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汽車(chē)涂裝面臨的挑戰源于相關(guān)環(huán)境法規和用戶(hù)的 高需求。 標準化組織發(fā)布的ISO14040和ISO14044,旨在推動(dòng)降低產(chǎn)品的生產(chǎn)與消費中可能帶來(lái)的對環(huán)境的影響。
生命周期評估(LCA)概念已經(jīng)開(kāi)始用于評價(jià)汽車(chē)的環(huán)境兼容性,對汽車(chē)生產(chǎn)、汽車(chē)燃料生產(chǎn)、汽車(chē)使用和報廢處理全過(guò)程中CO2排放、資源消耗和引起的環(huán)境負擔進(jìn)行評價(jià)。汽車(chē)工廠(chǎng)(涂料和裝配)中,油漆車(chē)間的能耗占60%,VOC排放占,CO2排放占60%。汽車(chē)生命周期內,生產(chǎn)階段能耗占20%,但單位時(shí)間內的能耗,生產(chǎn)階段要比使用階段高得多。目前,汽車(chē)涂裝水性化技術(shù)已經(jīng)越來(lái)越成熟,在世界范圍內越來(lái)越普及,除清漆大多仍采用雙組分溶劑型涂料外,車(chē)身涂裝的其他涂料已經(jīng)全部實(shí)現水性化,涂裝的VOC排放 可以滿(mǎn)足苛刻的法規要求(35g/㎡)。然而,由于水和溶劑物化特性有較大差別,相對溶劑型涂料,水性涂料施工能耗增加很多,CO2排放增加;應用水性涂料無(wú)論是材料成本、管理成本、設備投資和能源成本都高于溶劑型涂料。汽車(chē)生產(chǎn)者不能簡(jiǎn)單地將由于應用水性涂料增加的成本轉嫁給用戶(hù), 不能給生態(tài)環(huán)境增加負擔(消耗的資源和排放的溫室氣體 多)。
為減少汽車(chē)使用的燃料消耗,世界各國強制實(shí)施汽車(chē)燃料消耗限值法規,汽車(chē)結構的輕量化越來(lái)越受重視,鋼板、鋁合金、鎂合金、碳纖維塑料等輕質(zhì)材料的應用在增加,單一材料制造車(chē)身已逐步被多種材料混合制造車(chē)身所取代。眾所周知,化學(xué)活性不同的金屬接觸會(huì )形成電化學(xué)腐蝕,多種材料混合的車(chē)身給涂裝的帶來(lái)了 大的難題。另外,有的沖壓件往往需要靠涂裝過(guò)程實(shí)現熱處理以提高零件的強度,要統一金屬和塑料件面漆的顏色一直是一件比較困難的事。
隨著(zhù)汽車(chē)市場(chǎng)競爭的日趨激烈,為滿(mǎn)足用戶(hù)對汽車(chē)制造質(zhì)量和服務(wù)及時(shí)性等方面的需求,汽車(chē)產(chǎn)品制造、銷(xiāo)售的化發(fā)展已經(jīng)成為必然趨勢,對涂裝生產(chǎn)的管理提出了挑戰性課題,需要在技術(shù)標準的統一和滿(mǎn)足地區性特點(diǎn)需求方面適應發(fā)展的要求。
針對VOCs的性質(zhì)以及濃度分布的不同,目前廣泛應用于VOCs治理的措施基本分為兩大類(lèi):一類(lèi)是以改進(jìn)工藝技術(shù)、 換設備、防止泄漏乃至 VOCs排放為主的預防性措施;另一類(lèi)是以末端治理為主的控制性技術(shù)。末端處理技術(shù)又具體分為兩種:一種是通過(guò)物理方法回收VOCs,即回收法;另一種是通過(guò)生化方法將VOCs氧化分解為 或是低毒產(chǎn)物的破壞性方法,即法。
一、VOCs的回收技術(shù)
回收技術(shù)是通過(guò)物理方法,在 溫度、壓力下,用選擇性吸收劑、吸附劑或選擇性滲透膜等分離VOCs,目前常用的方法主要有冷凝法、吸收法、吸附法等。
1、冷凝法
冷凝法是利用VOCs在不同溫度和壓力條件下具有不同的飽和蒸氣壓這一性質(zhì),采用提高系統壓力或降低系統溫度的方法,使處于蒸氣狀態(tài)的污染物從氣相中分離的過(guò)程。冷凝法需要較高的壓力和較低的溫度才能較高的回收率。因此,運行費用高,適用于高沸點(diǎn)和VOCs的回收。該法常與吸收法、吸附法等聯(lián)合使用。
2、吸收法
吸收法是以液體作為吸收劑,通過(guò)洗滌吸收裝置使廢氣中的成分被液體吸收,從而達到凈化的目的,其吸收過(guò)程是氣相和液相之間進(jìn)行的氣體分子擴散或者是湍流擴散的物質(zhì)轉移。該法適用于濃度較高、溫度較低和壓力較高情況下的氣體污染物的處理,去除率可達~。吸收法的關(guān)鍵是吸收劑的選擇,根據物種類(lèi)及生產(chǎn)工藝條件的不同,選擇溶解度大、不易揮發(fā)、的吸收劑,如水、液體石油類(lèi)物質(zhì)。
液吸收法是在傳統吸收法的基礎上提出的一種新的吸收法{門(mén)。該法采用復合吸收液(成分為水、無(wú)苯柴油、添加乳化劑MOA的鄰苯二甲酸二丁酯和多膚DH27)處理低濃度苯類(lèi)廢氣,處理好于傳統吸收液,提高了吸收效率,使低濃度苯類(lèi)廢氣的凈化處理效率達到87.5%,且該項技術(shù)投資少,運行成本低,凈化,易操作,具有很好的推廣應用價(jià)值。
3、吸附法
吸附法是活性炭吸附設備利用某些具有吸附能力的物質(zhì),如活性炭、硅膠、多孔粘土礦石、高聚物吸附樹(shù)脂等吸附劑,吸附物質(zhì)而達到污染的目的,一般用于處理中、低濃度的氣相污染物。吸附效果取決于吸附劑性質(zhì)、氣相污染物種類(lèi)以及吸附系統的操作溫度、濕度、壓力等因素。近幾年,出現一些新的吸附工藝和設備,如吸附-熱 -催化燃燒凈化工藝、吸附-水蒸氣 -溶劑回收凈化工藝等,對VOCs的去除效果較為明顯。
二、VOCs的技術(shù)
技術(shù)是通過(guò)化學(xué)或生物反應等,在光、熱、催化劑和微生物等作用下將物轉化為H2O和CO2,這種方法對于中等濃度或者濃度<1000mg/m3的低濃度VOCs具有較好的處理效果。目前,常用的方法主要有燃燒法、低溫等離子體分解法、生物法等。
1、燃燒法
燃燒法是利用VOCs易燃性質(zhì)進(jìn)行處理的一種方法,經(jīng)過(guò)充分的燃燒后,然后的產(chǎn)物是CO2和H2O,由于燃燒時(shí)放出大量的熱,排氣的溫度很高,所以可以回收熱量。該法在化工、噴漆和絕緣材料等行業(yè)廣泛使用。若VOCs中含有硫、氮和鹵素等成分,還應考慮對燃燒后廢氣的處理,以免造成二次污染。
催化燃燒法是采用一些催化金屬,在低溫下可以進(jìn)行燃燒的方法,該法具有去除率高、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn),并且可操作性較好。近年來(lái), 對催化劑的研制多集中于非貴金屬催化劑。用于催化燃燒凈化含丙烯腈廢氣的金屬氧化物一貴金屬、金屬氧化物、非貴金屬3種類(lèi)型的催化劑的研究制備,初步評價(jià)了其對丙烯腈的催化氧化效果,并與現有的國產(chǎn)負載貴金屬催化劑進(jìn)行了比較,實(shí)驗結果表明,所制備的催化劑對丙烯腈廢氣凈化具有較好的催化氧化性能。
2、低溫等離子體分解法
低溫等離子體技術(shù)又稱(chēng)為非平衡等離子體技術(shù),是在外加電場(chǎng)的作用下,通過(guò)介質(zhì)放電產(chǎn)生大量的 粒子,其與污染物分子發(fā)生一系列復雜的等離子體物理一化學(xué)反應,從而將污染物降解為 物質(zhì)。該法適用于各類(lèi)VOCs的治理,處理,無(wú)二次污染物產(chǎn)生、易操作,特別適用于對氣體流量大、濃度低的廢氣的處理。利用電子束照射20種VOCs,研究發(fā)現,通過(guò)化學(xué)結構可以推算出90%處理率時(shí)所需的電子束能。對于芳香族、脂環(huán)族、脂肪族、甲醇和三氯乙烯,電子束照射的處理效果很好。配備一個(gè)帶防護罩的加速器(電壓為300kV)可以處理的VOCs氣體流量達30000Nm3/h。
利用非熱等離子體法處理VOCs,研究結果表明,等離子體的氧化性能比0:強,同時(shí)提出,等離子體技術(shù)實(shí)際應用的關(guān)鍵是過(guò)程的性、等離子體的能量效率和凈化后氣體的后續處理條件等。