注塑行業(yè)廢氣主要來源于塑料原料加熱熔融、注射成型過程中揮發(fā)的揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs),以及少量粉塵、酸性氣體(如含氯添加劑分解產(chǎn)生的HCl)等。其成分復(fù)雜,通常包含苯乙烯、丙烯腈、丁二烯、乙酸乙烯酯等VOCs,部分工藝還可能涉及鹵代烴(如PVC注塑)。針對(duì)此類廢氣,需根據(jù)濃度、風(fēng)量、成分及環(huán)保排放要求選擇合適的處理工藝。以下是注塑廢氣處理目前主流的處理工藝及適用場(chǎng)景分析:
一、物理吸附法(適合低濃度、大風(fēng)量廢氣)
利用多孔吸附材料(如活性炭、分子篩、沸石等)對(duì)VOCs的吸附作用,將廢氣中的污染物截留,實(shí)現(xiàn)凈化。
核心工藝:
活性炭吸附:最常用,適用于非極性或弱極性VOCs(如苯乙烯、烷烴類),但對(duì)極性或高沸點(diǎn)物質(zhì)(如醇類、酯類)吸附效率較低。
沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮:采用疏水性沸石分子篩,通過轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)“吸附-脫附”循環(huán),可將低濃度廢氣濃縮10-20倍,后續(xù)接燃燒或冷凝回收,適合大風(fēng)量、低濃度場(chǎng)景(如注塑車間整體通風(fēng)廢氣)。
優(yōu)點(diǎn):設(shè)備簡(jiǎn)單、運(yùn)行成本低(僅需少量能耗)、無二次污染(吸附劑可再生)。
缺點(diǎn):吸附劑易飽和(需定期更換或再生),對(duì)高濕度、高沸點(diǎn)廢氣處理效率下降;單獨(dú)使用時(shí)無法達(dá)標(biāo)(需結(jié)合脫附再生或其他工藝)。
二、燃燒法(適合中高濃度、小風(fēng)量廢氣)
通過高溫氧化將VOCs轉(zhuǎn)化為CO?和H?O,是目前處理效率最高的方法(去除率>95%),分為熱力燃燒(TO)、催化燃燒(RCO)和蓄熱式燃燒(RTO)。
1.熱力燃燒(TO)
將廢氣加熱至700-800℃以上,使VOCs直接燃燒分解。需額外補(bǔ)充燃料(天然氣/電),適用于高濃度廢氣(≥1000mg/m³),否則能耗過高。
2.催化燃燒(RCO)
在催化劑(如鉑、鈀)作用下,將VOCs在200-400℃低溫氧化分解,能耗低于TO。適用于中高濃度(200~2000mg/m³)、成分穩(wěn)定的廢氣(需避免催化劑中毒,如含硫、鹵素、重金屬?gòu)U氣需預(yù)處理)。
3.蓄熱式燃燒(RTO)
利用陶瓷蓄熱體回收燃燒熱量,將廢氣預(yù)熱至700-900℃,熱效率>95%,能耗極低。適用于中高濃度(≥500mg/m³)、大風(fēng)量(5萬(wàn)-10萬(wàn)m³/h)廢氣,可處理多種成分(需注意二噁英控制,適用于非鹵代VOCs)。
優(yōu)點(diǎn):處理效率高、無二次污染(徹底礦化)、可回收余熱(RTO/RCO)。
缺點(diǎn):設(shè)備投資高(RTO>RCO>TO)、需預(yù)熱(低濃度時(shí)需結(jié)合濃縮工藝)、對(duì)鹵代廢氣可能產(chǎn)生二噁英(需控制燃燒溫度≥850℃并停留2秒以上)。
三、光催化/等離子體法(輔助或低濃度場(chǎng)景)
利用高能紫外線(UV)或等離子體(高壓放電)破壞VOCs分子結(jié)構(gòu),適用于??低濃度、小風(fēng)量廢氣(如局部注塑工位廢氣)。
1.光催化氧化(UV光解)
UV光(185-254nm)激發(fā)催化劑(如TiO?)產(chǎn)生羥基自由基(·OH),氧化分解VOCs。但實(shí)際效率受光照強(qiáng)度、催化劑活性影響較大,易產(chǎn)生臭氧(O?)等副產(chǎn)物,需配合其他工藝(如活性炭吸附)。
2.低溫等離子體
通過高壓脈沖放電產(chǎn)生等離子體,離解VOCs分子為小分子(如CO?、H?O),但處理效率波動(dòng)大(對(duì)復(fù)雜成分廢氣效果不穩(wěn)定),且可能產(chǎn)生氮氧化物(NOx)。
優(yōu)點(diǎn):設(shè)備緊湊、無高溫風(fēng)險(xiǎn)、適合應(yīng)急或輔助處理。
缺點(diǎn):?jiǎn)为?dú)使用易不達(dá)標(biāo)、副產(chǎn)物控制難、能耗與效率不匹配(需謹(jǐn)慎選擇)。
四、生物法(適合低濃度、易降解廢氣)
利用微生物(細(xì)菌、真菌)將VOCs作為碳源和能源降解為CO?和H?O,適用于低濃度(≤500mg/m³)、非極性/弱極性、易生物降解的VOCs(如苯乙烯、乙酸乙酯)。
核心工藝:
生物濾池:廢氣通過濕潤(rùn)的生物填料層(土壤、樹皮、陶粒等),微生物附著在填料表面降解污染物,適合處理濕度較高、成分穩(wěn)定的廢氣。
生物滴濾塔:填料層上方噴灑營(yíng)養(yǎng)液(含氮、磷),定期更換,避免填料堵塞,適合處理負(fù)荷較高的廢氣。
優(yōu)點(diǎn):運(yùn)行成本低(僅需少量營(yíng)養(yǎng)液)、無二次污染(無化學(xué)藥劑添加)。
缺點(diǎn):?jiǎn)?dòng)周期長(zhǎng)(需馴化微生物)、對(duì)高濃度/毒性廢氣耐受性差、占地面積大。
五、組合工藝(主流高效方案)
注塑廢氣通常成分復(fù)雜、濃度波動(dòng)大,單一工藝難以穩(wěn)定達(dá)標(biāo),需結(jié)合預(yù)處理+核心處理+深度處理的組合方案。常見組合如下:
1.預(yù)處理+吸附濃縮+催化燃燒(RCO)
預(yù)處理:通過布袋除塵(除粉塵)、冷凝除濕(降低濕度)、堿洗(除HCl等酸性氣體)去除雜質(zhì)。
吸附濃縮:沸石轉(zhuǎn)輪吸附低濃度大風(fēng)量廢氣,濃縮10-20倍后進(jìn)入RCO。
催化燃燒:濃縮后的廢氣在200-400℃下催化氧化,效率高(>97%),適合大風(fēng)量、中低濃度廢氣(如注塑車間整體通風(fēng)廢氣)。
2.預(yù)處理+RTO/RCO直接處理
預(yù)處理:除塵、除濕、除酸性氣體。
直接燃燒:適用于中高濃度(≥500mg/m³)廢氣(如大型注塑機(jī)集中排放),RTO熱效率更高,RCO能耗更低。
3.生物法+活性炭吸附
生物法處理易降解成分(如苯乙烯),活性炭吸附難降解或高沸點(diǎn)成分(如少量殘留VOCs),適合成分復(fù)雜的廢氣,降低綜合成本。
六、工藝選擇關(guān)鍵因素??
廢氣濃度:低濃度(<500mg/m³)優(yōu)先吸附濃縮+燃燒;中高濃度(≥500mg/m³)直接燃燒(RTO/RCO)。
風(fēng)量大?。捍箫L(fēng)量(>10萬(wàn)m³/h)選沸石轉(zhuǎn)輪+RTO/RCO;小風(fēng)量選UV光解+活性炭或生物法。
成分特性:含鹵素(如PVC)需避免低溫等離子體(易產(chǎn)生二噁英),優(yōu)先RTO(高溫分解);含酸性氣體(HCl)需預(yù)處理(堿洗塔)。
環(huán)保標(biāo)準(zhǔn):重點(diǎn)區(qū)域(如京津冀、長(zhǎng)三角)要求VOCs≤50mg/m³,需深度處理(如RTO+活性炭吸附);一般區(qū)域可放寬至100mg/m³。
總結(jié)
注塑行業(yè)廢氣處理需“因地制宜”,推薦預(yù)處理+吸附濃縮+催化燃燒(RCO)作為通用方案(兼顧效率與成本),高濃度場(chǎng)景優(yōu)先RTO,成分復(fù)雜或低濃度場(chǎng)景可結(jié)合生物法輔助。同時(shí)需加強(qiáng)源頭控制(如使用低VOCs原料),并定期維護(hù)設(shè)備(如更換活性炭、清洗沸石轉(zhuǎn)輪),確保長(zhǎng)期穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。
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