产过程中均需使用，而且是工艺流程中耗时最长、技术复杂程度最高的环节之一，也是目前汽车制造过程中，公认为三废排放最多的环节之一，是汽车行业产、排污系数研究中的重点。
谱尼测试汽车检测领域的专家表示，随着新近《环境保护法》、《大气污染防治法》等环保法律法规的实施，我国对大气环境质量和企业废气处理要求越来越严格。如何采取有效措施处理喷涂废气、减少VOCs排放，是每个汽车制造/维修商应该考虑的问题。
喷涂废气主要来源
资料表明，喷涂废气主要源于涂料中含有的有机溶剂在喷涂挥发的漆雾和干燥过程产生的挥发性废气，称为挥发性有机化合物(VOCs)，主要成分为苯、甲苯、二甲苯等。一般来说，中涂、面涂和清洗溶剂使用过程中产生的VOCs含量最高。具体到生产车间，产生有机废气最多的有喷漆室、晾置室、调漆间、烘干室等，而不同车间产生的废气组分不尽相同。轻型汽车涂装丁艺过程中的VOCs化学组分分析表明，涂装工艺过程中最主要的VOCs化学成分是芳香烃以及乙酸乙酯、乙酸丁酯和丙二醇甲醚醋酸酯等OVOCs物质。
喷涂废气的危害
笔者从谱尼测试汽车检测部门获悉，喷涂漆料的有机溶剂毒性较强，喷涂时，产生的苯、二甲苯等挥发到空气中，经呼吸道吸入后可引发中毒，是目前公认的强致癌物。长期吸人低浓度的喷漆废气，容易引发咳嗽、胸闷、气喘等慢性呼吸道疾病，严重时会发生抽搐、昏迷；吸人浓度大于1500mg/m3的苯蒸气，可引发再生障碍性贫血。此外，此类有机废气也是光化学烟雾污染现象以及酸雨的形成的罪魁祸首之一。企业有责任和义务采取有效的减排措施和处理技术，减小废气排放量，降低有害物质对人体健康和环境质量的危害。
喷涂废气减排途径
1、使用环保涂料
环保涂料是符合国家环境标志产品提出的技术要求的涂料产品，具有VOC含量低、节能、零污染等特点。一般地，环保涂料分为水性涂料、溶剂涂料和粉状涂料。溶剂涂料的溶剂多为甲苯、二甲苯、酯、醇等，最终均以VOCs的形式挥发至大气环境中；水性涂料的溶剂水占85%以上，有机溶剂含量较少；而粉末涂料由聚合物、颜料和添加剂组成，喷涂过程中涂料可回收利用，VOCs产生量极少，对环境的危害很小，使用粉末涂料排放的VOCs量远远低于液体涂料Pl。自从《清洁生产标准汽车制造业(涂装)》(HJAT293-2006)于2006年生效后，市场上的汽车喷涂漆料开始由溶剂型涂料向水性涂料过渡，环保型粉末涂料如硅藻泥产品、活性炭墙材等对环境污染极小。

2、提高喷涂工艺水平
有研究表明，不同的喷涂工艺(人工涂刷、人工喷涂、机械喷涂等)影响喷漆利用率和污染物排放量Pl。在自动化程度越来越高的汽车涂装生产线上，主要采用自动喷涂工艺。在采用自动喷涂工艺时，合理设计和调整风速，可以提高喷涂效率，减少过有机废气的产生。目前，静电旋杯喷涂工艺和高压无气喷枪喷涂工具在行业内相对较先进。所以，不断改进生产工艺，同时淘汰落后的生产设备，将有利于减少有机废气的排放。另外，在汽车制造和维修过程中，建议采用节能降耗、无污染的工艺，如磷化工艺、除油工艺等。
喷涂废气处理技术
当前，国内外喷涂废气处理方法主要有低温冷凝法、活性炭吸附——催化燃烧法、生物处理法等。
1、低温冷凝法
冷凝法是利用在不同温度条件下，不同废气组分的饱和蒸汽压各异，通过降低废气温度，使之凝结为液态后进行回收的方法。冷凝法处理法所需设备和操作条件相对简单，冷凝回收的物质纯度较高，但该方法需要将废气冷却到很低的温度，不经济实用。该方法多用于处理高浓度、水蒸气含量髙、废气成分单纯、具回收价值的VOCs废气。
2、活性炭吸附-催化燃烧法
活性炭吸附-催化燃烧法是有效利用活性炭吸附法和催化燃烧法的优点，将两种方法结合起来的废气处理技术，实现连续、高效、节能的处理效果，处理效率进一步提高，运行费用有所降低，总体来看既经济又有效。该方法主要靠吸附和脱附两个过程来达到处理效果。喷涂废气经过预处理后，在活性炭的吸附作用下，废气得以吸附和净化治理；活性炭吸附饱和后，在催化床中，通过催化燃烧，将有机物彻底分解。对于低浓度、大风量的有机废气来说，活性炭吸附-催化燃烧法不失为一种既经济又具环保效益的选择。
3、生物处理法
生物处理法是在微生物的分解作用下，将有机废气氧化分解为二氧化碳和水等无害物质的方法。生物处理法具有所需成本低、不易造成二次污染等优点，是一种环境友好型的废气治理技术。根据处理原理，该方法对气体的水溶性和生物降解性有一定要求，反应所需时间较长、且操作维护较繁琐。该方法适合处理中、低浓度的有机废气。
谱尼测试汽车检测部门专家提示，鉴于汽车喷涂废气的危害性，汽车涂料生产企业和使用企业需关注此类产品中有毒有害物质的含量，避免因产品不符合标准要求，而引起的市场风险，并有必要严格控制和治理汽车涂装废气。
谱尼测试可依据汽车行业国家强制标准《汽车涂料中有害物质限量》(GB 24409-2009)的要求，对乘用车、商用车、挂车、汽车列车用原厂涂料、修补涂料和零部件涂料中对人体和环境有害的物质容许限量的要求、试验方法、检验规则、包装标志等内容进行测试，为广大汽车涂料生产企业和使用企业提供全方位的汽车产品有毒有害物质管控应对方案。