我國(guó)是*大的汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)國(guó)之一，2011年汽 車(chē)產(chǎn)量接近產(chǎn)量的1/4。汽車(chē)噴涂作業(yè)是汽車(chē) 制造行業(yè)的關(guān)鍵污染環(huán)節(jié)。我國(guó)多數(shù)傳統(tǒng)汽車(chē)制造 企業(yè)仍在采用溶劑型涂料，其中的主要成分——有機(jī) 溶劑和稀釋劑不屬于成膜物質(zhì)，*終均以大氣污染物 的形式進(jìn)人環(huán)境。汽車(chē)行業(yè)排放的揮發(fā)性有機(jī)物 (VOCs) 包括苯系物、醇類(lèi)、酯類(lèi)、酮類(lèi)等。國(guó)家大氣 污染防治相關(guān)規(guī)劃已明確提出，在重點(diǎn)區(qū)域新建排放 VOCs的項(xiàng)目應(yīng)實(shí)行污染物排放減量替代， 實(shí)現(xiàn)增產(chǎn) 減污。就汽車(chē)涂裝行業(yè)而言，可從使用環(huán)保涂料、提 高工藝水平、優(yōu)化噴涂廢氣凈化技術(shù)等3方面著手， 實(shí)現(xiàn)VOCs的減排。 汽車(chē)噴涂VOCs產(chǎn)生環(huán)節(jié)及特征 傳統(tǒng)汽車(chē)涂裝工藝(采用溶劑漆)為：中涂一烘 干一底色漆一罩光漆(或兩道本色面漆)一烘干。在 噴涂工段，汽車(chē)車(chē)身依次進(jìn)入噴漆室、流平室、烘干 室。每個(gè)工序均有VOCs排放， 噴漆室、流平室及烘 干室的VOCs產(chǎn)生量比例大致為60%、15%~25%和 25%~15%1 噴漆室廢氣主要污染物為未附著至工件表面的 漆霧和VOCs。多數(shù)企業(yè)采取水旋或其他濕式噴漆室 去除漆霧， VOCs去除效果十分有限。為保證工件質(zhì) 量，控制氣流不返混，噴漆室通常采用上進(jìn)下排的氣流組織方式，斷面風(fēng)速通?？刂圃?.25~0.5m/s，其 他工藝條件為：溫度22~27℃，濕度60%~80%。因 此，噴漆室廢氣的特點(diǎn)是廢氣量大、濕度大且含一定 的霧滴(其中漆霧不超過(guò)1mg/m*) 、VOCs濃度低(人 工噴涂段在100mg/m³以下，機(jī)器人段為100~ 200mg/m')。 流平室風(fēng)速一般控制在0.1m/s以下，主要是保 證工件表面的成膜條件，其他參數(shù)與噴漆室相同。因 此， 流平室的主要污染物是VOCs， 濃度較噴漆室 略高。 烘干室廢氣的有機(jī)物(醇類(lèi)、酯類(lèi)、醚類(lèi)、酮類(lèi)、二 甲苯等)總濃度一般在2500mg/m左右，屬中高濃 度、高溫廢氣， 可采用燃燒法進(jìn)行處理， 將VOCs轉(zhuǎn)化 為CO，和H，O121。 目前，在國(guó)內(nèi)汽車(chē)行業(yè)，由于噴漆室、流平室廢氣 量大、VOCs濃度低， 絕大多數(shù)企業(yè)未采取處理措施， 而是直接通過(guò)幾十米高的排氣筒進(jìn)行排放。也就是 說(shuō)， 汽車(chē)噴涂行業(yè)約70%的VOCs均未經(jīng)處理直接進(jìn) 人大氣環(huán)境。 2 汽車(chē)噴涂VOCs減排途徑 2.1 使用環(huán)保型涂料 汽車(chē)涂料主要有溶劑型、水性、粉末涂料3種類(lèi) 型。溶劑型涂料的溶劑以甲苯、二甲苯、酯、醇、醚、酮 為主，溶劑占涂料的比重一般在40%~60%，*終均 以VOCs的形式進(jìn)人環(huán)境。水性涂料的溶劑以水為 主，而有機(jī)溶劑含量較低，約占涂料比重的5%~ 15%。粉末涂料顧名思義為粉末狀涂料，由聚合物、顏料和添加劑組成，噴涂過(guò)程過(guò)噴的涂料可回收再利 用， 在成膜過(guò)程中VOCs產(chǎn)生量極少。一般來(lái)講， 同 等面積、同等厚度的涂層， 使用水性涂料的VOCs排 放量較使用溶劑型涂料可降低約70%，使用粉末涂 料排放的VOCs量大大低于水性涂料。 以國(guó)內(nèi)某大型合資汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)為例，2005年 建成投產(chǎn)的原涂裝車(chē)間采用三涂層涂裝工藝，均為溶 劑型涂料。污染源監(jiān)測(cè)表明，其噴漆室非甲烷總烴 (由于我國(guó)尚未頒布全國(guó)性的VOCs排放標(biāo)準(zhǔn)， 僅部 分省頒布了地方性排放標(biāo)準(zhǔn)，故國(guó)內(nèi)汽車(chē)行業(yè)仍普遍 以監(jiān)測(cè)非甲烷總烴來(lái)表征廢氣中揮發(fā)性有機(jī)物的排 放)產(chǎn)生量為42kg/h，其中二甲苯為38kg/h。而 2011年建成投產(chǎn)的新涂裝車(chē)間也采用三涂層工藝， 中涂和底色漆采用水性涂料，罩光漆采用溶劑型涂 料，且兩個(gè)車(chē)間產(chǎn)能相同。污染源監(jiān)測(cè)表明，新涂裝 車(chē)間噴漆室非甲烷總烴產(chǎn)生量為26kg/h，其中二甲 苯為8kg/h。使用水性涂裝工藝后，非甲烷總烴減少 了40%，二甲苯減少了近79%。 使用溶劑型涂料，一輛涂裝面積為80m²的普 通轎車(chē)的VOC產(chǎn)生量在10kg左右， 平均為 125g/m²01.歐盟規(guī)定，新建汽車(chē)涂裝車(chē)間車(chē)身單 位面積VOCs產(chǎn)生量不高于45g/m； 德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)為不 高于35g/m；我國(guó)《清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)汽車(chē)制造業(yè)(涂 裝) 》(HJ/T 293―2006) 提出的VOCs產(chǎn)生指標(biāo)如 表1所示。

 

近幾年，歐盟國(guó)家新建生產(chǎn)線全部采用水性中涂 和水性底色漆，罩光漆已開(kāi)始采用水性清漆和粉末清 漆，個(gè)別生產(chǎn)線全部采用粉末涂裝。在北美，新建生 產(chǎn)線主要使用水性中涂或粉末中涂，底色漆使用水性 漆41。在國(guó)內(nèi)，近10年新建汽車(chē)生產(chǎn)線總體上均采 用水性中涂和水性底色漆，罩光漆仍采用溶劑型漆， 整車(chē)涂裝尚無(wú)使用粉末型涂料的案例。因此，與歐盟 和北美區(qū)域的一些國(guó)家相比，我國(guó)汽車(chē)行業(yè)涂料的整 體環(huán)保水平仍有待提高。

就水性涂料而言，使用成本高、涂刷要求高、生產(chǎn) 改造難度大，是阻礙其在汽車(chē)涂裝行業(yè)廣泛推廣的3 大原因。就粉末涂料而言，汽車(chē)粉末涂料不能像液體 涂料那樣可以迅速換色，雖物理和化學(xué)性能很好，但 涂層外觀平整性、光滑性和光澤等尚不能與溶劑型涂 料相媲美，造成粉末涂料難以推廣。國(guó)外公司研究起 步較早，粉末涂料已廣泛用于底漆噴涂；在面漆噴涂 方面， 一種基于GMA(甲基丙烯酸縮水甘油酯) 、用脂 肪酸或酸酐固化的丙烯酸粉末涂料已在美國(guó)某汽車(chē) 生產(chǎn)線中投人使用，將其噴涂在車(chē)身表面后具有異常 平整的涂膜外觀和優(yōu)良的耐久性，已接近汽車(chē)面 漆要求。隨著我國(guó)對(duì)VOCs等大氣污染物重視程 度的提升，汽車(chē)行業(yè)涂料環(huán)保化是必經(jīng)之路，各企業(yè) 必須積極改進(jìn)汽車(chē)用涂料，以期實(shí)現(xiàn)整個(gè)行業(yè)的 VOCs減排。 2.2 提高噴涂工藝水平 涂裝工藝水平?jīng)Q定涂料的有效利用水平。涂裝 工藝*，涂料利用率高，則過(guò)噴漆霧少、廢氣污染 物排放量??；反之，則過(guò)噴漆霧量大、廢氣污染物排 放量大。汽車(chē)涂裝企業(yè)如果采用機(jī)械人自動(dòng)仿形、 靜電旋杯噴涂，則出漆量及噴涂圖形可根據(jù)車(chē)身的 不同位置調(diào)整到*佳狀態(tài)。采用大容量低壓噴槍、 無(wú)氣噴槍等*噴槍?zhuān)墒雇苛侠寐侍岣叩?70%，甚至90%以上，物料流失率低，廢氣污染物排 放量大大減少(o。另外，在確保涂裝質(zhì)量不顯著改變的前提下，通 過(guò)調(diào)整和簡(jiǎn)化涂裝工藝，將大大節(jié)省資源、能源消耗， 同時(shí)減少VOCs排放。傳統(tǒng)涂裝工藝一般為3C2B， 包括中涂一烘干一底色漆一罩光漆一烘干幾個(gè)主要 步驟。目前，在傳統(tǒng)工藝的基礎(chǔ)上，先后出現(xiàn)了日本 馬自達(dá)公司的3C1B涂裝工藝、杜邦公司的2C1B涂 裝工藝、BASF公司的雙底色工藝等。具體介紹如下： (1)3C1B工藝即在3C2B工藝基礎(chǔ)上取消中涂 烘干工序，其總涂層(磷化膜+電泳膜+中涂+底色 漆+清漆)厚度為76~92um，較3C2B工藝減少了約 10um， 在降低成本的同時(shí)， 減少VOCs排放量達(dá)45% 以上[a。 (2)2C1B工藝即二涂層工藝，通過(guò)取消中涂噴漆 和中涂烘干工序，改善底漆和面漆的機(jī)械性能、耐候 性能和表面裝飾性能，達(dá)到“三涂層涂裝工藝”的功 能。2C1B工藝的總涂層厚度為69~85jm，較3C2B工藝減少了約17um，進(jìn)一步降低了成本、減少了 VOCs排放量。 (3)雙底色漆涂裝工藝是將正常的中涂層取消， 將原來(lái)的一道底色漆設(shè)計(jì)為兩涂層，為了達(dá)到和正常 工藝相同的耐候性能，在底色漆中加人吸收紫外線的 組分，在罩光漆中加人抗紫外線的組分。采用雙底色 漆涂裝工藝的VOCs排放量較傳統(tǒng)工藝可減少30% 以上a1。 綜上所述，涂裝工藝的改進(jìn)可從采用全自動(dòng)噴 涂、采用靜電旋杯噴涂、簡(jiǎn)化涂裝工藝等方面著手，由 于降低了過(guò)噴漆霧和涂層厚度，可大大減少?lài)娡孔鳂I(yè) 中VOCs的產(chǎn)生量， 達(dá)到減排目的。目前， 國(guó)內(nèi)主要 有南京福自達(dá)涂裝線采用3C1B工藝，一汽大眾 成都三廠涂裝線采用2C1B工藝。但總體來(lái)看，國(guó)內(nèi) 采用簡(jiǎn)化涂裝工藝的汽車(chē)廠家還不夠普及。

2.3 優(yōu)化噴涂廢氣治理技術(shù) 汽車(chē)噴涂行業(yè)的VOCs排放源點(diǎn)主要包括噴漆 室廢氣、流平室廢氣、烘干室廢氣等。國(guó)內(nèi)汽車(chē)行業(yè) 從降低成本角度考慮，絕大多數(shù)企業(yè)將噴漆室廢氣、 流平室廢氣統(tǒng)一收集后直接排放， 而未對(duì)VOCs進(jìn)行 有效處理。其噴漆室廢氣實(shí)際上屬于稀釋排放，一條 大型車(chē)身涂裝線每年排放的VOCs總量可能高達(dá)數(shù) 百?lài)?，?duì)大氣造成的危害非常嚴(yán)重。對(duì)于烘干室廢 氣， 普遍采取燃燒處理， 治理方法有催化燃燒法(CIU 法) 、回收式熱力燃燒法(TAR法) 和蓄熱式熱力燃燒 法(R TO法) 等”， 對(duì)烘干廢氣中VOCs的去除率達(dá) 95%~99%，并且有的方法還可實(shí)現(xiàn)廢熱回收利用。 因此， 烘干室廢氣*終進(jìn)人大氣的VOCs排放量遠(yuǎn)遠(yuǎn) 低于噴漆室廢氣，不足噴漆室廢氣的1%。 在國(guó)內(nèi)汽車(chē)涂裝行業(yè)尚不能*采用環(huán)保型水 性涂料或粉末涂料的狀況下，要大幅度降低噴涂環(huán)節(jié)的VOCs排放量， 應(yīng)逐步加大環(huán)保投人， 引進(jìn)技術(shù)或自主研發(fā)*方法，對(duì)噴漆室、流平室廢氣 進(jìn)行有效處理，而不是直接排放。借鑒國(guó)外涂裝企業(yè) 對(duì)噴漆室和流平室廢氣的處理經(jīng)驗(yàn)，可采用吸附法處 理，即先利用吸附材料(如活性炭、沸石)將氣體或蒸 汽吸附在其表面，隨后進(jìn)行熱解吸，使有機(jī)廢氣濃縮 10~15倍，再對(duì)濃縮廢氣采用催化燃燒或蓄熱式熱 力燃燒的方法進(jìn)行處理。 

目前， 我國(guó)已經(jīng)明確了VOCs減排目標(biāo)， 針對(duì)汽 車(chē)噴涂行業(yè)，應(yīng)推廣使用環(huán)保性涂料(如水性涂料和 粉末型涂料)、改進(jìn)噴涂工藝，降低有機(jī)溶劑的使用 量。需要特別注意的是，考慮成本問(wèn)題，我國(guó)汽車(chē)涂 裝行業(yè)絕大多數(shù)企業(yè)均未對(duì)噴漆室廢氣和流平室廢 氣進(jìn)行*處理，而是直接排放，建議借鑒 治理經(jīng)驗(yàn)，逐步試行噴漆廢氣的濃縮、燃燒處理技術(shù)， 大力削減該行業(yè)VOCs排放水平。