塗（tú）裝是現代產品製造工藝中的一個重要環節（jiē）。防鏽、防蝕塗裝質量是產（chǎn）品全麵（miàn）質（zhì）量（liàng）的重要方麵之一。產品外觀質量不僅反映了產品防護、裝飾性（xìng）能，而且也是構成產品價值的重要（yào）因素。塗裝（zhuāng）的過程中，使用到的油漆輔料等，在噴塗和幹（gàn）燥成膜的過程中，會揮發（fā）出有機化（huà）合物，在生產場所的環（huán）境造成汙（wū）染，並對生產工人的身（shēn）體健康造成不好的影響。本文介（jiè）紹一家高溫閥門製造企業，在產品（pǐn）表麵塗裝過程中（zhōng），使用的增強油（yóu）漆（qī）在高溫情況下的附著力輔材烷氧基矽烷，使得生產廢氣中含有機矽成分。

　　廢氣中含矽一直都是業（yè）內一大難題，有機矽不溶於水，無法用噴淋塔這種傳統方式治理，有機矽在高溫條件下與（yǔ）氧氣反應產生二氧（yǎng）化矽結晶體（tǐ），這（zhè）種結（jié）晶體很容易造成催化劑表麵微孔（kǒng）的堵塞（sāi）而永久失活，所以（yǐ）不適合使用各種催化劑，這種結晶體同樣會堵塞RTO裏麵的陶瓷蓄熱體孔道，因此，RTO工藝也不（bú）適合使用。本文采用沸（fèi）石轉輪濃縮技術（shù）協調直燃爐工（gōng）藝處理此類廢氣，取（qǔ）得理想的效果，對此類廢氣的（de）處（chù）理（lǐ）有一定的指導意義。

　　1-VOCs治理方法概述

　　揮發（fā）性有機物，常用VOCs表示，它是VolatileOrganicCompounds3個詞（cí）第一個字母的縮寫。根（gēn）據世界衛生組織（zhī）（WHO）的定義，VOCs是在常溫下，沸點為50℃至260℃的各種有機化合物（wù）。VOCs參與大氣環境中臭氧和二（èr）次氣溶膠的形成，其對區域性大氣（qì）臭氧汙染、PM2.5汙染具有重（chóng）要的影響（xiǎng）。大多數VOCs具有令人不適的特殊氣味，並具有毒性、刺激性、致畸性和致癌作用，特別是苯、甲苯及甲醛等對人體健康會造成很大的傷害。流行病學統計表明，我國人群中癌（ái）症發病率持（chí）續增高（gāo），與環境中VOCs毒性物質的持續增加有密切關係。塗（tú）裝行業一直是揮發性有機物產生的“大戶”，塗裝廢氣的特征之一是大風量、低濃度，因此，研究塗裝過程中VOCs的產生、排放、危害及其控製對策和措施，具有（yǒu）十分重（chóng）要的（de）意（yì）義（yì）。

　　目前，針對（duì）揮發性有（yǒu）機物的末端治理（lǐ）方法主要有：吸附法、吸收法、膜分離法、生物降解法、低溫等離子法、冷凝（níng）法和燃燒法。考（kǎo）慮項目建設的成本、處理效果及經濟適用性，針對本案（àn）所提及的大風量、低濃度的含矽廢氣（qì），原采用處理工藝為活性炭吸（xī）附+催（cuī）化氧化工藝，但由於有機矽在高溫下產生結晶，則更適用於采用濃縮之後再直燃式熱力焚燒的組合工藝。

　　2-沸石轉輪+TO工藝

　　在有機廢氣治（zhì）理（lǐ）行業中，將質量濃度低於1000mg/m3的有機廢氣統稱為低濃度（dù）有機廢氣。對於低濃度有機廢氣的（de）治理，沸石轉輪濃縮（suō）+TO工藝得（dé）到廣泛應用，即采用疏水性沸石分子作為吸（xī）附劑將廢氣中的低濃度的VOCs吸附下來，使（shǐ）廢氣淨化後排放，經一段時間的吸（xī）附後，沸石分子達到飽和狀態，再用熱空氣對沸石分子進行脫附解吸，形成小風量、高（gāo）濃度的有機廢氣，再進行高溫分解無害化處理，反應方程如下：

　　這種工藝淨化效率高，設備（bèi）運行穩定，後期維護簡單方便，但對（duì）工藝設計要（yào）求也相對較高。廢氣處理工藝流程如圖1所示。

　　2.1-沸石轉輪濃縮技術

　　沸石轉輪濃縮是一種應用（yòng）於大風量、低（dī）濃度的有機廢氣淨化技術，沸石轉輪主體為一個裝滿沸（fèi）石分（fèn）子篩的旋轉輪，根據其在（zài）實際工作中的狀態，沸石轉輪分為吸附區、脫附區及（jí）冷卻區。

　　沸石分子篩的（de）化學通式為Mx/m[(AlO2)x·(SiO2)y]·zH2O，是一（yī）種結晶矽酸鋁金屬鹽的多孔晶體，其中的矽氧四麵（miàn）體和鋁（lǚ）氧四麵體通過共享氧（yǎng）原子相互連接形成骨架結構。

　　沸石（shí）分子篩是沸石轉輪的核心，本身作（zuò）為（wéi）一種疏水性材料，能適應更高的廢（fèi）氣濕度，且有（yǒu）耐高溫的特性，區別於活性炭這種廣譜（pǔ）吸附劑，其具（jù）有（yǒu）較為均（jun1）一的吸附孔徑，故其孔洞（dòng）直徑（jìng）具有“分子篩分”的作用，具有選擇吸附性，更加安全可靠。

　　沸石轉輪（lún）濃縮吸附是一個不斷循環往複的（de）旋轉（zhuǎn）過程，如圖1所示，從生產車間收集的廢氣（qì），經過G4、F7、F9三級過濾後，進入到（dào）沸石轉輪的（de）吸附區，有機廢氣在主（zhǔ）風（fēng）機的（de）作用下（xià），通（tōng）過轉輪的吸附區本體，廢氣中的有機成分被吸（xī）附在分子篩（shāi）內從而截留下來，幹淨的氣體經煙囪排（pái）出。沸石轉輪繼續轉到脫附區，截留在分子篩內（nèi）的有機物，在此區域內被180～220℃的高溫氣體“蒸（zhēng）”出，帶（dài）出轉輪，在脫附（fù）區吸附飽和的分子篩得到“重生”，但此時高溫（wēn）的輪體仍未恢複完全的吸附（fù）作用，轉（zhuǎn）輪需要繼續旋（xuán）轉到冷卻（què）區，在冷卻區高溫幹淨的輪體，與過濾後的室外新風進行換熱，使輪盤的溫度下降至40℃以（yǐ）下，從而（ér）具備重新轉（zhuǎn）入下一個循環（huán）的吸附條件，同時在（zài）換（huàn）熱（rè）過程中對脫附的熱風進行了一次（cì）溫度提升，為脫附風的快速升溫提供條件，同時起到節約能源（yuán）的效果。沸石（shí）轉輪就是這樣不（bú）斷循（xún）環往複地重複著（zhe）“吸附-脫附（fù）-冷卻”的過程（chéng），實現有機廢（fèi）氣處理的功能。

　　2.2-TO燃（rán）燒爐

　　針對成分複雜的高濃度處理的方式，主流工藝為熱力氧化法。熱力氧化法可分為催化氧化（huà）法（CO）、蓄熱式熱力氧化法（RTO）及直接焚燒法（TO）。本文所提及的廢氣為含矽廢氣，含矽廢氣目前仍是行業中一（yī）種較難處理的廢氣，由於有機矽（guī）在高溫的條件下容易與氧氣反應形成二氧化矽結晶體，這（zhè）種結晶（jīng）體容易堵塞催化劑表麵微孔，致使催化（huà）劑物理失（shī）活；同（tóng）時這種結晶體也能堵塞陶瓷蓄熱體的廢氣孔道，一（yī）方麵影響廢氣的通過效率，同時又大大降低了（le）陶瓷（cí）蓄（xù）熱體的換熱效率，所以上述含矽廢氣（qì）的處理，既不能適用催化氧化法，也不適用蓄熱式熱力氧（yǎng）化法，這樣一來TO爐成為唯一適用（yòng）的處理工藝。

　　TO爐即（jí）直燃式廢氣焚燒爐，是直接采用燃氣、燃油或者電等供熱方式，將爐內溫度提高至有機物起燃溫（wēn）度之上，廢（fèi）氣在爐內高溫條件（jiàn）下停留2s以（yǐ）上（shàng），被完（wán）全（quán）氧化分（fèn）解成（chéng）CO2和H2O等小分子無機物，從（cóng）而得到無害化處理，反應方程式如上式（1）。TO爐（lú）出口的廢氣高溫通過板式換熱器進行能量回（huí）收，與（yǔ）TO的進氣換熱，基本能實現正常運行，TO爐自供熱，無需額外的能源補充（chōng），降低係統運行的成本。

　　2.3-活性炭吸附+CO與沸石轉輪+TO的比較（jiào）

　　目前常用的（de）吸附材料主（zhǔ）要有活性炭、活性氧化鋁及沸石分子（zǐ）篩[2]；在國內，最常用（yòng）的有（yǒu）機廢氣吸附材（cái）料是活性炭，但隨著國內外（wài）對新型吸附材料的不（bú）斷（duàn）研究及探索，具有（yǒu）吸附能力強、不可燃（rán）及較大的吸附、脫附能力等特點的沸石分子篩逐（zhú）步替（tì）代了常規的活性炭（tàn），作為一種新型的有機廢氣吸附材料，在有機廢氣治理行業中（zhōng）大量使用，並逐步得到市（shì）場認可。

　　關於（yú）活性（xìng）炭吸附+CO與沸石轉（zhuǎn）輪+TO2種工藝在（zài）含矽廢氣中的處理優缺點比較詳見（jiàn）表1。從表1可知，選擇沸石（shí）轉（zhuǎn）輪作為吸附淨化材（cái）料，並（bìng）配套TO來無害化分解高濃度VOCs氣體，是治理大風量低（dī）濃（nóng）度含矽（guī）有機廢氣的最佳選擇。

　　3-結（jié）論

　　針對本文所述的大風量低濃度混合型的有機含矽廢氣，沸石轉輪吸脫附+TO淨化裝置（zhì）具有高效、安全、經濟的特點，對廢氣中苯係物（wù）、酯類、醇類物質的吸附效率可達90%～97%。沸石（shí）轉輪分子篩材質不可燃、安（ān）全性好（hǎo），可在（zài）高溫下進行脫附再生，其使用壽命長（zhǎng）達8～10年。TO爐直接（jiē）燃燒裂解的方式對VOCs處理效（xiào）率高達95%～98%，對於（yú）廢氣處理過程中（zhōng）產生的有機矽結晶成分，對TO的處理效率幾乎無影響，隻需定期打開設備（bèi）預留的檢（jiǎn）修門清理掉結（jié）晶體即可（kě）。整體裝置采用實（shí）時溫度監控，多級能量回收，既節約（yuē）能源，又具有極高（gāo）的安（ān）全性。但使用過程中也需防止諸如因（yīn）轉輪內積聚高質量（liàng）濃度VOCs而導致悶燒等情況（kuàng）的發生，因此，需要做好對（duì）設備進行監控與保養（yǎng）。

　　在（zài）工（gōng）業迅速發展及環境保護（hù）形勢日益嚴峻的今天，沸石轉（zhuǎn）輪+TO裝置將（jiāng）會在含矽廢氣（qì）處理的領域中得到更廣泛的認可和應用。