文/刘楠楠，管芃赫
潍坊市诸城生态环境监控中心
摘要：工业涂装中排放的VOC所造成的环境效应已经引起广泛的重视。如何有效防治工业涂装VOC污染成为当前亟待解决的重大课题。挥发性有机物的排放，加重了我国空气污染，使得各大城市空气质量受到了空前大的挑战。在VOC污染的挑战下，我国应重点关注VOC污染治理存在的问题，采取切实可行的治理措施，实现可持续发展目标。文章将对工业涂装VOC废气处理技术及处理要求进行全面探讨。
关键词：工业涂装；挥发性有机化合物；治理措施；节能减排。
0 前言
就废气排放物而言，我国挥发性有机物排放量远远领先。VOC废气含有大量挥发性有机化合物，在空气中具有较强的流动性，同时其释放出的物质对于人体健康会造成极大威胁，而且还会对周围区域生态环境构成一定程度上的破坏。在新的形势下，有必要对VOC污染治理方法和策略进行反思，给子孙后代留下更美好的生存环境。
1 VOC基本概述
1.1 基本含义
VOC是会产生危害的挥发性有机物，主要是指以烃类为主的一类气体，常见品种达300余种，主要有苯、甲苯、苯乙烯、氯仿和氰化物等。一旦这些物质与空气完全融合后，光学反应作用下，一方面，它将破坏大气臭氧层，另一方面，将会污染环境，对人们身心健康发展不利。因此，VOC又被称为“三废”之一，工业涂装所用的涂料是VOC的主要来源之一。随着人类社会经济活动范围不断扩大，人们接触到大量来自工业涂装过程产生的挥发性有机物，这些物质通过呼吸道、消化道、皮肤感染途径进入人体后，对人体健康造成极大危害，同时还会对人类生活环境造成严重威胁。因此，对VOC污染采取有效措施进行治理十分必要。
1.2 VOC的危害
从已有的资料来看，在国内工业涂装行业，每年可能有十万多人死于污染问题，在这些污染中，最主要的污染物就是VOC。人体短时间暴露在VOC环境中，会出现恶心、无力、头痛及呕吐的情况，接触时间长了，甚至会出现抽搐、昏迷和其他危险的症状。工业涂装排放VOC对人体健康造成极大损害，包括对皮肤眼睛的刺激、肾脏损害、引发癌症、生殖功能紊乱、呼吸系统问题以及认知功能损害等。VOC废气经空气中化学反应后，会大范围产生雾霾，使视野范围直接受阻，对人们正常的工作和生活都将造成较大的冲击。由此可见，VOC所带来的危险性是不可低估的，对VOC采取有效处理措施，将对中国环境管理产生重要影响。挥发性有机化合物是由多种因素引起的，除了工业涂装，还包括汽车制造过程中所产生的尾气、制药过程中所生成的废水以及石油化工产品生产等，这些都是产生挥发性有机物的重要来源。对此，我国应加强对工业涂装生产过程中因挥发性有机物引起的环境污染问题进行分析研究，通过使用先进的监测手段，对VOC以及其他有毒气体等进行准确检测，并采取相应的措施加以防范。
1.3 VOC废气形成的主要环节
通常在化工生产时，VOC废气排放量最大，工业生产造成大量有毒气体向空气中释放。VOC废气的释放，过程复杂且覆盖面广，几乎每项化工生产过程中，都有VOC废气产生，以下主要介绍5种VOC气体排放的情况。一是在工业涂装生产时，液体存储罐处于" 呼吸" 状态，液体不同程度地产生挥发，这时有VOC有害气体生成。二是工业生产时，无论是离心或是工业合成，均有不同程度的有害气体生成。三是车间内，因产成品或原材料转移，会造成有害气体排放。四是因装置密封性缺陷，造成有害气体泄漏，继而污染空气。五是因设备缺乏规范性管理，造成很多设备存在维修与更新的缺陷，再加上管理人员松懈，造成有毒气体向空气中释放。
2 工业涂装VOC治理现状
因VOC污染源较多，因此，治理过程中常常难以从源头上展开治理。现在国内VOC治理方法中燃烧法、冷凝法占主导地位。
燃烧法是根据VOC可燃性这一特性进行处理，但燃烧法也存在一些不足，经过燃烧VOC处理，燃烧后，空气也同样存在着新VOC污染，造成治理效果存在瑕疵。尽管我国正在大力发展VOC治理方法，逐步把VOC燃烧法转变为催化燃烧法，但因工艺存在不足，存在治理效率低下的问题。
冷凝法处理VOC的原理是在VOC温度下降后，使VOC由气体形态变成液体形态之后，从空气中分离VOC。但就实际治理而言，VOC污染冷凝处理方法处理费用昂贵，难以大范围推广，并且一次性冷凝治理无法取得较好的治理效果，仍然需要采用多次冷凝法，造成操作流程复杂、效率低下。
3 工业涂装过程中VOC节能减排的措施分析
选择治理措施，其根本依据是有机污染物类型、有机污染物释放温度、有机污染物浓度等级、有机污染物排放量、所需污染物控制水平、治理设备运行维护费用等。其中，对有机污染物进行有效治理是一个系统工程，它涉及到多种学科领域，因此选择治理措施必须综合考虑各种影响因素，才能达到最佳效果。下面对工业涂装中降低VOC排放的措施进行简要分析。
3.1 源头控制
近年来，各地区对工业涂装中VOC源头减排工作日益关注，有些省已经做了很多工作，取得了良好经验。为促进源头削减，各地区在加强宣传和培训指导的基础上，制定并公布了相关文件或通知。同时，还制定和完善了多项配套政策措施，为涂装企业实施源头削减提供支撑。节能减排已成为国家的一项重大方针，通过减少VOC含量，有利于减少排放浓度。目前最值得关注的途径是源头消减法，治理效果较为显著，有利于减少乃至消除涂料产生的VOC。但如果对VOC含量有过高要求，会提高涂料的应用成本，提高涂装过程控制难度，给涂膜的应用性能及品质带来负面影响。VOC数值限定时，考虑涂装企业现行成本承受能力及其限值是非常重要的，企业可以考虑利用污染性能较低的有机溶剂代替VOC含量较多的涂料，例如高固体分涂料、水性涂料、辐射固化涂料、粉末涂料等。下面将着重对水性涂料和粉末涂料进行分析。
（1）水性涂料的分散介质是水，以水为溶剂代替有机溶剂，溶剂型涂料和涂装施工配套设备之间具有通用性，在制造技能方面也有类似需求，产品外观几乎相似，VOC减少程度明显，是一种较为常用的VOC消减涂料。目前在汽车车身涂装工艺中，采用水性涂料作为主要载体，可以有效降低VOC的排放量，同时保证涂装质量。与传统溶剂相比，水性涂料涂装VOC含量减少大约4/5。水性涂料中含有大量助溶剂，可以起到改善涂层成膜的作用，暴露在空气中，光化学反应程度较低，可以有效避免有机溶剂带来的环境污染，并且不会影响到人体健康问题。目前很多车辆的涂装工作都已开始使用水性涂料，经过长期的实践证明，水性涂料性能稳定可靠，它在应用环节时，和有机溶剂型涂料有显著的区别。因此，在工业涂装中，可借助水性涂料，做好涂装表面污染物的处理，优化干燥温度和湿度控制，调整涂料的输送和存储温度，并根据不同涂装特点选择合适的喷涂方法，可以有效提高工作效率和质量，减少涂装VOC的排放量。
（2）粉末涂料。在粉末涂料的使用过程中，主要以固态粉末的形式存在。在涂装过程中以这种状态施加于被涂物的表面上，不需要使用溶剂，涂装工序近似于零VOC的排放。热固性粉末涂料被使用的可能性较高，成膜的工艺主要包括加热熔融、喷涂施工、固化和流平等。就拿汽车制造涂装来说，粉末涂料可以有效减少汽车零件之间以及汽车配件间的摩擦，同时还能够降低能耗。粉末涂料绿色环保、性能优越。在汽车制造中，汽车底盘、车身以及发动机上都会运用粉末涂料进行涂装。近年来，由于小型零部件涂装行业蓬勃发展，粉末涂料也相应地得到了加速发展。目前国内铁路货车已经开始使用粉末涂装技术来完成涂装工作。另一方面，为了保证产品涂层质量及使用寿命，在进行整体涂装时必须对其工艺参数有一个比较准确地控制，通常封膜涂料的固化温度在160~200℃。低温固化工艺在保证涂层附着力的同时，还能够降低能耗，具有很高的应用价值。总之，粉末涂料在目前阶段属于高效且环保的涂料产品，广泛用于车内内饰及金属板材。在低温固化技术普及与提高的今天，粉末涂料也得到了日益广泛的应用。
3.2 过程控制
各类涂料使用时都会有不同程度的VOC排放，因此，加强过程管理是非常必要的。过程管理的实施必须在如下两方面进行，一是控制VOC的排放总量。二是涂料生产企业自身应注重环保工作。当涂料被打开桶混合后，便要连续不断地将有机溶剂挥发到大气中去。目前，机械能废气的治理多在烘烤车间、喷涂车间进行，因此，要做好车间通风系统、空调系统等的维护工作，保证其在良好的状态下运转。其次，应注意涂装车间清洁度，可采用微正压设计模式设计喷涂房、烘烤房，保证排风风量小于送风风量。对于喷漆室来说，其内部环境比较密闭，因此要保证通风量足够大，并且能够实现良好的换气效果。如果室内密封不好，风机运行时，含有有机溶剂的气体会向四周空气逸出，必须监测生产过程各地点的VOC，改进与优化VOC收集措施，以此减少有机溶剂的排放。
3.3 回收控制
回收控制主要利用物理性质，通过压力、温度的变化或者使用有吸附性的透膜，将有机物质除去。具体而言，就是利用气体与溶剂之间的物理反应原理，将气体中的污染物进行吸附和分解，实现对空气中VOC有害成分的控制。本技术的重点在于利用挥发性能较少或无挥发性的液体，用作吸收剂，对VOC废气进行成分分析，科学、全面地掌握吸收剂中VOC溶解的程度和化学反应的不同特征，并借助于有效装置设备，使VOC废气中的有害物质从根本上被隔绝，使VOC废气问题达到最理想的净化程度，并将处理后的气体进行过滤和回收利用。这种吸收方式，常适用于高浓度、气量少的涂装VOC净化工作中。其主要目的就是为了提升VOC废气的处理质量与效率，从而为后续涂装工序提供良好的基础保障。
4 结语
总之，目前我国对VOC废气的处理工艺，已取得一些进步，冷凝式废气处理、燃烧式废气治理和溶解式废气治理也被许多企业应用。从工业涂装发展形势来看，采用恰当的VOC废气处理与管控方法，能够有效降低我国工业涂装对环境的污染。涂装企业及技术人员结合实际情况，创造性地根治VOC，切实维护大气质量，推进企业可持续发展。
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本文转载自《清洗世界》2023年4月第39卷第4期
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