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浅析表面涂装工艺中挥发性有机物(VOCs)污染防治措施研究

时间:2019-11-08 10:42

来源:节能与环保

作者:莫云

表面涂装行业是产生挥发性有机物(VOCs)的主要行业之一,VOCs对人们身体健康水平构成严重影响,甚至有致癌的作用,故此加强VOCs的防控治疗,是提升现代居民身心健康水平,美化环境的重要举措之一。文章首先阐述VOCs的概念与来源,其次概述其危害性,最后对其防治措施与方法做出探究。希望与表面涂装企业共同分享实践经验,实现对VOCs污染的规范整治。

1 前言

挥发性有机物(VOCs),为空气中普遍存在的、构成复杂的一类有机污染物的统称,主要成分以非甲烷烃类、卤代烃、氮烃及低沸点的多环芳烃等为主。空气中的挥发性有机物是臭氧、他类大气氧化剂等物质形成的主要前体物,很多化合物具有刺激性、毒性或“三致”作用,对人体健康水平构成直接或间接损害,VOCs还是造成城市光化学污染与雾霾的主要成因之一。当下,表面涂装行业已被视为VOCs污染防治的重点产业。虽然很多企业已认识到VOCs污染防治的意义,但是在实践中并没有付出最有效行动,最终导致VOCs污染控制效果长期难以提升。

2 VOCs

在我国,VOCs(挥发性有机物),通常是指常温下饱和蒸汽压>133.32 Pa、常压下沸点低于50~260℃的有机化合物,或在常温常压下所有能挥发的有机固体或液体的统称。据不完全统计,我国每年VOCs的有机物排放量高达1206万吨,经济损失达到几十亿元 [1] 。室内空气环境中VOCs的来源与室内甲醛有一定相似之处,广泛性是该类污染的典型特征,主要有:①建筑材料、室内装饰材料与生活及办公用品;②家用燃料效率偏低,人体代谢活动行程的各类产物等;③室外污染源,主要包括工业生产期间形成的废气、汽车排放的尾气等的拓展。在这样的情境下,室内VOCs朝着多元化、交叉化方向发展。

3 VOCs 对健康产生的影响

室内空气环境中VOCs浓度过高时,增加急性中毒等相关症状发生的风险,症状较轻微者有头晕、急性咳嗽以及胃肠道反应等表现;重者可发展为肝中毒甚至在短时间内进入昏迷状态,对其生命安全性构成威胁。长期居住在VOCs污染的室内环境中,可能会诱发慢性中毒,对重要脏器与神经系统功能造成损伤,出现全身乏力、瞌睡、皮肤瘙痒等症状。部分群体可能出现内分泌紊乱、性功能减退等情况;苯和二甲苯还可能损伤系统功能,增加白血病等疾病发生的风险。国外医学研究已证明 [2] ,长期生活在VOCs污染环境中的妊娠产物,胎儿畸形的发生率明显高于正常产妇,且很可能对子女智力水平造成影响。与此同时,室内大气环境中VOCs是造成儿童神经系统、血液系统及后天疾病的主要因素之一。

4 VOCs 污染的防治措施

4.1 源头控制

该种防治措施等同于在涂装工艺生产的开始阶段对VOCs进行源头性管理,借此方式去降低生产期间VOCs的排放量。可采用如下措施:①加强工艺生产辅助材料的选购,尽量选择国家相关部门质量认真的产品,其内不存有或存有微量VOCs,这为减少VOCs输入量的最直接、重要举措之一。②整改喷涂方法,提升涂料的传输效率。有市场调查结果表明 [3] ,当下国内大部分涂装企业采用手动空气喷枪生产相关产品,传输效率相对较低,不足40.0%,而若能应用国际领先的工艺技术方法,将会明显将传输效率。此外,家具制造的平面状板材选用辊涂工艺,若能结合UV涂料,能最大限度的提升涂装效率(约为100.0%)%。由此可见,表面涂装企业可参照被生产工件工艺流程特征,合理调整涂装方法与程序,以促进涂料传输效率的整体提高,将含VOCs涂料在产品生产过程中的投入量降至最低水平,实现从根源上有效防治VOCs污染。

4.2 过程管理

即在涂装企业产品生产过程期间,加强VOCs废气的控制与治理,通常是加强气体扩散过程的管理。过去,国内大部分企业针对喷涂工艺期间形成的污染现象予以高度关注,但却顾此失彼,针对形成污染问题的其他工艺流程,关注度普遍偏低。最常见的问题有调漆废气收集不全面、涂料运送过程密封不良、流平过程废气收集缺乏时效性等,形成的废涂料桶、废渣未密闭存放等多种问题。为有效解除以上问题,首先要建设健全废气采集系统,把调漆、喷涂、流平、烘干等废气一并整合至处理设施内。其次,建设明确的含VOCs原辅材料应用规程,协助企业全体职员明确密封措施使用的现实意义。最后,加强对技术人员环保意识的培养,重视对其生产技术的培训与监管,协助其在实践中养成规范性操作的意识,例如进出生产车间随手关门,禁止开启门窗排放废气等。

4.3 末端治理

针对表面涂装行业在运行期间产生的VOCs废气,应严格根据生产工序特征分类收集治理。在喷涂作业中废气风量偏大,VOCs浓度较低,且一般会混杂漆雾颗粒;烘干期间形成的风量较小,废气浓度偏高,故建议要有热风参与其中;调漆、流平过程中风量较小,废气浓度低,废气内无颗粒。结合以上工序运行特征,烘干废气过程最好单独处理,可应用直接燃烧或辅助燃烧的方法,同时可以循环应用燃烧热能 [4] 。喷涂过程的废气应推行前处理措施,以防漆雾进入处理设施后造成所含树脂固化,减低废气处理效率的同时减缩设备设施运行寿命。喷涂废气经前处理工序以后,和调漆、流平等过程产生的废气统一收集,导入废气治理设施中,以提升处理效率。

4.3.1 喷涂废气前处理

喷涂废气前处理的目的以去除漆雾为主,可采用的去除方法有干法、湿法与静电法,其中干法与湿法应用频率较高。干法在应用期间,滤料阻力和拦截量之间存在明显的正相关性,故而在现实应用期间需定期更换,该种方法多被应用在涂料投入量较低的涂装生产流程中。湿法常见的形式有水帘喷淋式、水旋式等。其利用惯性或离心力把颗粒状的漆雾整合至水中,和水内添加的化学药剂发生化学反应,以降低漆雾颗粒的黏性,形成团状结构,在水中发生沉淀而被提取出,再对水体补充药剂后可对其循环使用。应特别注意的是,利用湿法去除废气中的漆雾以后,其湿气含量会明显增加,在活性炭中,废气中的不同分子之间形成强烈的竞争关系,抑制或阻碍活性炭功能的正常发挥,增加了已吸附的气体分子脱附问题发生的风险 [5] 。正因如此,在现实生产中,如果选用湿法剔除VOCs内的漆雾,一定要联合应用具有拦截水汽功能的设备设施,且定期更换相关零部件。可通过肉眼观察去评估漆雾的去除效果,目测排气管道不被喷涂料着色为宜。

编辑:李丹

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