CN103785254A

CN103785254A - 一种汽车涂装废气的处理方法

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Publication number: CN103785254A
Application number: CN201410056565.1A
Authority: CN
Inventors: 徐炎华; 于鹏
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-02-19
Filing date: 2014-02-19
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2034-02-19
Also published as: CN103785254B

Abstract

本发明属于废气处理领域，涉及一种汽车涂装废气的处理工艺。本发明采用喷淋洗涤与光电协同低温等离子体催化技术相结合处理汽车喷涂废气的组合工艺。汽车喷涂废气先进入喷淋洗涤塔预处理，使废气与水充分接触，其中的漆雾被加入絮凝剂的水充分吸收形成漆渣；剩余含有有机物的废气混合一定量的氧气后进入双介质阻挡放电反应器，其高压电极为负载型光催化材质，利用等离子体与光催化协同降解有机物。本发明方法适用于大气量、中低浓度的汽车喷涂尾气的净化处理。处理后的漆雾的净化效率可达95%以上，其净化效率可达90%以上，符合《大气污染物综合排放标准》（GB16297‐1996）二级标准。

Description

一种汽车涂装废气的处理方法

技术领域

本发明属于废气处理领域，涉及一种汽车涂装废气的处理方法。

背景技术

汽车制造过程中涂装工段是产生“三废”最多的环节，其中涂装废气是涂装“三废”的主要部分，尤其是工件的喷漆、流平和烘干，在这些工序中会产生大量有机废气（VOC）及过喷漆雾。由于人们的意识不够、处理技术落后或处理成本高等原因，这些废气经常不经处理直接排放，严重影响了大气质量与动植物生长和人类的健康。我国早在2006年就颁布实施的HJ/T293《清洁生产标准汽车制造业（涂装）》明确了环境管理指标，强调了汽车涂装废气处理的必要性。

目前，常采用的方法主要有：冷凝法、吸附法、吸收法、生物法、催化燃烧法、等离子体技术等。

冷凝法原理简单，是脱除和回收挥发性有机物较好的方法，但是要获得高的回收率，往往需要较低的温度或较高的压力，能耗大，不是真正意义上的“节能减排”；吸附法常用与处理恶臭气体，具有操作简单、净化效率高、技术工艺成熟等优点，但是吸附剂热空气脱附产生的高浓度废气通常需要再用燃烧法进行二次处理，产生的液体易产生二次污染，且运行成本高；吸收法处理恶臭气体有一定的效果，但对于成分复杂的混合废气适用性较差，且易造成二次污染；生物法脱臭具有设备简单、能耗低、产生二次污染的可能性小等优点，但是存在占地面积大，反应器启动、微生物驯化和处理过程持续时间较长等缺点；催化燃烧法是比较彻底的处理手段，但是运行成本昂贵，尤其是当废气中含有的焦油、油烟、粉尘易导致催化剂易中毒，不适合复杂的喷涂尾气的处理；等离子体技术是比较新型的处理技术，处理低浓度流量适中的VOCs非常有效，但由于能量效率不高、选择性差和易产生副产物，限制了该技术的工业化应用。光催化设备操作简单，但是需要外加光源，催化剂遇粉尘、油烟等易失活，造成转化效率下降。

发明内容

本发明的目的是针对目前含汽车涂装废气处理技术效率低、成本高、运行不稳定等问题，提供了一种能够稳定、高效的处理汽车涂装废气的方法。

本发明的目的是提供一种喷淋洗涤与光电协同低温等离子体催化技术相结合处理汽车喷涂废气的组合工艺。汽车喷涂废气先进入喷淋洗涤塔预处理，使废气与水充分接触，其中的漆雾被含絮凝剂的水充分吸收形成漆渣，漆雾的净化效率可达95%以上；剩余含有有机物的废气混合一定量的氧气后进入双介质阻挡放电反应器(DDBD)，其高压电极为负载型光催化材质，利用等离子体与光催化协同作用，一方面由等离子体产生的高能粒子与其激发的紫外光驱动光催化剂协同对有机污染物直接降解，另一方面产生大量的活性粒子，如·O、·OH、O₃等对有机分子进一步分解成无毒无害的化合物，其净化效率可达90%以上。该组合工艺可以减少设备的体积、等离子体产生的副产物以及投资费用高等缺陷。适用于大气量、中低浓度的汽车喷涂尾气的净化处理。

所述的汽车喷涂废气主要成分为：漆雾、甲苯、二甲苯、丙酮、乙醇。

所述的喷淋洗涤塔的喷淋密度优选1～4m³/(m²，h)。

所述的絮凝剂优选聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚合氯化铁中的一种；所述的含絮凝剂的水中絮凝剂浓度优选1‰～5‰(质量分数)。

DDBD装置功率连续可调，功率范围为1～3kw。

DDBD的负载型光催化高压电极优选：TiO₂/Ni、TiO₂/Pt、SnO₂/Ni、SnO₂/Pt中的一种，直径为0.1～0.4mm。

负载型光催化高压电极的制备方法为：（1）称取一定量的羧甲基纤维素钠，加入到去离子水中，加热，搅拌直至完全溶解，制成质量浓度为3%的溶液;（2）称5g取的纳米光催化材料（即TiO₂、SnO₂中的一种），加入300ml到羧甲基纤维素钠溶液中;（3）超声30min后放置于电磁搅拌器上，搅拌30min，待用。（4）将20cm的电极丝浸泡于所制备的300ml光催化溶液中，超声15min后取出，烘干，即得到光催化高压电极。

混合氧气的量为涂装废气总量的10%～30%（V/V）。

处理后的尾气排放符合《大气污染物综合排放标准》（GB16297‐1996）二级标准。

有益效果：

1、本发明利用等离子体一方面对有机物直接降解，另一方面可以生成O₃等氧化性物质降解有机物，此外等离子体工作时激发的紫外光可以在光催化剂存在的条件下驱动光催化，实现协同降解，同时利用氧气配气，能大幅提高氧化性自由基的密度，能够同时去除多种有机废气，净化效率高、降解彻底、操作简便。

2、本发明负载型光催化高压电极具有活性高、寿命长。

3、本发明装置的抗负荷冲击能力强，运行稳定性高，且无二次污染。

具体实施方式

南京某汽车制造厂的汽车涂装废气主要成分为：漆雾1100mg/m³、甲苯370mg/m³、二甲苯290mg/m³、丙酮120mg/m³、乙醇180mg/m³，气量为2600m³/h。

以下实施例均按照下述方法进行废气处理：

汽车喷涂废气先进入喷淋洗涤塔预处理，使废气与喷淋的含絮凝剂的水充分接触，其中的漆雾被含絮凝剂的水充分吸收形成漆渣；剩余含有有机物的废气混合氧气后进入双介质阻挡放电反应器DDBD，其电极为负载型光催化高压电极，利用等离子体与光催化协同催化，一方面由等离子体产生的高能粒子与其激发的紫外光驱动光催化剂协同对有机污染物直接进行降解，另一方面产生大量的包括·O、·OH、O₃在内的活性粒子将有机分子进一步分解成无毒无害的化合物。

负载型光催化高压电极的负载方法为：（1）称取一定量的羧甲基纤维素钠，加入到去离子水中，加热，搅拌直至完全溶解，制成质量浓度为3%的溶液;（2）称5g取的纳米光催化材料（即TiO₂、SnO₂中的一种），加入300ml到羧甲基纤维素钠溶液中;（3）超声30min后放置于电磁搅拌器上，搅拌30min，待用。（4）将20cm的电极丝浸泡于所制备的300ml光催化溶液中，超声15min后取出，烘干，即得到负载型光催化高压电极。

实施例1

喷淋洗涤塔的喷淋密度1m³/(m²，h)，其中絮凝剂为聚合氯化铝，浓度为5‰(质量分数)；DDBD装置优选的负载型光催化高压电极为TiO₂/Ni，直径为0.3mm，功率为3kw；混合氧气的量为废气总量的15%（V/V）。

处理后的漆雾45mg/m³、甲苯20mg/m³、二甲苯32mg/m³、丙酮10mg/m³、乙醇12mg/m³。排气筒高度为15m，排放符合《大气污染物综合排放标准》（GB16297‐1996）二级标准。

实施例2

喷淋洗涤塔的喷淋密度2m³/(m²，h)，其中絮凝剂为聚合硫酸铁，浓度为3‰(质量分数)；DDBD装置优选的负载型光催化高压电极为TiO₂/Pt，直径为0.1mm，功率为1kw；混合氧气的量为废气总量的10%（V/V）。

处理后的漆雾40mg/m³、甲苯28mg/m³、二甲苯30mg/m³、丙酮11mg/m³、乙醇10mg/m³。排气筒高度为15m，排放符合《大气污染物综合排放标准》（GB16297‐1996）二级标准。

实施例3

喷淋洗涤塔的喷淋密度3m³/(m²，h)，其中絮凝剂为聚合氯化铁，浓度为1‰(质量分数)；DDBD装置优选的负载型光催化高压电极为SnO/Ni，直径为0.4mm，功率为2kw；混合氧气的量为废气总量的30%（V/V）。

处理后的漆雾38mg/m³、甲苯23mg/m³、二甲苯28mg/m³、丙酮8mg/m³、乙醇10mg/m³。排气筒高度为15m，排放符合《大气污染物综合排放标准》（GB16297‐1996）二级标准。

实施例4

喷淋洗涤塔的喷淋密度4m³/(m²，h)，其中絮凝剂为聚合氯化铝，浓度为5‰(质量分数)；DDBD装置优选的负载型光催化高压电极为SnO/Pt中的一种，直径为0.2mm，功率为3kw；混合氧气的量为废气总量的20%（V/V）。

处理后的漆雾30mg/m³、甲苯24mg/m³、二甲苯35mg/m³、丙酮11mg/m³、乙醇15mg/m³。排气筒高度为15m，排放符合《大气污染物综合排放标准》（GB16297‐1996）二级标准。

Claims

1.一种汽车涂装废气的处理方法，其特征在于汽车喷涂废气先进入喷淋洗涤塔预处理，使废气与喷淋的含絮凝剂的水充分接触，其中的漆雾被含絮凝剂的水充分吸收形成漆渣；剩余含有有机物的废气混合氧气后进入双介质阻挡放电反应器DDBD，其电极为负载型光催化高压电极，利用等离子体与光催化协同作用实现双催化，一方面由等离子体产生的高能粒子与其激发的紫外光驱动光催化剂协同对有机污染物直接进行降解，另一方面产生大量的包括·O、·OH、O₃在内的活性粒子将有机分子进一步分解成无毒无害的化合物。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的汽车喷涂废气主要成分为：漆雾、甲苯、二甲苯、丙酮及乙醇。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的絮凝剂为聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚合氯化铁中的一种，所述的含絮凝剂的水中絮凝剂的浓度为1wt‰～5wt‰。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述的喷淋洗涤塔的喷淋密度为1～4m³/(m²，h)。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的双介质阻挡放电反应器DDBD功率连续可调，功率范围为1～3kw。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的负载型光催化高压电极选自：TiO₂/Ni、TiO₂/Pt、SnO₂/Ni、SnO₂/Pt中的任意一种；电极的直径为0.1～0.4mm。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的负载型光催化高压电极通过以下方法制备：（1）称取羧甲基纤维素钠溶于去离子水中制成质量浓度为2～8%的溶液;（2）称取的纳米光催化材料，加入制备的羧甲基纤维素钠溶液中，纳米光催化材料选自TiO₂、SnO₂中的一种，纳米光催化材料与羧甲基纤维素钠溶液的质量体积比为1g：（50～70）ml;（3）超声20～30min后放置于电磁搅拌器上，搅拌20～30min，待用。（4）将20cm的电极丝浸泡于所制备的光催化溶液中，超声15～20min后取出，烘干，即得到负载型光催化高压电极。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的氧气的量为汽车喷涂废气总量的10%～30%（V/V）。