源和環保與您分（fèn）享活性炭處（chù）理汽修噴烤漆廢氣工藝優化研究

汽修噴烤漆（qī）廢氣中的揮發性有機物汙染問題日益（yì）突出.以目前常（cháng）用（yòng）的活（huó）性炭吸附淨化（huà）法為（wéi）研究對象（xiàng）,結合行業特征,係統分析了活（huó）性炭種類、活性炭裝填量、廢氣停留時間、廢氣成分、廢氣溫度、廢氣濕度等因素對揮發性有機廢（fèi）氣淨化效果的影響,並根據各（gè）因素的影響規律提出了（le）優化措施。

2013年，國務院（yuàn）發布《大氣汙染防（fáng）治行動計（jì）劃》，將可吸入（rù）顆粒物(PM10)、細顆粒物(PM2.5)作為（wéi）汙染防治的重點汙染物。揮發性有機物(VOCs)是指常溫常壓下（xià）具有較高（gāo）蒸汽壓、較強揮發性的（de）有機（jī）化合物的統稱，它在環境中能夠通過化學反（fǎn）應，產生PM2.5、O3等二次汙染物，是影（yǐng）響大氣（qì）環境的主要汙染物（wù）之一。

汽修過程（chéng）多為小麵積噴塗，一般采用空氣噴塗工藝，噴烤漆廢氣普遍（biàn）采（cǎi）用活性炭吸附法處理，VOCs處理效果不理想。同時，汽修企業規模相對小、數（shù）量多、分布分散，多位於城市人口密（mì）集區，且多為低空（kōng）排（pái）放（fàng），對環境和（hé）人體健康的影響尤為顯著。

近年來隨著環保執法日趨（qū）嚴格，汽車維修企業噴烤漆廢氣治理亟待加強，不少采用活性炭吸附（fù）法處理噴塗廢氣的企業麵臨超標的問題。據北京市環境保護局網站公開的行政處（chù）罰信息，2015—2016年北京（jīng）市（shì）共計有（yǒu）37家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（qī）廢氣治理（lǐ）設施不正常（cháng）運（yùn）行。  

1汽（qì）車維修行業（yè）揮發性有（yǒu）機（jī）汙（wū）染物來源  

調漆、噴塗、烤漆、清洗噴槍等多個環（huán）節均會產生揮（huī）發性（xìng）有機汙染物，尤其是在噴塗烘（hōng）烤過（guò）程，塗料中含有的VOCs幾乎全部揮發（fā）到（dào）噴烤漆房空氣中，是（shì）汽修企（qǐ）業主要的有組織排放（fàng）源;調漆、清洗噴槍等環節普遍管理薄弱，有（yǒu）些甚至（zhì）在開放區域操作（zuò），產生的揮發性有機物難（nán）以有效收集處理（lǐ），是重要的無組織排放源(圖1)。目前噴烤（kǎo）漆房的額定風量在（zài）10000～20000in3/h，烤漆房內風（fēng）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（xiū）行（háng）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（lǐ）效果、設備成本、運（yùn）行成本方麵具有不同（tóng）的（de）特點。  

汽車維修企業的噴塗廢氣主（zhǔ）要成分為苯係（xì）物、醇醚類、酯類有機溶劑（jì），汽車維修噴塗（tú）量小、噴漆室（shì）排風量大，屬於低濃度有機廢（fèi）氣。汽車維修企業普遍采用一體化噴烤漆房，配備過濾地棉+活性炭吸附的方法處理噴漆廢氣（qì），其中地棉主要用於捕集漆（qī）霧（wù）顆粒，活性炭主要用以吸附（fù）VOCs。

3活性炭吸附法優（yōu）化途徑（jìng）  

目前，GB20101—2006《塗裝作業安全規（guī）程有機廢氣淨（jìng）化裝置安全（quán）技術規定》、GB/T7701.1—2008《煤質顆（kē）粒活性炭氣相用煤質顆（kē）粒活性（xìng）炭》、DB/111228--2015《汽車維修業大氣汙染（rǎn）物排放標準》等標準對揮發性有機廢氣活性炭吸附裝置提出了一些技術要求，包括風道壓（yā）差（chà）、活（huó）性炭粒（lì）徑、活性炭用量、更換周期等（děng）。在實際運行中，除（chú）了符合以上要求之外，還可以從以下方麵進行考慮和優化。  

3.1活性炭（tàn）種類  

活性炭從原料分為煤質活性炭（tàn）、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、顆粒活性炭（tàn）、蜂窩活性炭、纖維活性炭等;根據吸附對象可以（yǐ）分（fèn）為氣（qì）相用活性炭和液相活性（xìng）炭。活性（xìng）炭微觀結構中有大孔(>50nm)、過（guò）渡孔(2～50nm)和微孔(<2nm)，構成（chéng）活（huó）性炭比表麵積的主要是微孔(表2)。

當吸附質直徑大於孔道直徑1/3以上時，吸附質（zhì）運動就（jiù）受阻，吸附量下降。汽修噴烤漆廢氣的VOCs主要成分為苯係物、醇醚類、酯（zhǐ）類，分子直徑在0.3～1nm，活性炭吸附VOCs主要在（zài）微孔中進行，因此微孑（jié）L的比例（lì）越高越好，同時需要一定量的中孔（kǒng），便於有機廢氣分子進入活性炭內部。結合汽修噴烤漆廢氣成分及各種活性炭的特征(表3)，優（yōu）先選擇高比表麵積和高四氯化碳(CTC)吸附率的活性炭品種。

3.2活性炭裝填量  

目前相關（guān）標準、設（shè）計規範中對活性炭的裝填量尚未（wèi）明確規（guī）定，常見噴烤漆廢氣淨（jìng）化設備采用多層活性炭板進行吸附，一共使用4塊左右，重量（liàng）總計約50kg，采用水平或M型放置。活性（xìng）炭的裝填量決定了吸附（fù）有機廢氣（qì）總量以及更換頻次，按照四氯化碳吸附率來計算，可以根（gēn）據使（shǐ）用原（yuán）料中VOCs含量推算活性炭最低裝填（tián）量。  

3.3廢氣停（tíng）留（liú）時間  

廢氣的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。孫一堅等（děng）提出噴漆廢氣活性炭處（chù）理裝置要求廢氣在（zài）吸附層內停留（liú）時間為0.2～2.0S。廢氣停留時間與活性炭裝填（tián）量密切相（xiàng）關（guān），與吸附層的（de）截麵積和厚度無直接關係。

2015年北京市發布的（de）《汽車維修業（yè）大氣汙染物排放標準》規定（dìng）：“每萬m3/h設計風量的吸附（fù）劑使用量不應小於1m3’’，裝填密度一般為450kg/m3，通過式(3)計算停留時間為0.36s，滿足“0.2—2.0s”的要（yào）求。在實際應用中，保證通暢排風的前提下，降低廢（fèi）氣流速，提高廢氣停留（liú）時（shí）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附值、甲苯吸附值是（shì）單一組分條件下測試得到（dào）的（de）數據，在實際（jì）應用中，噴烤漆廢氣成分複雜，涵蓋酮類、酯類、醇（chún）類、醇醚類、苯（běn）類等，對某單一物質的吸附能力必然小（xiǎo）於測試數據。因此，設計（jì）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（tàn）是非極性分子，易於吸附非極性或極性較低（dī）的吸附（fù）質，對不同的有機物吸附（fù）能力也不同，存（cún）在競爭吸附或置換吸附的情況（kuàng）。陳良傑研究（jiū）發現6種揮發性有機物在二元混（hún）合吸附體（tǐ）係中，吸附質強弱順序（xù）為對二甲苯、甲苯、正丙醇、乙酸乙酯，吸附性能最弱的是乙（yǐ）醇和乙酸（suān）乙酯，該結果與物質極性順序相一致。目前汽車水性漆的應（yīng）用比例越來越高，除（chú）罩光清漆之外，均能（néng）夠實現水（shuǐ）性（xìng）化，噴烤漆廢氣（qì）的VOCs主要成分也從原來的苯係物向醇類、酯類轉化，相應的分子（zǐ）極性也有所增加，若仍（réng）然采（cǎi）用非極性的活性炭作（zuò）為吸附劑，其淨化效果會下降。因此，通過在淨化（huà）裝置中增加沸石（shí）、改性分子篩、氧化鋁（lǚ）等極性吸附劑，可（kě）提高對廢氣中醇類、酯（zhǐ）類組分的淨化效果（guǒ）。

3.5廢氣（qì）溫度  

目（mù）前，活性炭產品的吸附容量是在25℃條件下進行測定的（de）。李（lǐ）學（xué）佳等H1發現，當氣體溫度升高時，活性炭吸附量下降。采用有（yǒu）機溶劑型塗料的汽（qì）車維修烤漆房通常（cháng）的工作溫度（dù）為60℃，在該溫度（dù）下，活性炭對有機廢氣（qì）的吸附能力（lì）較（jiào）弱，已經吸附（fù）的揮發性（xìng）有機物易被吹（chuī）脫下來，不利於汙染物去除。水性漆的烘幹溫度要高於傳統的油性（xìng）漆，因此水性漆噴塗的烘幹廢氣的溫度（dù）一般在80℃。噴烤漆房結構緊湊，從噴漆室至（zhì）活性炭過濾裝（zhuāng）置的距離一般為1～2m，且風速（sù）高達5～7m/s，溫降很小。因此，需對（duì）烤漆廢（fèi）氣進行（háng）降溫處（chù）理，可以考（kǎo）慮增（zēng）加氣一氣換熱器，將廢氣中的熱量回收用於預熱烤漆房新（xīn）風。  

3.6廢氣濕度  

近（jìn）年來，水性漆的應（yīng）用比例越來（lái）越高，除罩光清漆之外，均可以實現水性化。水性塗（tú）料主要以水（shuǐ）為分散劑，含（hán）有少量醇醚"J，GB24409--2009《汽車塗料中有害物質限量》、HG/T4570一（yī）2013《汽車（chē）用水（shuǐ）性塗料》對塗料中的揮發性有機化合物(VOCs)的含量進行了規定。經過（guò）對比（bǐ）可發現：水性漆中（zhōng）的水分含量達60%以上，原料成（chéng）分的變化，導致廢氣的濕度有所升高，水分（fèn）會占據活性炭的活性中心，使（shǐ）吸附效率下降。  

此外（wài），在噴塗過程中會通（tōng）過灑水降塵，部分噴烤漆房配備水簾去除漆霧，同（tóng）時（shí）進一步增加噴漆廢氣濕度。在實際操作中，油性（xìng）漆噴漆室的相對（duì）濕度（dù）為50%～80%，水性漆噴（pēn）漆室（shì）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，發現水蒸氣對（duì）VOCs在活性炭上的吸附（fù）平衡具有明顯的抑製作用，為保持活性炭的吸附性能，活性炭的含水率應（yīng）保持在（zài）5%以下。因此，應采取冷凝（níng）器、幹燥器、絲網除霧器¨1等設施對廢氣進行除濕，並（bìng）通過堿（jiǎn）處理活性炭提高其疏（shū）水性，同（tóng）時（shí）提高對苯係物的（de）吸附能（néng）力。

4結論（lùn）及（jí）建議  

目前而言，活性（xìng）炭吸附法是一種處理噴（pēn）烤漆廢氣成熟有（yǒu）效、應用廣泛的（de）技術，在實際運（yùn）行過程淨化效果與活性（xìng）炭種類、裝填量（liàng）、廢氣成分（fèn）等因素密切相關（guān）。通過選擇高（gāo）質量活性炭、合理核定活性炭裝填量，對廢氣進行降溫、除濕預處理（lǐ）等優化，可提高淨化效果。

當前，光催化氧化、低溫等離子分解、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（zhè）些技術工藝（yì）與活性炭吸附相（xiàng）結合的組合工藝將是未來的發展方向（xiàng）。

昆山（shān）源和環保科（kē）技有限公司積極響應政府（fǔ）號召“堅決打好藍天保衛戰”，是一家致力於環保工程規劃、環保設備設（shè）計、設備製造、工（gōng）程施工、售後服務於一體的專業化環保（bǎo）公司，專業從事廢氣汙染、粉塵汙染治理的高科（kē）技企業。創始人（rén）20年專注廢氣處（chù）理設備製造行業（yè），具有豐富（fù）的環保治理工程的實踐經驗，積累了強大的技術實力，根據不同行業製造商進行規劃、設計、定做合適的廢（fèi）氣處（chù）理設（shè）備，做到一廠一方（fāng）案，有效幫助企業經濟合理地做好環保和安全防護工作。