摘要：家具制造业中VOCs的污染治理是广东省环境保护厅2014年-2017年的重点整治对象之一。本文将对目前家具制造业VOCs的污染现状和治理方法进行简单的归纳总结，并得出清洁生产是解决VOCs污染的最有效措施。
关键词：家具制造业；VOCs；废气处理；清洁生产
Abstract: The treatment of volatile organic compounds in the furniture industry is one of the key targets of the environmental protection in Guangdong province from 2014 to 2017. In this paper, we will summarize the current situation and treatment methods of volatile organic compounds pollution in the furniture industry, and conclude that clean production is the most effective measure to solve volatile organic compounds pollution.
Keywords: furniture industry; volatile organic compounds (VOCS); waste gas management; clean production
1.引言
挥发性有机化合物(volatile organic compounds，VOCs)，是指常温下饱和蒸汽压大于70Pa、常压下沸点在260℃以下的有机化合物。大多数VOCs具有毒性、刺激性、致畸和致癌作用，特别是苯、甲苯及甲醛等，对人体健康造成很大的伤害[1]。
改革开放以来，广东省作为我国工业化发展最迅速的地区，大气中的有机污染物含量增加，VOCs可通过光化学反应产生光化学烟雾，使大气污染呈现出一次污染和二次污染物同时存在的复合型污染加大了大气污染的处理难度。家具制造业、建筑涂料使用和制鞋业是该地区VOCs排放行业的主要来源，其中家具制造业占据了总排放量的23.3%，位列第一[2]。目前，我国家具制造业仍以中小型企业为主，生产工艺水平低，VOCs治理措施落后，经过多年的整合，仍然属于高污染高能耗的行业。广东省环境保护厅在2014年12月发布了《广东省环境保护厅关于重点行业挥发性有机物综合整治的实施方案（2014-2017年）》，将家具制造业列为重点整治行业，以改善区域环境空气质量。本文将针对家具行业VOCs带来的污染做出分析，提出有效的治理措施。
2.VOCs的产生
根据加工材料和加工工艺的不同，家具可以分为木制家具、软体家具、金属家具和玻璃家具等。不同的家具，VOCs的来源、排放特征以及特征污染物都不相同，如图1所示。木制家具制造业和软体家具制造业中VOCs的来源大体类似，主要为涂装工序的涂料、稀释剂、固化剂等含有VOCs的原辅材料的使用。金属家具制造业中VOCs的主要来源为金属涂料、电泳涂料等液体涂料。
图1 不同种类家具VOCs排放特征[3]
3.VOCs的治理措施
家具制造业在VOCs的治理措施上，可采取以下两种方法：一是实行清洁生产，优先从源头上控制，包括原辅材料的选择和生产过程的控制；二是末端治理，对产生的VOCs进行有效的治理。
3.1.清洁生产
3.1.1.改进原辅材料。生产过程中的VOCs主要来源于涂料、稀释剂和胶黏剂等有机溶剂。从源头控制，首先是对涂装工序中的原材料进行控制，优先考虑使用低VOCs或无VOCs的环保型原辅材料，例如水性漆或紫外光固化漆。涂料质量应符合《室内装饰装修材料溶剂型木器涂料中有害物质限量》(GB18581－2001)的相关要求。
3.1.2.改进生产工艺。规范溶剂型涂料、稀释剂、固化剂、胶粘剂的使用，限定区域、密封储存。涂料应按需采用密封罐调配、管道输送。底漆、面漆、烘干、喷胶等油性涂料、油性胶粘剂使用车间必须密封。禁止无VOCs净化、回收措施的露天喷涂作业。推广采用静电喷涂、淋涂、辊涂、浸涂等效率较高的涂装工艺。尽可能减少VOCs的无组织排放，最大限度的控制VOCs排放量，做好废气收集工作。
3.1.3.改进生产设备。设备是家具生产过程中为了实现工艺要求所需要的各种辅助设备、专用工具和附加装置的总称。采用先进的设备，尽可能地减少人工进行喷涂，削弱人体与VOCs的接触。喷涂房的设计要符合技术规范，加强喷涂车间的密封性，改进喷漆房的设计，采用地下排风吸雾装置，能更好地使操作工作减少与油漆的接触，保护操作工人的健康。
3.2.VOCs的治理
广东省家具制造业使用的喷涂工艺大部分为空气喷涂，在喷涂过程中产生含气溶胶的有机废气，又称为漆雾[4]。工艺油漆车间的漆雾是家具制造业中VOCs排放的主要污染源。漆雾属于含有有机溶剂的颗粒污染物，不仅会危害车间内工人健康，而且直接进入废气治理设备会影响设备的寿命和治理效率。因此，对其进行收集和预处理是必不可少的，常用的处理方法有喷淋、水膜、冲击等，常用的水帘柜可以在一定程度上改善作业环境，净化部分颗粒污染物。
预处理过的VOCs进入废气处理设备，经过有效的净化后达标排放，常用的净化方法有燃烧法、吸附法、电解法和冷凝法等。
3.2.1.燃烧法。燃烧法是指在废气焚烧炉中通过焚烧使废气中的可燃组分彻底氧化分解为无污染的小分子化合物，从而使废气净化的一种方式，通常包括直接燃烧法和催化燃烧法。直接燃烧法通常是在620~850℃高温条件下进行氧化反应，因为存在不完全氧化反应的存在，其净化效率降低。要想实现有机废气的完全氧化，必须进一步提升温度，但由此会增加能耗，提高处理成本。因此，目前研究和使用最多的使催化燃烧法[5]，是在有催化剂存在的条件下进行一种无火焰燃烧法，其燃烧温度仅需150~300℃，大大降低了反应的能耗。
3.2.2.吸附法。吸附法是利用固体吸附剂对使废气中的组分被依附在吸附剂表面，从而达到净化废气的目的。吸附剂的选择是吸附处理法的关键因素，常用的吸附剂有活性炭、硅胶、人工沸石以及活性氧化铝等[6]。吸附法处理VOCs的工艺可分为直接吸附法、吸附回收法、吸附催化燃烧法。直接吸附法是直接利用活性炭吸附VOCs，其净化率可达到95%，而且设备简单，投资小，但处理过程中需要频繁更换活性炭，增加了运输、更换等环节，成本也会相应的增加；吸附回收法[7]是用颗粒活性炭或纤维活性炭吸附VOCs，再利用热源使吸附质气化，再进行脱附、冷凝分离，不仅可以有效净化废气，还能回收利用有机溶剂；吸附催化燃烧[8]是结合了吸附和催化燃烧的一种处理技术，采用蜂窝状活性炭等新型吸附材料进行吸附，将其引入到热空气中进行脱附、解析等过程，脱附后废气引入催化燃烧床无焰燃烧，将其彻底净化，大大降低能量的消耗。
3.2.3.溶剂吸收法。溶剂吸收法是采用低挥发或不挥发液体为吸收剂，利用有机物相似相溶原理，使VOCs中有机组分从气相转移到液相中，从而使废气中的有害物质被去除，达到空气净化的目的。VOCs的吸收通常为物理吸收，常用的吸收剂有柴油、煤油等。例如，刘畅[9]研究了吸收法在人造革工业中有机废气的治理效果，结果表明使用DMF和水两级吸收塔设备，在不需引入新的挥发性有机物的前提下，能够高效低耗地治理合成革有机废气中的甲苯，丁酮和DMF污染。溶剂吸收法有工艺简单，设备运转费用低、吸附剂便宜等优点，是最常用的方法之一。
3.2.4.其他方法。除了上述常用的三种方法外，VOCs处理方法还包括纳米微电解法[10]、冷凝回收法[11]、生物法[12]等。纳米微电解法是采用纳米级加工的压电性材料，在一定湿度的情况下，通过微电解电场产生纳米微电解材料的电性吸附并释放出大量羟基负离子，对VOCs中的需氧类污染物进行作用，从而达到净化目的；冷凝回收法是利用多级连续冷却方法，使VOCs中的有机组分的分压等于该温度下的饱和蒸气压，则有机组分冷凝成液体而从气相中分离出来，使废气得到净化；生物法是新兴的废气处理技术，利用微生物的分解作用将废气中的有机污染物质降解成水、二氧化碳等无污染小分子物质，从而实现VOCs的净化。
4.结论
随着家具行业的不断发展，VOCs污染问题也愈发严重。为了实现“绿水青山就是金山银山”的环保梦想，VOCs的治理工作迫在眉睫。要想解决家具制造业中的VOCs污染问题，清洁生产是切实有效的治理措施，它提倡从源头治理，减少VOCs的排放量，实现了“污染预防”，降低处理成本和难度。针对家具行业的清洁生产工艺，提出以下几点建议：①使用环保的涂料和胶黏剂；②合理布置喷漆房；③家具的上漆、干漆、烘干和粘合工序要在车间进行；④生产过程中使用的原辅材料要密封放置。
参考文献
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论文作者:麦炽明
论文发表刊物:《基层建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/9/11
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