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| 如保減少汽車噴漆產(chǎn)生的廢氣污染特排放 | |
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根據(jù)汽車4S店油漆配比、補漆工藝及污染物處置措施,解析了汽車補漆過程中主要VOCs產(chǎn)排量估算方法。針對漆霧顆粒物的處置,必須明確各類過濾棉的額定吸附量。針對VOCs的處置,須明確活性炭的型號、吸附量等參數(shù),或采用E-L方法預(yù)測活性炭對代表性組分的吸附量,進而核算活性炭對TVOCs吸附量。 汽車4S店往往坐落在城市建成區(qū)或城市邊緣,汽車補漆過程中會產(chǎn)生較大量的揮發(fā)性有機物(VOCs),但汽車4S店環(huán)境影響評價報告中對噴烤漆過程VOCs及其它污染物的產(chǎn)排量預(yù)測出入較大,造成后續(xù)環(huán)境污染治理措施缺乏科學(xué)依據(jù)或廢氣治理不到位的現(xiàn)象。本文通過查閱文獻及調(diào)查汽車4S店補漆工藝、油漆類型、主要VOCs成分及污染物處置措施,解析汽車4S店補漆過程VOCs及其它污染物估算方法,為汽車4S店環(huán)境影響評價及補漆過程VOCs處置提供科學(xué)依據(jù)。 1汽車4S店補漆工藝及補漆過程VOCs產(chǎn)生量估算 不同補漆噴涂作業(yè)時采用的涂料成分不完全一樣,各類品牌的涂料一般不能彼此調(diào)配。污染物質(zhì)主要來源于漆料、固化劑和稀釋劑,此外成膜物質(zhì)、顏料、填料等會形成一定數(shù)量的固體顆粒物。溶劑型涂料仍是目前汽車補漆的主要涂料類型,其中各類品牌油漆中VOCs成分略有差異,主要包括二甲苯、三甲苯、甲苯、乙苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、正丁醇、2-丁氧基乙醇、環(huán)己酮、5-甲基-2-己酮、乙酸戊酯、丙二醇甲醚醋酸酯、1,6-己二異氰酸酯、乙酸-2-乙氧基乙酯、乙酸-2-丁氧基乙酯、乙酸-1-甲氧基-2-丙基酯、1,2-丙二醇二乙酸酯、輕芳烴溶劑石腦油(石油)等20余種VOCs。一般4S店年平均溶劑型補漆涂料使用量約為1.3t/(a˙千臺補漆車次),補漆過程中漆料的工藝配比為清漆︰色漆︰底漆=5︰3︰1,其中清漆︰固化劑︰稀釋劑=4︰2︰1,色漆︰稀釋劑=5︰1,底漆︰稀釋劑=2︰1。據(jù)此可估算,汽車4S店年清漆、色漆、底漆、固化劑及稀釋劑使用量分別為469.3kg/a、281.6kg/a、93.9kg/a、234.7kg/a及220.6kg/a。如某4S店主要使用Maxytone品牌金屬漆涂料,根據(jù)其中各類VOCs成分及含量,即可計算得到該4S店補漆過程中主要VOCs成分年產(chǎn)生量 2汽車4S店補漆過程VOCs產(chǎn)生濃度和產(chǎn)生速率估算 對工件而言,為避免紊流及提高涂料的利用率,不需要太大的風(fēng)速,以0.2-0.3m/s為宜而對操作人員與設(shè)備而言,則需要相對較大的風(fēng)速,以0.3-0.5m/s風(fēng)速宜將漆霧迅速排除,以保障清潔的工作環(huán)境和人員的健康與安全。如某4S店噴烤漆工作時間平均為3h/d(年工作時間按1050h/a估算),噴漆及烤漆房內(nèi)部容積共146m3,在25000m3/h送風(fēng)、20000m3/h引風(fēng)、換氣次數(shù)280time/次、有載風(fēng)速0.35m/s等工作條件下,可計算得到噴烤漆房內(nèi)各類VOCs在線濃度和在線速率見表1。由表1可見,其中二甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丁醇、環(huán)己酮均符合《工作場所有害因素職業(yè)接觸限值-化學(xué)有害因素》(GBZ2.1-2007)中OELs允許濃度限值(其它VOCs未列入標(biāo)準(zhǔn))。還可計算得到,當(dāng)引風(fēng)量低于6020m3/h時,噴烤漆房內(nèi)二甲苯濃度即超過GBZ2.1-2007中OELsPC-TWA允許濃度限值(50mg/m3),此條件將不能保障清潔的工作環(huán)境和工作人員的健康與安全。 3漆霧顆粒物及VOCs處置 3.1漆霧顆粒物處置及廢過濾棉產(chǎn)生量估算 漆霧顆粒微小(絕大部分在10μm以下)、黏度大、易黏附在物質(zhì)表面。目前國內(nèi)外漆霧處理方法主要包括過濾法、低溫冷凝法、油吸收法、水吸收法等。汽車補漆噴烤漆霧顆粒物處置比較經(jīng)濟實用的方法首選過濾棉吸附措施。過濾棉對VOCs的吸附量很小,但漆霧顆粒物去除率高對后續(xù)VOCs處置非常重要。噴烤漆房使用的過濾棉分初效過濾棉即進風(fēng)棉、中效過濾棉即頂棉、漆霧過濾棉即地棉,其厚度、密度、過濾塵粒尺寸、容塵量各有差異。參考過濾棉型號、密度、面積及容塵量,即可計算4S店年廢過濾棉及其含塵量。 如按某4S店烤漆房設(shè)計要求,頂棉27.6m2每400-450h更換一次,進風(fēng)口過濾棉1.6m2每60-80h更換一次,底棉及循環(huán)回風(fēng)口過濾棉15.4m2每40-60h更換一次,排風(fēng)過濾棉1.2m2每80-100h更換一次。使用“斐爾特”品牌初效過濾棉(FX-30)、中效過濾棉(XF-560G)、漆霧過濾棉(XF-70),其技術(shù)參數(shù)中容塵量分別為520g/m2、450g/m2、750g/m2,即可計算得到該4S店使用這三類過濾棉年飽和容塵量分別為12.48kg/a、30.68kg/a、253.05kg/a。由于各種過濾棉的吸附系數(shù)、穿透時間等參數(shù)尚缺乏完整的實驗數(shù)據(jù),漆霧顆粒物也難以定量估算。在實際運行中,可根據(jù)過濾棉的密度并按飽和容塵量的70-80%核算,依此也可指導(dǎo)過濾棉的更換周期。如該4S店頂棉(FX-560G)年使用量為68.2m2/a,平均密度取600g/m2,按75%容塵率計算,可得到年產(chǎn)生廢頂棉及其容塵量分別為40.9kg/a和23.0kg/a,共計63.9kg/a。廢過濾棉屬于危險廢物(廢物類別:HW06,廢物代碼:900-406-06,危險特性:T),應(yīng)按《危險廢物貯存污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB18597-2001)、《危險廢物規(guī)范化管理指標(biāo)體系》等要求規(guī)范貯存、轉(zhuǎn)移和處置。 3.2VOCs處置及廢活性炭產(chǎn)生量估算 經(jīng)過漆霧處理后的廢氣處理主要含有揮發(fā)性有機物,汽車4S店一般采取活性炭、活性炭纖維、焦炭粉粒等吸附方式進行治理。 3.2.1吸附劑對單組份的吸附預(yù)測 活性炭對單組份的吸附預(yù)測可通過Langmuir方程擬合而得,Langmuir方程表達(dá)式如下: 活性炭的動態(tài)吸附行為對吸附預(yù)測也很重要。對固定床的吸附透過曲線的數(shù)學(xué)模擬有多種方法,Yoon和Nelson提出了一個簡潔的半經(jīng)驗?zāi)Ｐ?該模型計算方便,不需要使用吸附劑、吸附質(zhì)以及固定床等性質(zhì)參數(shù)。
直接測定多組份吸附等溫線是比較復(fù)雜、繁瑣的,很多研究者都采用理論方法從純組份的吸附等溫線來分析預(yù)測多組份的吸附平衡。常用的預(yù)測方法可分為四類:1)從純組份吸附等溫方程簡單擴展而得多組份吸附等溫方程。2)使用勢論理論;3)綜合統(tǒng)計模型;4)熱動力學(xué)理論,主要有兩種方法即理想吸附溶液理論(IAST)和真實吸附溶液理論(RAST)。
3.2.3活性炭吸附VOCs分子的其它實驗研究成果 活性炭的吸附預(yù)測也可根據(jù)相關(guān)文獻資料報道的活性炭型號及額定吸附量等參數(shù)進行估算。陳凡植采用太原8#活性炭吸附苯︰甲苯=1︰4的混合物研究表明,在氣相中苯類物質(zhì)濃度為500mg/Nm3等條件下,當(dāng)活性炭含苯率≤35%,吸附率在90%以上.當(dāng)活性炭含苯率>35%,吸附效率急劇下降.活性炭含苯率分別為45%、50%和55%時,吸附效率分別為75%、45%和0。據(jù)此,可把活性炭含苯率35%作為再生周期,含苯率45%作為使用最終期限的設(shè)計依據(jù)。而且活性炭吸附若干質(zhì)量的苯類物質(zhì)之后仍具有一定的吸附作用,與Brunauer等人提出的多分子層吸附理論一致。活性炭中孔隙的大小對吸附質(zhì)有選擇吸附的作用。劉洋等采用微孔活性炭對對二甲苯的吸附和脫附性能研究表明,1)活性炭吸附氣相對二甲苯的有效吸附微孔孔徑在1.0-2.0nm之間較好,且該范圍比表面積所占比例越高,比孔容越大,吸附對二甲苯的能力越強。2)在30℃時,煤質(zhì)活性炭AC-1和AC-2對對二甲苯的吸附量分別為617.1mg/g和348.5mg/g。張寶等研究了兩種椰殼活性炭(AC和Y2)和一種煤質(zhì)活性炭(C5)對乙酸乙酯的吸附和再生作用,結(jié)果發(fā)現(xiàn)在40℃條件下,當(dāng)吸附管入口處的乙酸乙酯體積分?jǐn)?shù)從0.1%提高到0.30%時,活性炭AC、Y2和C5對乙酸乙酯的吸附量分別從0.26g/g、0.25g/g、0.18g/g提高到0.31g/g、0.28g/g、0.25g/g,表明活性炭AC和Y2有較大的吸附量與其具有較大的微孔比表面積有關(guān)。王永義等進行了
4、結(jié)論與展望 1)在汽車4S店VOCs產(chǎn)生量估算中,首先應(yīng)明確汽車補漆工藝及使用的涂料類型,進而核算各類VOCs可能的產(chǎn)生量。在VOCs處置中,須明確活性炭的型號、吸附量等參數(shù),或采用E-L方法預(yù)測活性炭對代表性組分的吸附量,進而核算活性炭對TVOCs吸附量。 2)采用過濾棉吸附漆霧顆粒物和采用活性炭吸附VOCs是比較方便、經(jīng)濟的處置措施,但運行中產(chǎn)生了較大量的危險廢物,給后續(xù)環(huán)境治理造成了壓力。采用低溫冷凝法、油吸收法、水吸收法等處理并回收漆霧顆粒物,以及采用光催化降解法、低溫等離子體催化技術(shù)、吸附-催化燃燒法以及生物滴濾-生物過濾組合工藝處理VOCs將是研究及應(yīng)用的方向。外選用環(huán)保涂料,如水性涂料、高固體分涂料、粉末涂料、無溶劑涂料和輻射固化涂料等將是減少噴漆廢氣污染物排放的根本。
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