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自修复喷漆烤烟废气活性炭处理工艺优化研究

来源:南京工业废气处理有限公司 发布时间:2018-12-27 点击次数:
摘要:汽车修理喷漆废气污染日益严重。以目前常用的活性炭吸附净化方法为研究对象,结合工业特点,系统地分析了活性炭的冲洗、活性炭负载、废气停留时间、废气成分、废气温度等因素的影响。以及排气湿度对挥发物净化效果的影响,并根据各因素的影响规律,提出优化措施。
    
     2013年,国务院颁布了《大气污染防治行动计划》,将可吸入颗粒物(PM10)和细颗粒物(PM2.5)作为污染防治的重点污染物,其中挥发性有机化合物(VOCs)是指具有高蒸气压和强挥发性的有机化合物。在室温和压力下。它们在环境中通过化学反应产生PM2.5、O3等二次污染物,是影响大气环境的主要污染物之一。
    
     汽车修理过程多为小面积喷涂。通常采用空气喷涂工艺。活性炭吸附法广泛应用于喷漆废气的处理。同时,汽车修理企业规模相对较小,数量较多,分布较分散,大多位于人口密集的城市地区,大多是低海拔地区排放,尤其是对环境和人体健康的影响。
    
     近年来,随着环保法规的日益严格,汽车维修企业喷漆烘漆废气的处理亟待加强。许多采用活性炭吸附法的企业都面临着超标问题。根据北京市环境保护局网站公布的行政处罚信息,2015年和2016年,北京市有37家汽车修理企业被市环境保护局处罚。按局处罚,占企业总数的14.5%。其中31人因喷漆废气处理设施运行异常而受到处罚。
    
     挥发性有机污染物(VOC)在油漆混合、喷涂、喷涂、喷枪清洗等环节中都会产生,尤其是在喷涂和烘烤过程中。涂料中挥发性有机物几乎全部挥发到喷漆车间的空气中,是汽车修理企业的主要组织排放源。喷漆和清洗喷枪的连接一般管理不善,有的甚至在露天区域操作,造成挥发性有机污染物,难以有效收集和处置,是无组织排放的重要来源(图1)。m为1000~20000in3/h,烘烤室风速为0.2~0.3m/s,排气管风速为5~7m/s,废气中VOCs的初始浓度一般为100~200mgm3。
    
     有机废气的处理方法主要有吸附法、催化燃烧法、热燃烧法、冷凝法等。这些方法在适用对象、处理效果、设备成本、运行成本等方面各有特点。
    
     汽车维修企业喷涂废气的主要成分是苯系物、醇醚、酯类有机溶剂。汽车维修喷涂量小,喷涂室排气量大,属于低浓度有机废气,汽车维修企业一般采用一体化喷漆室,配备滤板棉+活性炭吸附法处理油漆废气,其中地板棉主要用于捕捉油漆雾颗粒,活性炭主要用于吸附VOC(表1)。
    
     目前,GB201012006、GBT7701.12008、煤颗粒活性炭气相活性炭、DB111228-2015、汽车维修行业大气污染物排放标准等标准对挥发性有机废气活性炭吸附装置提出了一些技术要求,其中包括g管道压差、活性炭颗粒、直径、活性炭用量、置换周期等。在实际运行中,除了满足上述要求外,还可以从以下方面考虑和优化。
    
     活性炭可分为煤基活性炭、木基活性炭、壳基活性炭和原料纤维基活性炭、粉末活性炭、粒状活性炭、蜂窝状活性炭和纤维基活性炭,从形态上分为气相活性炭和液相活性炭和液相磷。根据吸附对象对活性炭进行分级,在活性炭的微观结构中存在大孔(50nm)、过渡孔(2-50nm)和微孔(2nm)。活性炭的比表面积主要由微孔组成(表2)。
    
     当吸附质直径大于孔径的13时,吸附质运动受阻,吸附容量降低,汽车修补漆废气中VOCs主要为苯系物、醇类、醚类和酯类。VOCs的分子直径为0.3-1nm。活性炭主要以微孔吸附VOC。因此,微量Ls的比例越高,效果越好。同时,为了促进有机废气分子进入活性炭内部,需要一定量的中孔,结合废气的组成和各种活性炭的特性(表3),优选高比表面积和高吸附率的四氯化碳(CTC)。
    
     目前,有关标准和设计规范中活性炭的装载量尚未明确规定。常用的喷涂烤漆废气净化设备采用多层活性炭板进行吸附,共约4块,重约50公斤,采用水平或M型放置,活性炭的装入量决定了有机废气吸附总量和更换频率。根据四氯化碳的吸附速率,可根据原料中的VOCs含量计算活性炭的最低负载量。
    
     废气的速度对其在吸附剂中的停留时间有很大的影响。活性炭吸附有机废气需要一定的时间。提出了喷漆废气活性炭处理装置要求吸附层中废气的停留时间为0.2-2.0s。废气的停留时间与活性炭的载量密切相关,但与吸附层的截面积和厚度没有直接关系。废气在吸附层中的停留时间可根据方程(3)计算。
    
     北京市2015年颁布的《汽车维修行业大气污染物排放标准》规定,设计风量10000m3h的吸附剂消耗量不低于1m3,装填密度一般为450kgm3。式(3)计算的停留时间为0.36s,满足0.22.0s的要求。在实际应用中,在保证通风顺畅的前提下,降低废气速度,增加废气停留时间,可以提高废气的净化效果。
    
     在单组分条件下,测定了活性炭的四氯化碳吸附值和甲苯吸附值。在实际应用中,喷雾烘漆的废气成分复杂,包括酮类、酯类、醇类、醇类、醚类、苯类等,单一物质的吸附量必然小于试验数据,因此,设计时应综合考虑总挥发性有机物的总量。研制了一种有机废气吸附装置。
    
     活性炭是一种非极性分子,它易于吸附非极性或低极性吸附物。陈良杰发现,在六种挥发性有机物的二元混合吸附体系中,吸附强度依次为对二甲苯、甲苯、正丙醇和乙酸乙酯,吸附能力最差。乙醇和乙酸乙酯。所得结果与物质的极性顺序一致,目前汽车水性涂料的比例正在增加。除涂漆外,还可实现水性涂料。喷雾烘漆废气中VOCs也由苯系转化为醇类和酯类。相应的分子极性也增加。如果仍采用非极性活性炭作为吸附剂,其净化效果会降低,因此,通过添加沸石、改性分子筛、氧化铝等极性吸附剂,可以提高废气中醇和酯类成分的净化效果。
    
     目前,活性炭产品的吸附容量测定在25℃。发现随着气体温度的升高,活性炭的吸附能力降低,汽车维修烘烤漆室有机溶剂涂层的工作温度一般为60℃,此时活性炭对有机废气的吸附能力较弱,挥发性有机物吸附能力较弱。RBELD容易吹脱,不利于污染物的去除,水性涂料的干燥温度高于传统涂料,因此水性喷漆的干燥排气温度一般为80℃,喷雾烘漆室结构紧凑。喷雾烘烤室与活性炭过滤装置的距离一般为1-2米,风速高达5~7m/s,温度降很小,因此必须降低油漆废气的温度。我们可以考虑增加燃气热交换器,利用废气的热回收来预热油漆烘烤室中的新鲜空气。
    
     近年来,水性涂料的比例不断增加。水性涂料主要以水为分散剂,含有少量醇醚J、GB24409-2009《汽车涂料中有害物质限量》和《HGT4570-2013汽车水性涂料中挥发性有机化合物(VOC)的含量。通过比较,发现水性涂料的水分含量在60%以上,原料组成变化导致废气湿度增加,水占据活性炭的活性中心,吸附效率降低。
    
     此外,在喷涂过程中,通过喷水可以减少灰尘。一些喷漆烘烤房设置了水帘,在除去油漆雾的同时,还会进一步提高废气的湿度,在实际应用中,喷漆室的相对湿度为50%-80%,水基喷漆室的相对湿度为(605)%。研究了低浓度有机蒸气在活性炭上的平衡。发现水蒸气对活性炭吸附VOCs的平衡有明显的抑制作用。为了保持活性炭的吸附性能,活性炭的含水率应保持在5%以下,因此,有必要采用冷凝器、干燥器和丝网除雾器对废气进行除湿,并通过碱处理和吸附钙来提高活性炭的疏水性。苯同系物的稀疏性(表4)。
    
     目前,活性炭吸附法是一种成熟、有效、应用广泛的喷涂烤漆废气处理技术。在实际运行过程中,净化效果与活性炭的种类、装填量、废气成分等因素密切相关,通过选择优质活性炭,合理验证活性炭装填量,优化废气的冷却除湿预处理,从而达到净化的目的。可以改善气化效果(表5)。
    
     目前,光催化氧化、低温等离子体分解、沸石流道浓缩等VOCs处理技术在汽车修理行业得到了广泛的应用。这些技术与活性炭吸附的结合将是今后的发展方向。
    
    

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