4S店涂裝廢氣處理VOCs治理研究進展
4S店涂裝廢氣處理VOCs治理研究進展
摘要：隨著人們需求的增長,汽車在家庭中逐漸普及,而汽車4S店在噴涂環節產生的污染也日漸引起人們的重視。本文著重分析和對比了吸附、吸收、冷凝、氧化、低溫等離子和生物法等汽車噴涂工藝過程中廢氣污染的處置方法,并在此分析基礎上介紹了一種新的治理措施：土壤微生物法,本次研究成果可為4S店的噴涂廢氣環境治理研究提供參考。
當汽車在4s店維修時，往往需要對汽車進行烤漆和噴漆作業，而汽車4s店在進行烤漆噴漆作業過程會產生大量的強烈刺激性氣味的氣體。這些氣體中含有大量的苯、甲苯、二甲苯等苯系物等VOCs氣體。該類氣體一旦未經處理直接排入環境中，將會對長期暴露于這些氣體中的人群產生嚴重危害。
4s店的涂裝廢氣嚴重地污染環境，對涂裝廢氣的治理十分重要。本文通過對涂裝廢氣中主要污染物質的各種處理技術的綜述，以及涂裝廢氣行業的近期國內外發展的對比，提出一些涂裝廢氣處理技術可能的發展趨勢。
1涂裝廢氣現有處理技術
近年來，外許多學者對汽車4s店涂裝廢氣和含苯系物廢氣的治理技術進行了研究，較早的一些傳統技術有吸附、吸收、冷凝等。近年出現的新技術有直接氧化、光催化氧化、低溫等離子體、微生物處理等。
1.1吸附法
有機廢氣的吸附法主要有化學吸附法和物理吸附法。
崔慶華等選擇檸檬酸鈉、干薄荷提取液等五種吸收劑，優化了實驗條件。結果表明：相比之下，BDO的吸收效率較好，在工程應用上，其具有處理成本低、效率高等優點。陶德東等對二甲苯廢氣進行去除實驗。分別研究了添加無機鹽等對檸檬酸鈉吸收劑去除二甲苯效果的影響。實驗結果表明當8%檸檬酸鈉吸收劑分別添加1.5%Tween一80、1.5%Span一80、0.5%硅酸鈉、0.5%磷酸鈉對二甲苯去除效率顯著提高。
物理吸收法成本低操作容易，在簡易處理中被廣泛使用?；钚蕴渴俏椒ǔＳ玫奈镔|之一。顆粒狀活性炭親和力好、氣孔均勻，由于氣體處理時通過距離較長，去除率較低。纖維狀活性炭氣孔孔徑小，直接向外，吸附過程較快?；钚蕴课椒ㄓ糜?/span>4s店廢氣處理，其去除效率可達90%～95%，且價格便宜，但存在以下缺點：隨時間增長吸附效率降低;使用時間有限;需要定期更換;再生處理麻煩;吸附后作為危廢處理需要成本。為提高活性炭的苯吸附容量。Yao等通過堿液改性活性炭，經改性后對苯吸附容量與表面積可達1210In/g和423mg/g。Tham等通過H3P04溶液改性，制備了一批活性炭(DSAC)，并考察了不同活性炭對不同含量甲苯廢氣的去除效果，結果得到活性炭的大BET比表面積可達1404m/g，甲苯脫除效率為30%H，PO時。
活性碳纖維是，用超細纖維如粘膠絲等，經高溫炭化，再用水蒸氣活化制成的第三代活性炭產品?；钚蕴坷w維的微孑L直接通向外表面，吸附質分子內擴散距離較短，與一般活性炭吸附能力相比要高1～10倍。
1.2吸收法
吸收法是利用相似相容原理，用物理和化學性質相近的物質來吸收含苯系物廢氣。吸收法有設備結構簡單、維護容易、工藝簡潔、易于操作、成本低等優點，但存在以下制約因素：吸收劑的選擇、吸收劑的回收、再生和二次污染的治理等，使其應用受到限制。陳偉等設計了一個以廢機油和鐵屑做成一個循環噴淋裝置(見圖1)，利用相似相容原理使廢氣被吸收。實驗得到結果顯示，苯、甲苯、二甲苯的去除效率均能達到90%以上。該裝置具有占地小、以廢治廢等優點，但也有吸收過程存在有機氣體揮發等缺點。
朱勇軍等用檸檬酸鈉水溶液、Tween一80水溶液、新型礦物油及新型礦物油一水作為研究對象，實驗研究對比了幾種吸收劑對二甲苯廢氣的吸收效果。實驗結果表明：檬酸鈉水體系對二甲苯廢氣吸收能力有限，加入鹽類可小幅增強其水體系對于二甲苯廢氣的吸收效果，其中Tween一80水溶液吸收劑對二甲苯廢氣吸收率較檸檬酸鈉水體系高;新型礦物油一水混合吸收劑中單位體積的吸收率較新型礦物油吸收劑提高46%，且具有再生、成本低等優點。
1.3冷凝法
冷凝法的原理是利用含苯系物廢氣中蒸汽壓不同，通過條件物理性質使污染物凝結，使廢氣得到中的有用成分得到回收，使廢氣得到凈化。李紅霞研究的二級冷凝工藝處理苯系物廢氣結果表明能夠達標排放。冷凝法處理研究主要是冷凝器的設計方面，通過改變冷凝器的結構和散熱等達到冷凝回收有用物質等效果“。但是由于汽車涂裝廢氣中的污染成分復雜，有毒物質太多，此方法容易帶來二次污染，所以在環境監管嚴格過后很少再被使用。
1.4氧化法
目前常用的汽車噴涂廢氣氧化處理措施有：蓄熱式熱力氧化技術(RTO)L18](見圖2)、催化氧化等。蓄熱式熱氧化器是一種處理中低濃度有機廢氣的裝置。適用于有機廢氣濃度在1.0×l0～～2.O×l0之間的廢氣。光催化氧化技術已廣泛應用于廢水的處理，而利用用其處理VOCs廢氣屬于新型技術。在光照環境中，TiO等半導體材料會產生氧化能力強、直接將苯系物轉化為無毒無害的無機物的自由基活性物質。這種方法不僅反應速度快、處理效果好，還有易回收、不受溶劑影響等優點。
姚振華等。銣用二氧化錳/石墨烯臭氧催化氧化甲苯，實驗結果表明：MnO均勻且較為牢固地錨定于石墨烯表面，同時MnO，的沉積阻止了多層石墨烯的復合，從而使得復合物具有較大的比表面積。相同條件下，MnO：/石墨烯相較于單純MnO，或石墨烯具有很好的臭氧催化氧化甲苯性能。LuSY等用鎢為載體催化納米級二氧化鈦，提高了含苯廢氣的降解效率。
1.5低溫等離子體法
低溫等離子體技術是通過放電的方式，在得到大量的高能電子和超氧粒子、羥基自由基粒子等活性粒子，將苯廢氣中的苯系物等廢氣轉化為CO、HO等無害或低害物質。
施耀等口用納米TiO：/SMF電極等離子體催化降解油漆廢氣，該研究結果表明，納米TiO/SMF電極比未處理的SMF取得了更高的降解效率，二甲苯降的解效率高可達92.1%;并且載氣中的氮氣可以極大地提高納米TiO：/SMF催化電極的催化活性。梁文俊等用低溫等離子體協同釩鈦催化劑降解甲苯，結果表明：填充釩鈦系催化劑對甲苯的降解有明顯的促進作用，能量密度和臭氧生成量有所降低，能量效率有明顯提高。甲苯降解效率隨反應時間延長而緩慢下降，最開始的100min內甲苯降解率從87.5%下降至83.6%，900min內平均效率能達到83%。JiangN等用銀一鍶雙金屬等離子催化降解含苯廢氣，降解效率能達到96。2%。
1.6生物法
生物處理工藝根據系統的運轉情況和微生物的存在形式可分為生物過濾塔系統、生物洗滌塔系統和生物滴濾塔系統(BTF)。生物處理法二次污染小、運行費用低，適用于中、低濃度有機廢氣處理。但氣體必須具備水溶性和生物可降解性，反應器啟動和廢氣處理過程需要的時間較長，還必須提供微生物生存的必要條件。
生物法處理含苯系物廢氣的原理是通過控制環境條件，馴化出特定的微生物，微生物利用廢氣中苯系物作為碳源和能源，維持生命活動，同時將其轉化為CO：、H。0等無機物，從而達到凈化的目的。生物法處理廢氣在國外已經相當成熟，近年來逐漸有人用于含苯系物廢氣處理研究。
周敏等用生物滴濾床處理甲苯廢氣，實驗表明，處理效果明顯，能達到93%去除率。孫驪石等用生物滴濾床處理含苯廢氣，結果表明，去除效率可保持在90%左右。徐孟孟等用濾袋式膜生物反應器凈化二甲苯實驗結果表明：在4～9℃的低溫條件下，二甲苯的去除能力隨著停留時間、進氣負荷的增大而提高，去除能力可達到74.3g/(m˙h)，去除苯系物效率能達90%，與一般生物滴濾塔的運行性能相當。在該方法中，微生物主要附著在濾袋表面，且生長良好。R.A.Pandey等用生物過濾器處理含苯廢氣處理利率能達到97%
2土壤微生物處理法
土壤微生物對污染物質的降解能力好，土壤法處理廢氣過程中，在廢氣中的有機成分在被吸附的同時，微生物對其進行降解。早在1996年韓國人成日至報道，韓國用土壤微生物來處理企業生產中產生的有毒氣體。利用多種具有分解廢氣能力的微生物，去除化學工廠和食品工廠排放的廢氣中的重金屬及煤煙的臭味，除臭率達到99.9%。其設計原理是：將廢氣加壓后透過土層，使原有成分被粒子吸附或被土壤中的水分溶解，再被土壤中的微生物氧化分解。具體處理過程：將廢氣加壓，按順序通過沙子、磨砂土混合層、一般砂層和培養微生物的磨砂土層這四個土層，將重金屬和有毒物質的臭氣、毒氣除掉，成為清潔氣體排人大氣。利用這種土壤微生物廢氣處理設備處理毒氣，只需要七年更換一次微生物和土壤，即可持續使用，是一種設備。
在此設備基礎上進行改進，如改變土壤成分或各層填料布局，并馴化不同種類的微生物來處理特種廢氣或混合廢氣。該類研究方向目前尚處于起步階段。
3結語
隨著社會發展的加快，人們對生活和工作環境要求逐漸變高，涂裝廢氣中產生的高危害性VOCs氣體產生的高危害性也越來越受到重視。中國對VOCs治理與管理較弱薄弱，但隨著大氣污染的日益嚴重，國家對廢氣排放及處置管理力度日趨嚴格。環保部在2014年出版了《重點行業VOCs控制技術指南》，末端治理要求逐步提高。本文就含苯系物廢氣的治理研究進行綜述，可以為含苯系物廢氣的治理提供參考。
