1. Formazione e componenti principali dei gas di scarico della vernice spray
Il processo di verniciatura è ampiamente utilizzato nei settori dei macchinari, delle automobili, delle apparecchiature elettriche, degli elettrodomestici, delle navi, dell'arredamento e in altri settori.
Materie prime per la vernice: la vernice è composta da sostanze non volatili e volatili, tra cui la sostanza filmica non volatile e la sostanza filmica ausiliaria, l'agente di diluizione volatile viene utilizzato per diluire la vernice, per ottenere una superficie verniciata liscia e bella.
Il processo di spruzzatura della vernice produce principalmente nebbia di vernice e inquinamento da gas di scarto organici, la vernice sotto l'azione dell'alta pressione si trasforma in particelle, durante la spruzzatura, parte della vernice non raggiunge la superficie spruzzata, diffusione con il flusso d'aria per formare la nebbia di vernice; gas di scarto organici dalla volatilizzazione del diluente, il solvente organico non è attaccato alla superficie della vernice, la vernice e il processo di polimerizzazione rilasceranno gas di scarto organici (sono stati segnalati centinaia di composti organici volatili, rispettivamente appartenenti ad alcani, olefine, composti aromatici, alcol, aldeide, chetoni, esteri, eteri e altri composti).
2. Fonte e caratteristiche dei gas di scarico del rivestimento automobilistico
L'officina di verniciatura automobilistica dovrebbe eseguire il pretrattamento della vernice, l'elettroforesi e la verniciatura a spruzzo sul pezzo. Il processo di verniciatura include verniciatura a spruzzo, flussaggio ed essiccazione. Questi processi producono gas di scarico organici (COV) e nebulizzazione, quindi è necessario un trattamento dei gas di scarico della sala verniciatura a spruzzo.
(1) Gas di scarico dalla sala verniciatura a spruzzo
Al fine di preservare l'ambiente di lavoro durante la verniciatura a spruzzo, in conformità con le disposizioni della legge sulla sicurezza e la salute sul lavoro, l'aria deve essere costantemente cambiata nella sala di verniciatura e la velocità di ricambio dell'aria deve essere controllata entro un intervallo di (0,25~1) m/s. La composizione principale dei gas di scarico dell'aria è il solvente organico della vernice spray, i cui componenti principali sono idrocarburi aromatici (tre benzene e idrocarburi totali non metanici), etere alcolico, solvente organico estere. Poiché il volume di scarico della sala di verniciatura è molto ampio, la concentrazione totale dei gas di scarico organici scaricati è molto bassa, solitamente intorno ai 100 mg/m³. Inoltre, i gas di scarico della sala di verniciatura contengono spesso una piccola quantità di nebbia di vernice completamente non trattata, in particolare nella sala di verniciatura a spruzzo a secco; la nebbia di vernice nei gas di scarico può rappresentare un ostacolo al trattamento dei gas di scarico, che deve essere pretrattato.
(2) Gas di scarico dalla stanza di essiccazione
Verniciatura del viso dopo la spruzzatura prima dell'asciugatura, si desidera far fluire l'aria, il solvente organico della pellicola di vernice bagnata durante il processo di essiccazione dei volatili, al fine di prevenire incidenti di esplosione dovuti all'aggregazione di solventi organici nell'aria interna, la stanza di ventilazione dovrebbe essere a flusso continuo, la velocità dell'aria generalmente controllata intorno a 0,2 m/s, la composizione dei gas di scarico e la composizione dei gas di scarico della stanza di verniciatura, ma non contengono nebbia di vernice, la concentrazione totale di gas di scarico organici rispetto alla stanza di verniciatura, in base al volume dei gas di scarico, generalmente nella stanza di verniciatura la concentrazione dei gas di scarico è circa il doppio, può raggiungere i 300 mg/m3, solitamente miscelati con i gas di scarico della stanza di verniciatura dopo il trattamento centralizzato. Inoltre, la stanza di verniciatura e la piscina di circolazione delle acque reflue della vernice superficiale dovrebbero anche scaricare gas di scarico organici simili.
(3)Dgas di scarico essiccanti
La composizione dei gas di scarico dell'essiccazione è più complessa: oltre al solvente organico, a una parte del plastificante o del monomero di resina e ad altri componenti volatili, contiene anche prodotti di decomposizione termica e prodotti di reazione. L'essiccazione elettroforetica del primer e del topcoat a solvente comporta lo scarico di gas di scarico, ma la differenza tra composizione e concentrazione è notevole.
※Pericoli dei gas di scarico delle vernici spray:
Dall'analisi è emerso che i gas di scarico provenienti dalla sala di verniciatura, dalla sala di essiccazione, dalla sala di miscelazione vernici e dalla sala di trattamento delle acque reflue per la verniciatura di superficie presentano una bassa concentrazione e un flusso elevato, e che i principali componenti degli inquinanti sono idrocarburi aromatici, eteri alcolici e solventi organici esteri. Secondo lo "Standard globale sulle emissioni per l'inquinamento atmosferico", la concentrazione di questi gas di scarico rientra generalmente nei limiti di emissione. Per soddisfare i requisiti di emissione previsti dallo standard, la maggior parte delle fabbriche automobilistiche adotta il metodo delle emissioni ad alta quota. Sebbene questo metodo possa soddisfare gli attuali standard sulle emissioni, i gas di scarico sono essenzialmente emissioni diluite non trattate, e la quantità totale di inquinanti gassosi scaricati da una grande linea di verniciatura della carrozzeria può raggiungere centinaia di tonnellate, causando danni molto gravi all'atmosfera.
La nebbia di vernice nel solvente organico — benzene, toluene, xilene è un solvente fortemente tossico, che agisce sull'aria nell'officina, i lavoratori dopo l'inalazione del tratto respiratorio possono causare avvelenamento acuto e cronico, principalmente causando danni al sistema nervoso centrale ed emopoietico, l'inalazione a breve termine di alte concentrazioni (più di 1500 mg/m3) di vapori di benzene, può causare anemia aplastica, spesso l'inalazione di basse concentrazioni di vapori di benzene può anche causare vomito, sintomi neurologici come confusione.
※Selezione del metodo di trattamento dei gas di scarico per vernici e rivestimenti a spruzzo:
Nella scelta dei metodi di trattamento organico, è opportuno considerare in generale i seguenti fattori: il tipo e la concentrazione degli inquinanti organici, la temperatura dei gas di scarico organici e la portata di scarico, il contenuto di particolato e il livello di controllo degli inquinanti che deve essere raggiunto.
1Strattamento di verniciatura a temperatura ambiente
I gas di scarico provenienti dalla sala di verniciatura, dalla sala di essiccazione, dalla sala di miscelazione vernici e dalla sala di trattamento delle acque reflue di finitura sono gas di scarico a temperatura ambiente, a bassa concentrazione e ad alto flusso, la cui principale composizione inquinante è costituita da idrocarburi aromatici, alcol, eteri e solventi organici esteri. Secondo la norma GB16297 "Standard completo sulle emissioni per l'inquinamento atmosferico", la concentrazione di questi gas di scarico rientra generalmente nei limiti di emissione. Per soddisfare i requisiti di emissione previsti dalla norma, la maggior parte delle fabbriche automobilistiche adotta il metodo delle emissioni ad alta quota. Sebbene questo metodo possa soddisfare gli attuali standard sulle emissioni, i gas di scarico sono essenzialmente emissioni diluite senza trattamento, e la quantità totale di inquinanti gassosi scaricati da una grande linea di verniciatura della carrozzeria può raggiungere centinaia di tonnellate, causando danni molto gravi all'atmosfera.
Per ridurre radicalmente le emissioni di inquinanti dei gas di scarico, è possibile utilizzare congiuntamente diversi metodi di trattamento dei gas di scarico, ma il costo del trattamento dei gas di scarico con un volume d'aria elevato è molto elevato. Attualmente, il metodo estero più maturo prevede la prima concentrazione (con la ruota di adsorbimento-desorbimento per concentrare la quantità totale di circa 15 volte), al fine di ridurre la quantità totale da trattare, e il successivo utilizzo del metodo distruttivo per trattare i gas di scarico concentrati. Esistono metodi simili in Cina, il primo utilizza il metodo di adsorbimento (carbone attivo o zeolite come adsorbente) per l'adsorbimento dei gas di scarico di vernici a spruzzo a bassa concentrazione e temperatura ambiente, con desorbimento dei gas ad alta temperatura, gas di scarico concentrati utilizzando il metodo di combustione catalitica o di combustione termica rigenerativa per il trattamento. È in fase di sviluppo un metodo di trattamento biologico dei gas di scarico di vernici a spruzzo a bassa concentrazione e temperatura normale; la tecnologia nazionale allo stadio attuale non è matura, ma vale la pena prestarvi attenzione. Per ridurre realmente l'inquinamento pubblico dovuto ai gas di scarico dei rivestimenti, dobbiamo risolvere il problema alla fonte, ad esempio utilizzando tazze rotanti elettrostatiche e altri mezzi per migliorare il tasso di utilizzo dei rivestimenti, sviluppando rivestimenti a base d'acqua e altri rivestimenti per la protezione dell'ambiente.
2Dtrattamento dei gas di scarico
I gas di scarico essiccati appartengono alla classe di gas di scarico ad alta e media concentrazione, adatti al trattamento con metodo di combustione. La reazione di combustione si basa su tre parametri importanti: tempo, temperatura e disturbo, ovvero la combustione in condizioni 3T. L'efficienza del trattamento dei gas di scarico dipende essenzialmente dal grado di combustione e dal controllo delle condizioni 3T della reazione di combustione. L'RTO può controllare la temperatura di combustione (820~900°C) e il tempo di permanenza (1,0~1,2 s) e garantire il disturbo necessario (aria e materia organica si miscelano completamente), l'efficienza del trattamento raggiunge il 99%, l'elevato tasso di calore di scarto e il basso consumo energetico operativo. La maggior parte delle fabbriche automobilistiche giapponesi in Giappone e Cina utilizza solitamente l'RTO per il trattamento centralizzato dei gas di scarico durante l'essiccazione (primer, strato intermedio, strato di finitura). Ad esempio, la linea di verniciatura Huadu per autovetture Dongfeng Nissan che utilizza il trattamento centralizzato RTO per l'essiccazione dei gas di scarico ha un ottimo effetto, soddisfacendo pienamente i requisiti delle normative sulle emissioni. Tuttavia, a causa dell'elevato investimento una tantum per le apparecchiature di trattamento dei gas di scarico RTO, non è conveniente trattare i gas di scarico con flussi di gas di scarico ridotti.
Per la linea di produzione del rivestimento completa, quando è necessario un ulteriore impianto di trattamento dei gas di scarico, è possibile utilizzare il sistema di combustione catalitica e il sistema di combustione termica rigenerativa. Il sistema di combustione catalitica richiede un investimento contenuto e un basso consumo energetico di combustione.
In generale, l'uso del platino come catalizzatore può ridurre la temperatura di ossidazione della maggior parte dei gas di scarico organici a circa 315 °C. Il sistema di combustione catalitica può essere utilizzato per il trattamento generale dei gas di scarico per essiccazione, particolarmente adatto per l'alimentazione di energia per l'essiccazione tramite riscaldamento elettrico. Il problema attuale è come evitare il guasto dovuto all'avvelenamento del catalizzatore. Dall'esperienza di alcuni utenti, per i gas di scarico dell'essiccazione della vernice superficiale, aumentando la filtrazione dei gas di scarico e altre misure, è possibile garantire una durata del catalizzatore di 3-5 anni; i gas di scarico dell'essiccazione elettroforetica della vernice possono facilmente causare avvelenamento del catalizzatore, pertanto il trattamento di tali gas di scarico deve essere effettuato con cautela utilizzando la combustione catalitica. Nel processo di trattamento e trasformazione dei gas di scarico della linea di verniciatura della carrozzeria dei veicoli commerciali Dongfeng, i gas di scarico dell'essiccazione elettroforetica del primer vengono trattati con il metodo RTO, mentre i gas di scarico dell'essiccazione della vernice superiore vengono trattati con il metodo di combustione catalitica, con buoni risultati.
※Processo di trattamento dei gas di scarico della verniciatura a spruzzo:
Il sistema di trattamento dei gas di scarico dell'industria di verniciatura a spruzzo viene utilizzato principalmente per il trattamento dei gas di scarico delle sale di verniciatura a spruzzo, delle fabbriche di mobili, dell'industria di produzione di macchinari, delle fabbriche di guardrail, della produzione automobilistica e del trattamento dei gas di scarico delle sale di verniciatura a spruzzo dell'officina 4S per automobili. Attualmente, esistono diversi processi di trattamento, tra cui: metodo di condensazione, metodo di assorbimento, metodo di combustione, metodo catalitico, metodo di adsorbimento, metodo biologico e metodo ionico.
1. Ometodo di spruzzatura dell'acqua + adsorbimento e desorbimento su carbone attivo + combustione catalitica
Utilizzando una torre di spruzzatura per rimuovere la nebbia di vernice e il materiale solubile in acqua, dopo il filtro a secco, nel dispositivo di adsorbimento a carbone attivo, come l'adsorbimento a carbone attivo completo, quindi lo stripping (metodo di stripping con stripping a vapore, riscaldamento elettrico, stripping con azoto), dopo lo stripping del gas (concentrazione aumentata di decine di volte) mediante ventola di stripping nella combustione catalitica del dispositivo, combustione in anidride carbonica e acqua, dopo lo scarico.
2. Ometodo di spruzzo d'acqua + adsorbimento e desorbimento su carbone attivo + recupero della condensa
Utilizzando una torre di spruzzatura per rimuovere la nebbia di vernice e il materiale solubile in acqua, dopo il filtro a secco, si passa al dispositivo di adsorbimento a carbone attivo, come ad esempio un adsorbimento a carbone attivo completo, quindi si procede allo stripping (metodo di stripping con vapore, riscaldamento elettrico, stripping con azoto). Dopo il trattamento, la condensazione per concentrazione e adsorbimento dei gas di scarico viene separata e recuperata tramite separazione, materiale organico prezioso. Questo metodo viene utilizzato per il trattamento dei gas di scarico ad alta concentrazione, bassa temperatura e basso volume d'aria. Tuttavia, questo metodo comporta un elevato investimento, un elevato consumo energetico e costi operativi. La concentrazione di "tre benzene" nei gas di scarico delle vernici spray e di altri gas di scarico è generalmente inferiore a 300 mg/m³, bassa concentrazione, elevato volume d'aria (il volume d'aria di un'officina di verniciatura per la produzione di automobili è spesso superiore a 100.000), e poiché la composizione del solvente organico di scarico del rivestimento delle automobili rende difficile l'uso del solvente di riciclo e causa un facile inquinamento secondario, questo metodo generalmente non viene utilizzato per il trattamento dei gas di scarico.
3. Ometodo di adsorbimento del gas aste
L'adsorbimento dei gas di scarico delle vernici spray può essere suddiviso in adsorbimento chimico e adsorbimento fisico, ma l'attività chimica dei gas di scarico "tre benzeni" è bassa, quindi generalmente non si utilizza l'assorbimento chimico. Il fluido assorbente fisico assorbe meno volatili e assorbe i componenti con maggiore affinità per il riscaldamento, il raffreddamento e il riutilizzo per l'analisi dell'assorbimento di saturazione. Questo metodo viene utilizzato per lo spostamento d'aria, le basse temperature e le basse concentrazioni. L'installazione è complessa, l'investimento è elevato, la scelta del fluido di assorbimento è più difficile, e ci sono due tipi di inquinamento.
4. Unaapparecchiature di adsorbimento su carbone attivo + ossidazione fotocatalitica UV
(1): direttamente attraverso l'adsorbimento diretto del carbone attivo del gas organico, per raggiungere un tasso di purificazione del 95%, attrezzatura semplice, piccolo investimento, funzionamento conveniente, ma necessità di sostituire spesso il carbone attivo, bassa concentrazione di inquinanti, nessun recupero. (2) Metodo di adsorbimento: gas organico nell'adsorbimento del carbone attivo, desorbimento dell'aria satura di carbone attivo e rigenerazione.
5.UNapparecchiatura ad assorbimento di carbone attivo + plasma a bassa temperatura
Dopo l'adsorbimento del carbone attivo, il trattamento dei gas di scarico avviene tramite un'apparecchiatura al plasma a bassa temperatura. Il metodo ionico prevede l'utilizzo del plasma. La degradazione dei gas di scarico organici, la rimozione degli odori, l'eliminazione di batteri e virus e la purificazione dell'aria rappresentano un confronto internazionale di alta tecnologia; esperti in patria e all'estero sono considerati una delle quattro principali tecnologie ambientali del XXI secolo. La chiave di questa tecnologia risiede nella scarica a blocchi di impulsi ad alta tensione sotto forma di un gran numero di ioni di ossigeno attivi (plasma). L'attivazione del gas produce una varietà di radicali liberi attivi, come OH, HO₂, O₂, ecc., benzene, toluene, xilene, ammoniaca, alcani e altri gas di scarico organici. La degradazione, l'ossidazione e altre complesse reazioni fisiche e chimiche, con sottoprodotti non tossici, evitano l'inquinamento secondario. Questa tecnologia presenta le seguenti caratteristiche: bassissimo consumo energetico, ingombro ridotto, semplicità di funzionamento e manutenzione, ed è particolarmente adatta al trattamento di vari gas.
Bbreve riassunto:
Oggigiorno sono disponibili sul mercato molti tipi di metodi di trattamento e, per soddisfare gli standard di trattamento nazionali e locali, solitamente si scelgono diversi metodi di trattamento combinati per trattare i gas di scarico, in base al proprio effettivo processo di trattamento.
Data di pubblicazione: 28 dicembre 2022
