源和環保與您分（fèn）享活性炭處理（lǐ）汽修（xiū）噴烤漆廢氣（qì）工藝優化研究

汽（qì）修噴烤漆廢（fèi）氣中的揮發性有（yǒu）機物（wù）汙染問題日益突出.以目前常用的活性炭吸附淨化法為研究對象,結合（hé）行業特征,係統（tǒng）分析了活性炭種類（lèi）、活性（xìng）炭裝填量、廢氣停留時間、廢氣成（chéng）分、廢氣溫度、廢氣濕度等因素對揮發性有機廢氣淨化效果的（de）影響,並根據（jù）各因素的影響規律提出了優化措施。

2013年，國務院發布《大氣汙染防治行動計劃》，將可吸入顆（kē）粒物(PM10)、細顆粒物(PM2.5)作為汙染防治的重點汙染物。揮發性有機物(VOCs)是（shì）指常（cháng）溫常壓下具有較高蒸汽壓、較強揮發性的有機化合物的統稱，它在環境中能夠通過化學反應，產生PM2.5、O3等二次汙染物，是影響大氣環境的主要汙染物之（zhī）一。

汽修過程多為小麵（miàn）積噴塗，一般采用空（kōng）氣噴塗工藝，噴烤漆廢氣普遍（biàn）采用活性炭吸附法處理，VOCs處理效果不理（lǐ）想。同時，汽修企業規模相對小（xiǎo）、數量（liàng）多、分布分散，多位於城市人口密集（jí）區，且多（duō）為低空排放，對（duì）環境和人體健康的影（yǐng）響尤為顯著。

近年來隨著環保執法日趨嚴格，汽車維修企業噴烤（kǎo）漆廢氣治理亟待加強，不（bú）少（shǎo）采用活性炭（tàn）吸附（fù）法處理噴塗廢氣的企業（yè）麵臨超標的問題。據北京市環境保護局網站公開的行政處罰信息，2015—2016年北京市共計有37家（jiā）汽修企業受到市環保局處罰，占全部受罰企業數量的14.5%，其中31家受罰原因是噴烤漆廢氣治理設（shè）施（shī）不正常運行。  

1汽車維（wéi）修行業揮發性有機汙染物來源  

調漆（qī）、噴塗、烤漆、清洗噴槍等多個（gè）環節均會產生揮發性有機汙染物，尤其是在噴塗烘烤過程，塗料中含有（yǒu）的VOCs幾乎全部（bù）揮發到噴烤漆房空氣中，是汽修企業主要的有（yǒu）組織（zhī）排放源;調漆、清（qīng）洗噴槍等環節普遍（biàn）管理薄弱，有些甚至在開放區域操作，產生的揮發性有機物難以有效收集處理，是重要的（de）無組織（zhī）排放源(圖1)。目前噴（pēn）烤漆房的額定（dìng）風量在10000～20000in3/h，烤漆房內風速0.2～0.3m/s，排氣管道風速為5～7m/s，廢氣中VOCs初始濃度一般為100～200mg/m3。  

2汽車維修行業常見揮發性有機物汙染治理技術  

有機廢氣的處理方式主要有吸附（fù）法、催化燃燒法、熱力燃燒法、冷凝法等，這些方法在適用對象、處理效果、設備成本、運行成本方麵具有不同的特點。  

汽車維修企業的（de）噴塗（tú）廢氣主要成分為苯係（xì）物、醇醚類、酯類有機溶劑，汽車維修噴（pēn）塗量小、噴漆室排風量大（dà），屬於低濃度有機廢氣。汽車維修企業普遍采用一體化（huà）噴烤漆房（fáng），配備過濾地棉+活性炭吸附（fù）的方（fāng）法處理噴漆廢氣，其中地棉主要用於捕集漆霧顆粒（lì），活性炭主要用以吸附VOCs。

3活性炭吸附法優化途徑  

目前，GB20101—2006《塗裝作業（yè）安全規程有機廢氣淨化裝置安全技術規定》、GB/T7701.1—2008《煤質顆粒活性炭氣相用煤質顆粒活性炭》、DB/111228--2015《汽車維修業大氣汙染物排放標準》等標準對揮（huī）發性有機廢（fèi）氣活性炭吸附裝置提出了一些技術要求，包括風道壓差（chà）、活性炭（tàn）粒徑、活（huó）性（xìng）炭用量、更換周期等。在（zài）實際運行中，除了符（fú）合以上要求（qiú）之外，還可以從（cóng）以下方麵進行考慮和優化。  

3.1活性炭種類  

活性炭從原料分為煤質活性炭、木質活性炭、殼活性炭、纖維活性炭等;從形態分為粉末活性炭（tàn）、顆粒活性（xìng）炭、蜂窩活性炭、纖維活性炭（tàn）等;根據（jù）吸附對象可（kě）以分為氣相用活性炭（tàn）和（hé）液相活性炭。活性炭微觀結構中有大孔(>50nm)、過渡孔(2～50nm)和微孔（kǒng）(<2nm)，構成活性炭比表麵積的主要是微孔(表2)。

當吸（xī）附（fù）質直徑大於孔道直徑1/3以上時，吸附質運動就受阻，吸附（fù）量下（xià）降。汽（qì）修噴烤漆廢（fèi）氣的VOCs主要成分為（wéi）苯係物、醇醚（mí）類、酯（zhǐ）類，分子直徑在0.3～1nm，活性炭吸附VOCs主（zhǔ）要在微孔中進行，因此微孑L的比例越高越好（hǎo），同時需要一（yī）定量的中孔，便於有機廢氣分子進入活性炭內（nèi）部。結合（hé）汽修噴烤漆廢氣成分及各種活性炭的特征(表3)，優先選擇高比表麵積和高四（sì）氯（lǜ）化碳(CTC)吸附率的活性炭品種。

3.2活性炭裝填量  

目前相（xiàng）關標準、設計規範中對活性炭的裝填（tián）量尚未明確規定，常見噴烤漆廢氣（qì）淨化設備采用多層活性（xìng）炭板進（jìn）行吸附，一共使用4塊左右，重量總計約50kg，采用水平或M型放置。活性（xìng）炭的裝（zhuāng）填（tián）量決定了吸附有（yǒu）機廢氣總量以及更換頻次，按照四氯化碳吸附率來計（jì）算，可以根據使（shǐ）用原料中VOCs含量推算活（huó）性炭最低裝填量。  

3.3廢氣停留時間  

廢氣（qì）的（de）流速對其在吸附劑中的停留時間影響較大，活性炭吸附有機廢氣需要一定的時間。孫（sūn）一堅等提出噴漆廢氣活性炭處（chù）理裝置要求（qiú）廢氣在吸附（fù）層內停留時間為0.2～2.0S。廢氣停留時間與活性炭裝填量（liàng）密切相關，與吸附層的截麵積和厚度無直接關係。

2015年北京市發布的《汽車維修業大氣汙染（rǎn）物排放標準》規定：“每（měi）萬m3/h設計風量（liàng）的吸附劑使用量不應小於1m3’’，裝填密度一般為450kg/m3，通過式（shì）(3)計算停留（liú）時（shí）間為0.36s，滿足“0.2—2.0s”的要求。在實際應用中，保證通暢排風的前提下（xià），降低廢（fèi）氣流（liú）速，提高廢氣停留時間，可提升廢氣淨化效果。  

3.4廢氣成分  

活性炭的四氯化碳吸（xī）附值、甲苯（běn）吸附值是單一組分條件下測試得到的數據，在實際應（yīng）用中，噴烤漆廢氣成分複雜，涵（hán）蓋酮類、酯類（lèi）、醇類、醇（chún）醚類、苯類等（děng），對某單一（yī）物（wù）質的吸附能（néng）力必然小於測試數據。因此，設計有機廢氣吸附裝置時，應（yīng）綜合考慮總揮發性有機物的量。  

活性炭是非極性分子，易於吸（xī）附非極性或極性較低的吸附質（zhì），對（duì）不同的有機（jī）物吸附能力也不同，存在競爭吸附或置換吸附的情況。陳良傑研究（jiū）發現6種揮發性有機物在二元混合（hé）吸附體係中，吸附質（zhì）強弱順序為對二甲苯、甲苯、正（zhèng）丙醇、乙酸乙酯，吸附性能（néng）最弱的是乙醇（chún）和乙酸乙酯，該結果與物質極性順序相一致。目前汽車水（shuǐ）性漆的應用比例越來越高，除罩光清漆之外，均能夠實現水性化（huà），噴烤漆廢（fèi）氣的VOCs主要成分（fèn）也從原來的苯係物向醇類、酯類轉化（huà），相應的分子極性也有所增加，若仍然采用非（fēi）極性的活性炭作為吸附劑，其淨化效果會下降。因此，通過在淨化裝置中增加沸石、改性分子篩、氧化鋁等極性（xìng）吸附劑，可提高對（duì）廢氣中醇類、酯類組分的淨化效果。

3.5廢氣（qì）溫度  

目前，活性炭產品的吸附容量是在25℃條件下進（jìn）行測定的（de）。李學佳（jiā）等（děng）H1發現，當氣體溫度升高時，活性炭吸附量下降。采用有機（jī）溶劑型（xíng）塗（tú）料的汽車維修烤漆房通常的工作溫度為60℃，在該溫度下，活（huó）性炭（tàn）對有機（jī）廢（fèi）氣的吸附能力較弱，已經吸附的揮發性（xìng）有機物易被吹脫下來，不（bú）利於（yú）汙染物去除。水（shuǐ）性漆的烘幹溫度要高（gāo）於傳統的油性漆，因此水性漆噴塗的烘（hōng）幹廢氣的溫度一般在80℃。噴（pēn）烤（kǎo）漆房結構緊湊，從噴漆室至活性炭過濾裝置的距離一般為1～2m，且風速高達5～7m/s，溫降很小。因此（cǐ），需（xū）對烤漆廢氣進（jìn）行降溫（wēn）處理，可以考慮（lǜ）增加（jiā）氣一氣換熱（rè）器，將廢氣中的熱量回收用於（yú）預熱烤漆房新風。  

3.6廢氣濕度  

近年來，水（shuǐ）性漆的應用比例越來越高，除罩光清漆（qī）之外，均可以實現（xiàn）水性化。水性塗料主要以水（shuǐ）為分散劑，含有少量醇醚"J，GB24409--2009《汽車塗料中有害物質限量》、HG/T4570一2013《汽車用水性塗料》對塗料中的揮發性有機化合物（wù）(VOCs)的含量進行了（le）規定。經過對比可發現：水性漆中的水分含量達60%以上，原料成分的（de）變化，導致廢（fèi）氣的濕度有所升高，水分會占據活性炭的活性中心（xīn），使吸附效率下（xià）降。  

此外，在噴塗過（guò）程中會通過灑水降塵，部分噴烤漆房配備水簾去除漆霧，同時（shí）進一（yī）步增加噴漆廢（fèi）氣濕度。在實際操作中，油（yóu）性漆噴漆室的相對濕度為50%～80%，水性漆噴漆室相對濕度為(60±5)%。高華生。列等研究空氣濕度對低濃度有機蒸汽在活性炭上吸附平衡的影響（xiǎng），發現水蒸氣對VOCs在活性炭上的吸附平衡具有明顯的抑（yì）製作用，為保持活性炭的吸附性能，活性炭的含水率應保持（chí）在5%以下。因此，應（yīng）采取冷凝器、幹（gàn）燥器、絲網除霧器¨1等設施對（duì）廢氣進行除濕，並通過堿處理活性炭提高其疏水（shuǐ）性，同時提（tí）高對苯係物的吸附能力。

4結論及建議  

目前而言，活性炭（tàn）吸附法是一（yī）種處理噴烤漆廢氣成熟有效（xiào）、應用廣泛的技術，在實際運（yùn）行過（guò）程淨化效果與活性炭種類、裝填量、廢氣成分（fèn）等因素密切相關。通過選擇高質量活性炭、合理核（hé）定活性炭裝填量，對廢氣進行降溫、除（chú）濕預處理（lǐ）等優（yōu）化，可提高淨化效果。

當前，光催化氧化、低溫等離子分解（jiě）、沸石轉輪濃縮等VOCs治理技術在汽修行業得到了推廣應用，這些技術工藝與活（huó）性炭吸附（fù）相結合的組（zǔ）合工藝將是未來的發展（zhǎn）方向。

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