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摘要：涂装是汽车行业中高能耗、高污染环节，本文介绍了汽车涂装项目喷漆环节的废气来源及污染特征，探讨了喷漆废气的污染物防治措施。
关键词：喷漆；废气；环境影响；环保措施
涂装是一个系统工程，它包括涂装前对被涂物表面的处理、涂布工艺和干燥三个基本工序以及选择适宜的涂料，设计合理的涂层系统，确定良好的作业环境条件，进行质量、工艺管理和技术经济等重要环节。汽车涂装工艺一般可分为涂装前表面处理工艺和防锈底漆涂装工艺。
1．喷涂废气污染物的来源及成分
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）。
成膜物质固定在物体的表面，很少进入喷涂废气中。颜料在涂料中所占比例小，进入废气中的更少，但因其有很强的着色能力，造成废气中的颗粒物带有颜色。填料又称为体质颜料，主要起填充作用，是构成喷涂废气中颗粒物的一部分，一般附着在漆雾中。助剂主要包括：防老化剂、流平剂、分散剂、抗水剂、防污剂、抗静电剂等，一般用量很小。溶剂是液体涂料配方中的重要组成部分，目前主要采用的有甲苯、二甲苯、醋酸乙酯、醋酸丁酯、正丁醇、乙二醇、丁醚、汽油、混合溶剂等。在涂膜干结时，溶剂挥发到空气中，是喷涂废气中的主要污染物。稀释剂对应各种涂料类型，一般彼此不能通用。氨基漆稀释剂由二甲苯、丁醇混合组成；硝基漆稀释剂（香蕉水）由酯、醇、苯类混合溶液组成。无苯涂料稀释剂主要由乙酸乙酯、乙酸丁酯、溶剂油等组成，能溶解硝基漆、醇酸漆、氨基漆、丙烯酸漆等。稀释剂和溶剂一样最终挥发成为废气污染物。
从涂料原料组分上看，喷涂产生的VOCs 主要来自于溶剂和稀释剂，颗粒物主要来自于成膜物质和各种固态添加剂。涂料有水性和溶剂型两种，溶剂型涂料产生的VOCs包含苯、甲苯、二甲苯、非甲烷总烃等；水性涂料产生的VOCs包含醇类和醚类等有机物。喷涂工序包括喷涂、流平和烘干，喷漆室或喷涂工序主要污染物为VOCs 和漆雾（颗粒物），流平和烘干工序主要污染物为VOCs。
2.废气污染防治措施：
喷漆室或喷涂工序主要污染物为VOCs 和漆雾（颗粒物），流平和烘干工序主要污染物为VOCs。废气的排放量取决于喷漆涂料成分、施工工艺设备先进程度、废气污染物治理措施效果等因素。
2.1源头控制：涂料的选用
要从源头上消除或减轻喷涂废气的污染，首先要从涂料的选择上考虑，采用挥发分含量低的环保涂料，特别是水性涂料，它是解决喷涂废气污染环境的有效措施。水性涂料是采用水溶性及水分散性树脂及各种助剂制成，不需加入含苯稀释剂，以水稀释即可；污染物主要是醇类和醚类等污染相对低的有机物，对环境的影响较小。
水性涂料在欧洲的使用率已经达到80%，从2004年4 月1 日开始，欧盟已禁止生产、销售和使用溶剂型涂料；按照2006 年12月1 日国内实施的《清洁生产标准汽车制造业（涂装）》（HJ/T293-2006），清洁生产标准要求禁止使用含苯的涂料、稀释剂和溶剂；底漆、中涂和面漆均推荐使用水性涂料和粉末涂料。所以，目前溶剂型涂料的使用已受到很大的限制，世界范围内溶剂型涂料被水性涂料取代只是时间问题。
2.2工艺设备过程控制
在进行喷涂过程中白车身涂漆面积、涂层厚度、涂料品种、涂装工艺等都会对排放量造成影响，关键是涂装工艺，直接影响涂料利用率，影响喷涂废气污染物的排放。工艺技术和设备的先进性是涂装行业清洁生产水平的一个重要指标，简陋的设备和落后的工艺，不但会增加资源、能源的消耗，同时也增加了废气污染物的产生和排放量，增大了处理设施的运行成本和污染物排放浓度。目前，汽车涂装企业多采用先进的涂装工艺，中涂、面漆以静电旋杯喷涂为主，由机械人自动仿形，出漆量及喷涂图形根据车身的不同位置调整到最佳状态，可使涂料利用率达到90%以上。也有部分汽车涂装企业采用机械手自动喷涂。
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喷涂的主要器具是喷枪，喷枪喷射的漆雾一部分附着在涂装工件上，其余部分以射流状反弹到空气中。喷枪技术性能的先进性是减少空气污染的积极因素，可以大大降低涂装作业过程中环境治理的负担。目前先进的喷枪包括大容量低压喷枪、无气喷枪等，效率达到90%以上，物料流失率低，废气污染物的排放量减少。
此外，喷漆室的设计和自动化程度对涂料的利用率有影响，新建喷漆室应禁止使用落后的、淘汰的工艺技术和设备。空气通过送风系统均压后，经过滤进入喷漆室，形成均匀一致的风速。因此合理的设计和分配风速，可以提高喷涂效率，减少过喷漆雾的排放。目前有一些涂装设备采用分流隔板，造成两侧区域具有较高的风速，而中央的喷涂区有较低的风速，一方面保障操作人员的清洁环境，同时又能提高涂料的利用率，减少过喷漆雾的排放。
2.3末端治理
漆雾颗粒微小（绝大部分在10um以下）、黏度大、易黏附在物质表面，净化有机废气之前必须去除漆雾，然后再进一步去除废气中的甲苯、二甲苯、非甲烷总烃等挥发性有机物。
目前国内外漆雾处理方法包括：过滤法、低温冷凝法、油吸收法、水吸收法等，较多采用的是过滤法和水吸收法。
过滤主要采用滤层阻留漆雾和颗粒物，滤料可以采用玻璃纤维棉、炉渣等，也可组合使用；过滤材料视污染程度定期更换或清理漆块后重复使用。过滤措施能除去大部分的漆雾，对有机物也有少量的吸附，但不能保证废物污染物的达标排放，还需进一步处理。
水吸收方式包括喷淋水洗、雾化洗涤、无泵水幕处理、水旋式处理等。目前广泛采用的主要是水幕、水旋及水激式喷涂设备，均能取得较好的净化效果，但因甲苯、二甲苯等有机物不溶于水，对该类有机污染物的去除效率甚微，还需要进一步处理。
经过除雾处理后的喷涂废气和流平、烘干废气主要含有挥发性有机物，一般还需采取吸附、燃烧或催化燃烧的方式进行治理。
吸附法是目前广泛使用的有机废气处理技术，其原理是利用吸附剂的多孔结构，将废气中的VOCs捕获。处理喷涂废气常用的吸附剂有活性炭、活性炭纤维、焦炭粉粒等。活性炭和活性炭纤维具有密集的细孔结构，内表面积大，吸附性能好，化学性质稳定，耐酸碱，耐水，耐高温、高压，不易破碎，对空气阻力小等特点，因此被广泛采用，但缺点是处理设备较大。
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。
催化燃烧法是一种类似燃烧法的方式来处理VOCs，操作温度较普通燃烧法低一半，通常为200-400℃，将有机物氧化成二氧化碳和水，同时发出燃烧热。它净化有机物是用铂、钯等贵金属催化剂及过渡金属氧化物催化剂来代替火焰，由于温度降低，允许使用标准材料来代替昂贵的特殊材料，大大地降低了设备费用和操作费用。
从目前汽车涂装行业的现状来看，末端治理仍然是控制喷涂废气排放的主要措施。企业应完备废气处理措施，做到喷涂废气中的污染物全面达标排放；同时规范处理设施、设备的运行操作规程和环境管理要求，做到处理措施的持续有效，污染物持续达标排放。
3.结语
汽车喷涂废气排放对环境空气质量有较大影响，所排放的挥发性有机物也属于《大气污染防治行动计划》重点治理污染物之一。因此，必须严格按照国家和地方出台的各项产业政策和清洁生产水平要求，提出环保要求且经济技术可行的大气污染物防治措施，正确估算排放量和评价环境影响，确保达标排放，避免和减轻对环境的危害。
参考文献：
[1]张敏杰.汽车及零件行业涂装废气处理工艺简析.产业与科技，2012
[2]胡新意，胡国良，高长清.汽车涂装废气处理技术探讨.汽车工艺与材料，2009
[3]钟建华.汽车涂装烘干废气处理.能源研究与管理，2009
论文作者:张尊娇
论文发表刊物:《基层建设》2015年26期供稿
论文发表时间:2016/3/18
标签：废气论文; 污染物论文; 涂料论文; 涂装论文; 喷漆论文; 有机物论文; 甲苯论文; 《基层建设》2015年26期供稿论文;