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毕业论文文献综述
环境科学
木业行业喷漆废气等离子+光催化治理技术工程示范
1.前言
涂装是指对金属和非金属表面覆盖保护层或装饰层,是产品表面保护和装饰采用的最基本的技术手段。涂装工艺可以简单归纳为:前处理-喷涂-干燥或固化。前处理一般包括除油、除锈、钝化(磷化)工艺。针对不同的涂层及对抗腐蚀的要求,除油、除锈、磷化等处理方法要视工件原材料的状况来选择。在前处理除锈工艺中,喷砂、抛丸或打磨工艺,也在不同行业的不同部门按需择用[1]。
随着涂装技术的飞速发展,涂装自动化生产有了明显进步,静电喷涂、电泳涂漆、粉末喷涂技术得到了推广。但是,目前涂装所采用的还都是属于有机溶剂型涂料[2]。
1.1.废气来源
喷涂广泛用于家具涂装等行业。一般涂料的组成包括:成膜物质(基料)、颜料、填料、溶剂、其他助剂等,在喷漆作业时还要配上稀释剂(稀料)[3]。从涂料原料组分上看,喷涂产生的VOC主要来自于溶剂和稀释,绝大部分属挥发性排放,其主要的污染物为二甲苯、苯、甲苯等。涂装中排放的有害废气主要集中在喷漆生产线上,其中喷漆室、晾干室、烘干室是废气的主要发生源[4]。
1.2.有机废气的危害
有机废气中的挥发性有机物称为 VOC (Volatile organic compounds),其中许多为致癌物; 如苯对骨髓的造血机能造成破坏, 是一种致癌物; 甲苯和二甲苯对中枢神经具有强的麻醉作用; 氯乙烯为致癌物。在制鞋业,由于“三苯”中毒而导致工人致死事件已发生过多起,而涂料工业使用的溶剂中,主要是甲苯、二甲苯和其它毒性有机物。有机物对大气的影响,是其光化学反应,1965 年日本各大城市频繁发生的光化学烟雾,1966 年美国洛杉矶的光化学烟雾均对人类健康造成危害。因此,涂装过程中有机废气的治理刻不容缓[5]。
2.喷漆废气的处理技术
目前国内外喷漆废气的处理技术主要包括:直接燃烧法、催化燃烧法、活性炭吸附法、液体吸收法和冷凝法等,然而随着涂装业的迅速发展,涂装废气的处理也将面临巨大的压力,各种处理技术不断革新,现阶段正在对生物膜法、TiO2 光催化和低温等离子体-光催化等处理新工艺进行投入研究使用。
2.1.直接燃烧法
直接燃烧法(或称为热氧化)是通过燃烧来消除有机物废气污染物的方法,是使用有机废气在温度600~800℃ 和滞留时间0.3~0.5s的条件下直接燃烧,变成二氧化碳和水,适用于浓度较大的有机废气。为降低燃料费用,需要回收排放气中的热量[4]。它比较适宜于有害废气中含可燃组合浓度较高。或者燃烧氧化后放出的热量值较高的气体.在浓度处于低燃极限的含烃废气,其燃烧热值约450kcal/m3记,较好的直接燃烧热值可达860kcal/m3[6]。
2.2.催化燃烧法
催化燃烧是典型的气一 固相催化反应,其实质是活性氧参与深度氧化作用。在催化燃烧过程中,催化剂的作用是降低活化能,同时使反应物分子富集于表面提高了反应速率。借助催化剂可使有机废气在较低的起燃温度条件下,发生无焰燃烧,并氧化分解为CO2和H20,同时放出大量热能[7,8,9]。与直接燃烧法相比,催化燃烧法的最大特点是起燃温度低[10]。
2.3.活性炭吸附法
活性炭吸附法主要是利用活性炭比表面积(500~1200 m2/g)大,具有优异的吸附性能,使有机溶剂蒸气吸附其表面,当加热烘干吸附介质时,被吸附的气体解析出来,经冷却成为液态,再经分离达到回收溶剂的目的。活性炭吸附法净化率可达95%以上[11]。
2.4.液体吸收法
用适当的液体与混合气体接触,去除其中一种或几种成份的过程称为吸收。这种净化空气的方法称为液体吸收法或称洗涤吸收法。吸收法适用于常温、大风量、中等浓度的废气治理。用于苯类有机废气的吸收液,多用0#柴油或油水乳化液。柴油对有机溶剂的吸收率与柴油中有机溶剂的含量成反比,当柴油中不含甲苯时,吸收率大于90%;当柴油中含甲苯40%时,吸收液不再吸收,即接近饱和状态。如作为燃料,则可省去一套高能耗的分馏再生装置[6]。
2.5.冷凝法
冷凝法是通过采用低温,使有机物组分冷却至露点以下,进行液化回收。其适用于处理高浓度废气,特别是含有害物单纯组分的废气;可作为燃烧与吸附净化的预处理;可处理含有大量水蒸汽的高温废气。该法所需设备和操作条件比较简单,回收物纯度高,但是,对废气的净化程度受冷凝温度的限制,要求净化程度高,或处理低浓度废气时,需要将废气冷却到很低的温度,经济上不合算[1]。
2.6.生物膜法
生物膜即由微生物群体在固体载体表面构成的粘性膜结构。在润湿环境下,微生物以废气中有机物为能源,在将其氧化分解的过程中,附着于固体填料表面微生物得以生长、繁殖并形成具有一定厚度的膜叫生物膜。根据生物膜理论,生物处理过程经历如下几个步骤:
(l)有机废气首先与水接触由气膜扩散到液
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