汽车喷漆废气VOCs处理技术应用进展

摘要：汽车喷漆是汽车生产过程中必不可少的工作流程，在该环节中产生的废气较多，对环境影响极大。喷漆废气主要污染物为挥发性有机物VOCs，为提高VOCs的处理技术，有效保护周围生态环境，本文对汽车喷漆过程中产生的废气成分进行分析，并分析比较了几种VOCs处理技术。

1 汽车喷漆废气VOCs处理技术简介

目前针对VOCs 的处理方法主要分为回收处理和消除处理两种。回收处理技术主要是通过物理原理实现对挥发性有机物的吸收，例如通过改变温度、压力来提高有机溶剂在吸收物质中的溶解度。或者采用选择性吸附剂、渗透膜等方法富集喷漆废气，然后再进行分离处理。目前主要的回收处理技术有吸附技术、冷凝技术、膜分离技术等。消除技术主要是通过化学方式，将有机废气转化为其它无污染物质，用光能、热能以及催化剂、微生物将有机废气分解成为无毒、无污染的二氧化碳、水等物质。当前主要的消除技术有直接燃烧、催化燃烧、光催化氧化、低温等离子等技术。

选择适合的VOCs处理技术才能达到最好的处理效果。在选择适合的VOCs处理技术之前，需要对VOCs的实际浓度进行分析，如果实际浓度VOCs>10000mg/m3 则说明该气体值得回收，属于有回收价值气体的范畴；如果在2000～10000mg/m3 则可以考虑利用合适的吸附技术进行吸收；当喷漆过程中的VOCs浓度1 2000mg/m3 则没有回收价值，可以考虑将其进行燃烧处理。

2 可挥发性有机化合物废气以及主要成分

2.1 挥发性有机化合物废气排放造成的影响

汽车喷漆废气含有大量的挥发性有机物，如果不对这部分挥发性有机物进行控制，将大大增加空气中的有毒物质含量，造成严重的环境污染。VOCs对人体和环境的危害主要体现在两个方面。一方面，VOCs中的有些物质会对人体和环境造成直接危害。例如，居室内VOCs的含量高会对人们的视觉和听觉等感官神经造成损害；另一方面，VOCs 还会对大气环境造成更为严重的间接危害，即光化学污染。光化学污染的产生机理在于大部分VOCs降解的半衰期较短（一般在几个小时至3 个月），在受到紫外线的催化作用时，发生分解或化学反应，并与氮氧化物反应产生臭氧。产生光化学污染有三个条件，即挥发性有机化合物( VOCs)、氮氧化物及阳光的照射。当空气中臭氧浓度达到一定值时，人就会感到不适。

2.2 可挥发性有机化合物废气的主要来源

除了汽车在喷漆过程中会产生大量的VOCs之外，汽车尾气、建筑材料、工业废气等都会产生大量的VOCs。这些挥发性有机物随空气进入到大气环境中，如果人们长期生活在含有大量VOCs的环境中，将严重影响人体健康。

2.3 汽车涂装VOCs废气的主要成分

汽车喷漆过程中产生的VOCs 废气主要是成分包括甲苯、二甲苯、芳香烃等有毒物质。部分废气产生主要来自于汽车喷漆过程中的油漆配制、喷漆、烘干等步骤。有机废气中绝大部分在烘干过程中产生，少部分是在喷漆和油漆配制过程中挥发产生。

3 汽车喷漆废气VOCs的常规处理技术

3.1 针对烘干室废气的VOCs技术处理

烘干室的温度一般高达800℃以上，有机气体一般沸点都低于800℃，因此烘干室内的漆料能够很快挥发，烘干室内部的VOCs 浓度也会变得极高。由于烘干室需要保证热量不易散失，排气量一般都较小，工作过程中会依靠不同的热源来支撑烘干作业。烘干室内产生的有机废气一般就地解决，依靠烘干室的高温，利用燃烧反应对有机废气进行分解，为保证反应的速率和反应条件，一般需要加入易燃性气体。一般情况下，利用燃烧反应可以有效降低烘干室内的VOCs 浓度，废气净化率高达90% 以上，效果十分显著。

3.2 针对喷漆室废气的VOCs技术处理

（1）预处理+ 沸石浓缩转轮吸附+ 催化燃烧

喷漆废气预处理一般是喷漆房自带的水帘或水旋对漆雾进行处理。送风房通过空调送风机组将室外空气送入喷漆室，喷漆室形成负压，空气经房体顶部均流调节和过滤后均匀地送入室体内，自上而下，将工件置入具有一定风速的均流层中，使飞溅的废漆雾压入水旋喷漆室水旋器，水在高速气流的冲击下被雾化后和漆雾充分混合，从而使漆雾被吸引到水中而带走，含水分的空气再经气水分离后，含有机废气的空气经排风系统送入大气中，其漆雾的净化率不小于98% ；而含漆雾的水流入循环水池，通过絮凝成渣（水中定期添加絮凝剂、悬浮剂）后由循环泵送入到喷漆室循环使用。

喷漆废气去除漆雾后，再利用沸石浓缩转轮吸收，对其进行全方位的处理。沸石浓缩转轮吸附作用原理是，沸石分子具有高吸附性，沸石浓缩转轮的运作需要多个单元的共同支撑而后实现高效运作，小单元需要通过特定方式加工，形成陶瓷基体，然后再将基体放置在沸石合成混合物中，这是基体表层会形成一层分子筛膜，利用这层筛膜可以高效吸附VOCs，控制吸收液的浓度和放置时间会使吸收效率更高。喷漆室内部的VOCs都会被聚集、吸附，进行一段时间的吸附浓缩之后，再通过RTO设备进行这些高浓度废气，这种废气处理有效率高达95%以上，剩下低浓度废气则可以通过催化燃烧进行清除。

（2）预处理+ 活性炭纤维吸附+ 脱附+ 催化燃烧处理

同样的，喷漆室中首先采用预处理方式除去一部分漆雾和有机废气，然后再利用活性炭纤维进行吸收，活性炭不仅具有物理吸附作用，同时还具有化学吸附的作用，多孔活性炭对废气的吸附作用极强，在喷漆废气处理应用范围较广。利用多孔活性炭对废气进行聚集之后，然后脱附，利用催化燃烧进行集中处理，由于活性炭吸附的特性，对具有异味的有机废气也能具有很好的吸收作用，这种方法适用不仅适用于异味气体吸收，在低温的环境下将有机废气中有机物矿化为二氧化碳和水，实现无害化废气处理。汽车喷漆废气通过水旋式漆雾净化装置后，通入到多孔活性炭之中，废气经活性炭吸附后达标排放。当多孔活性炭吸附饱和之后，便需要进行脱附操作，将脱附产生的高浓度VOCs进行催化燃烧。

（3）预处理+ 生物滴滤+ 生物过滤

利用生物废气处理技术无论是在处理成本上，还是在操作、环境保护方面都具有较大的优势，操作简单有效、净化率高，处理之后不会造成二次污染。目前，我国利用生物法处理喷漆废气的主要处理方法包括生物滴滤、生物过滤以及生物洗涤技术等。具体处理方式为，首先利用预处理对废气进行初步处理，结合生物滴滤技术和生物过滤技术对废气进行处理，对漆雾颗粒进行剔除，然后再将处理过一遍的废气通入到生物滴滤塔中，进行废气逆流操作，废气自下向上进行填充，让其与生物滴滤塔中的填料进充分接触，对废气进行液化处理。有机物是微生物的生存养料，利用微生物的这个特性可以有效对有机物进行分解，生成二氧化碳、水等无污染物质。该处理方式环保、高效，废气净化率高达90% 以上。

（4）土壤微生物处理法

土壤微生物处理法原理是利用土壤以及土壤中的微生物将废气中有机物进行分解，对异味进行有效吸收与去除。土壤微生物处理法引用于国外，这种废气处理技术最早出现在韩国，一般应用在工业的废气处理之中，利用土壤中的多种微生物对有毒物质进行分解。由于土壤中的微生物种类繁多，对废气中残渣的重金属物质也能进行有效分解，除臭效果几乎高达100%。对汽车喷漆废气的处理，该方法的应用主要流程是对废气进行加压处理，然后将废气通入到土壤之中，土壤可以将VOCs中含有的颗粒吸收或者溶解，最终剩下的有机废气会在微生物的作用下发生氧化反应而分解。土壤的结构一般分为四层，用于过滤吸收的沙子层、磨砂土混合层、一般砂层，以及最后微生物生存的磨砂土层，经过这四层的过滤、净化、分解，有机废气中的异味、有机物都会被吸收、分解，最后对经过处理的有机废气进行检测，达标后再进行排放。

4 结束语

汽车喷漆废气中含有大量的污染物和有毒物质，如果处理不当则会对人们生活的周围环境造成很大的影响。汽车喷漆废气VOCs作为空气污染物的主要来源之一，相关企业需要注重汽车生产过程中废气处理。本文介绍的四种处理方式，企业需要根据实际的情况选择合适的技术，燃烧处理比较便捷，但成本较大; 微生物分解处理成本较低，处理效率较高，但需要有良好的微生物生存环境，才能保证VOCs的处理效率。环境问题一直是人们关注的重点问题，加强汽车喷漆废气VOCs的处理，可以降低空气污染，保护我们赖以生存的环境。