涂料生產中VOC 的污染與防治
摘要 : 針對涂料化工企業存在環保現狀 , 分析了 VOC 產生的原因及其毒害性 , 并從技術上提出了預防治理措施。
關鍵詞 : VOC 污染 ; 防治措施 ; 涂料生產
2003 年6月5日是第 31 個世界環境日 , 國家環保總局發布了《2002 年中國環境狀況公報》 , 并指出: 化工行業要通過清潔生產 , 達到經濟效益與環境效益的良好結合 , 解決污染與環境以及經濟社會協調發展的矛盾。由于我國的環保工作起步較晚 , 涂料行業的環保工作與國外的差距很大 , 特別是國內不少涂料企業仍以溶劑型產品為主 , VOC 的污染與控制是行業中不得不優先考慮的問題。
1 VOC 的產生和毒害性
VOC 即可揮發性的碳氫化合物 , 溶劑型涂料生產中 , 稀釋劑大多用二甲苯、甲苯、苯、 200 # 汽油、丁酯等。醇酸、氨基樹脂生產大部分以易揮發的季戊四醇、苯酐、苯類、醇類、酯類為有機原料 , 使得生產、施工環境中不斷有揮發性有毒氣體散發 , 盡管生產過程是在密閉系統中進行的 , 但由于生產原料等種種不可控因素, VOC 的污染還是在所難免。
在 GB8978 — 1997 中 , 對造成大氣污染的各種揮發性有毒有害物質都作了限值規定。 VOC 排入大氣中會引起光化學污染 , 即 VOC 與氮氧化物在太陽紫外線作用下反應生成臭氧 , 增加地面臭氧濃度 , 當地面臭氧濃度超過 1 . 0 μ L/L , 對人體健康造成危害 , 會引起頭痛、喉嚨干燥、無力等癥狀。現在很多城市已增加了一項大氣污染指數預報措施 , 這意味著人們對居住環境有了更大關注。再者 , 涂料企業使用的溶劑、稀釋劑有很強的易燃易爆性 , 夏季高溫天氣存在嚴重的火災隱患。
2 VOC 的防治措施
2 . 1 加強宣傳教育
涂料行業的員工進廠后應首先進行廠部、車間、崗位的 “ 三級環保與安全教育 ” ; 生產過程中還要定期舉辦安全培訓班 , 及時了解并掌握新材料生產工藝、使用方法和防護措施 , 采取多種形式 , 加大宣傳力度 , 提高自我保護意識 , 使員工充分認識到 VOC 污染的危害性。同時制定嚴格的生產與安全操作規程 , 嚴格做到生產過程 VOC 少排放或不排放。
2 . 2 嚴格現場管理
現場管理是企業管理的一項關鍵措施 , 其中現場環境管理是不可缺少的一個環節 , 生產過程中除要嚴格執行生產和安全操作規程外 , 還要對作業場所進行定期的 VOC 污染測定 , 并公布檢測結果 , 若有超標則及時提出整改意見和措施 , 把污染控制在源頭。有條件的企業應通過 ISO14000 認證。實施 ISO14000 環境管理體系認證對涂料企業有著深遠的影響 , 可以提高企業的形象、信譽及市場準入程度 , 利于消除貿易壁壘 , 提高企業管理水平及員工的環境意識 , 減少環境風險 , 對企業起著不可低估的作用。
2 . 3 改進工藝設備
要降低或消除 VOC 污染 , 必須從改進工藝、配方著手。如適當降低投料溫度、改變投料方式或使用無毒低揮發性原料 ; 或采用微機自動控制系統實行無人化操作 , 減少人為失誤因素 , 做到計量準確、工藝控制準確 , 避免漲釜、溢槽等責任事故。同時 , 要充分引進國外的先進設備 , 目前我國涂料化工企業的生產設備還有很多是屬于淘汰設備 , 這對于有效控制 VOC 污染是很不利的。為此 , 企業應加大投入 , 徹底改造現行生產設備 , 以使生產盡可能在密閉的、無污染的系統中進行。
2 . 4 開發新產品
目前世界涂料正向低 VOC 或環境友好型涂料方向發展 , 去年在布魯塞爾召開的“ 健康涂料 ” 專題會議已引起我國涂料專家的高度關注。當前國內無溶劑型硝基漆、環氧漆及水性涂料與發達國家在技術上還有很大差距 , 如德國 , 其水性涂料已占涂料總量的一半 , 而低氣味和 VOC 含量低的亞光、有光內墻乳膠漆已成為成熟產品。粉末涂料作為零 VOC 涂料代表與水性涂料一樣在涂料界引起高度重視 , 高固體分涂料品種已得到很大發展 , 涂料研發人員需要在這方面作出更多的探索。
3 治理方法
盡管采取各種手段控制污染 , 但涂料企業溶劑型產品造成的 VOC 污染已成為繼煙氣污染之后又一重要的氣體污染源。因此 , 企業必須加大投入 , 進行 VOC 的有效治理。目前有關 VOC 治理的技術很多 , 效果好的有以下幾種。
3 . 1 活性吸附
在有機廢氣治理工藝中 , 吸附是處理效果好、使用較廣的方法之一 , 吸附劑有活性炭、硅藻土、沸石等 , 其中活性炭吸附應用最多。通過吸附系統 , 不僅可以使 VOC 濃度大大降低 , 實現廢氣達標排放 , 而且吸附后通過氣提解吸 , 收集物可回用于生產。
3 . 2 引風高空排放
這是一般企業在裝漆、砂磨等崗位使用最多、最簡便的方法之一 , 其成本低、易操作、效果明顯。但高空排放只是污染的轉移 , 并沒有真正解決污染問題 , 而引風機功力大小和風口安裝高度又直接影響引風效果。
3 . 3 燃燒處理
VOC 為有機揮發性物質 , 易燃燒 , 可采用常溫或催化氧化燃燒處理 , 氣體由引風管道通入鍋爐或焚燒爐燃燒 , 但對高溫有機氣體還要經過安全論證。此法處理比較完全, 基本可以把VOC 轉化為CO2 、H2O 。
3 . 4 吸收除氣
因 VOC 一般都溶解于柴油或 200 # 汽油等有機溶劑 , 可用柴油或 200 # 汽油吸收 VOC , 吸收后的溶劑可用于燃料或稀釋劑。這種方法操作方便、成本低 , 但吸收處理后一般尚有揮發氣體殘余 , 因有機溶劑本身易揮發 , 因此不能使 VOC 降為零 , 若遇高溫 , 則吸收率更低。
3 . 5 冷凝收集
對反應釜高溫有機氣體可采用冷凝收集 , 先用直冷凝再螺旋冷凝 , 該法除氣效果明顯 , 易操作、運行成本低, 但對低沸點氣體效果不佳。
3 . 6 生物處理
有機廢氣的生物處理是最經濟有效的方法 , 效果好、運行費用低于任何一種處理方法 , 安全、易操作。VOC 的生物凈化法有直接微生物凈化法、間接微生物處理法 ( 先水吸收再廢水生物處理 ) 及植物凈化法等。直接生物凈化有生物吸收池、生物洗滌池、生物滴濾池、生物過濾池 , 處理效果好、操作方便 , 其中生物過濾池技術成熟 , 應用較多。如德國和荷蘭建有幾百座廢氣生物濾池 , 運行效果都很好。間接生物處理法是用水或弱堿液吸收 VOC , 其中含有的醇類、醛類等物質易溶于水 , 吸收后的廢水再用生物降解 , 使廢水達標排放。植物凈化法就是廠區內增加綠化面積 , 利用綠色植物吸收和轉化大氣中的污染物來凈化空氣 , 這種方法適用于大環境低濃度的污染。
3 . 7 采用替代 HAP 溶劑
溶劑型涂料中的 VOC 污染物主要是甲苯、二甲苯中的揮發氣體 , 雖然苯類稀釋劑具有很多施工上的優點, 但其毒害作用是眾所周知的。因此 , 有的廠家正在尋找能替代含甲苯、二甲苯溶劑的配方 , 使涂料環保性能更好。
4 結語
隨著人們環保意識的增強 , 國內許多企業都已十分重視環保工作 , 但是還有不少企業只考慮眼前利益 , 往往在治理上不徹底 , 特別是對 VOC 的治理措施不到位 , 缺乏明顯的成效 , 一般作業場所還存在濃度超標的問題 , 盡管相關的標準和法規已出臺 , 但在行動上往往不夠自覺 , 涂料行業的 VOC 防治標準或細則還亟待落實。
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