1. スプレー塗装廃ガスの生成と主な成分
塗装工程は、機械、自動車、電気機器、家電製品、船舶、家具などの産業で幅広く利用されている。
塗料原料――塗料は不揮発性成分と揮発性成分から構成され、不揮発性成分には塗膜物質と補助塗膜物質が含まれ、揮発性希釈剤は塗料を希釈するために使用され、滑らかで美しい塗膜表面を実現する目的を達成する。
塗装工程では主に塗料ミストと有機廃ガスによる汚染が発生します。塗料は高圧下で粒子状になり、噴霧時に塗料の一部が噴霧面に到達せず、気流とともに拡散して塗料ミストを形成します。有機廃ガスは希釈剤の揮発によるもので、有機溶剤は塗料表面に付着せず、塗料と硬化工程で有機廃ガスが放出されます（報告されている揮発性有機化合物は数百種類あり、それぞれアルカン、オレフィン、芳香族化合物、アルコール、アルデヒド、ケトン、エステル、エーテルなどの化合物に分類されます）。
2. 自動車塗装排気ガスの発生源と特性
自動車塗装工場では、ワークピースに対して塗装前処理、電気泳動、スプレー塗装を行う必要があります。塗装工程には、スプレー塗装、流動、乾燥が含まれ、これらの工程では有機性廃ガス（VOC）やスプレーが発生するため、スプレー塗装室の廃ガス処理を行う必要があります。
（１）塗装室からの排ガス
スプレー作業環境を維持するために、労働安全衛生法の規定に従い、スプレー室内の空気は連続的に交換する必要があり、空気交換速度は（0.25〜1）m/sの範囲内に制御する必要があります。排気ガスの主な成分はスプレー塗料の有機溶剤であり、その主な成分は芳香族炭化水素（3つのベンゼンと非メタン炭化水素）、アルコールエーテル、エステル有機溶剤です。スプレー室の排気量が非常に大きいため、排出される有機廃ガスの総濃度は非常に低く、通常は約100 mg/m3です。さらに、塗装室の排気には、完全に未処理の塗料ミストが少量含まれていることがよくあります。特に、ドライペイントスプレー捕集スプレー室では、排気中の塗料ミストが廃ガス処理の障害となる可能性があるため、廃ガス処理には前処理が必要です。
（２）乾燥室からの排ガス
塗装後、乾燥前に空気を流し、湿潤塗膜中の有機溶剤を乾燥過程で揮発させることで、室内空気中の有機溶剤の集積爆発事故を防ぐため、室内空気は連続的に循環させ、空気速度は一般的に約0.2m/sに制御する。排気ガス組成は塗装室の排気ガス組成と同じであるが、塗料ミストは含まず、有機廃ガスの総濃度は塗装室よりも高く、排気量に応じて、一般的に塗装室の排気ガス濃度は約2倍で、300mg/m3に達する。通常は塗装室の排気ガスと混合後、集中処理される。さらに、塗装室、表面塗装排水循環プールからも同様の有機廃ガスを排出する必要がある。
（３）D排気ガスを燃やす
乾燥廃ガスの組成はより複雑で、有機溶剤、可塑剤や樹脂モノマーなどの揮発性成分に加え、熱分解生成物や反応生成物も含まれる。電気泳動プライマーと溶剤系トップコートの乾燥では排ガスが発生するが、その組成と濃度には大きな違いがある。
※スプレー塗料の排気ガスの危険性：
分析の結果、スプレー室、乾燥室、塗料混合室、および上面塗装排水処理室からの排ガスは低濃度かつ流量が大きく、汚染物質の主成分は芳香族炭化水素、アルコールエーテル、およびエステル系有機溶剤であることがわかった。「大気汚染総合排出基準」によれば、これらの排ガスの濃度は一般的に排出限度内である。基準の排出率要件に対応するため、ほとんどの自動車工場は高所排出方式を採用している。この方式は現在の排出基準を満たすことができるものの、排ガスは基本的に未処理の希釈排出物であり、大型車体塗装ラインから排出されるガス状汚染物質の総量は数百トンにも達する可能性があり、大気に非常に深刻な害を及ぼす。
有機溶剤であるベンゼン、トルエン、キシレンなどの塗料の霧は強力な毒性溶剤であり、作業場の空気中に拡散し、作業員が呼吸器を吸入すると、急性および慢性中毒を引き起こす可能性があります。主に中枢神経系と造血系に損傷を与え、ベンゼン蒸気の高濃度（1500 mg/m3以上）を短時間吸入すると再生不良性貧血を引き起こす可能性があり、低濃度のベンゼン蒸気を頻繁に吸入すると、嘔吐や錯乱などの神経症状を引き起こす可能性があります。
※スプレー塗装およびコーティングにおける排ガス処理方法の選定：
有機物処理方法を選択する際には、一般的に、有機汚染物質の種類と濃度、有機物の排気温度と排出流量、粒子状物質含有量、および達成すべき汚染物質制御レベルといった要素を考慮する必要があります。
1S室温での塗装処理
塗装室、乾燥室、塗料混合室、上塗り廃液処理室からの排ガスは、低濃度で流量の多い室温排ガスであり、主な汚染物質は芳香族炭化水素、アルコール、エーテル、エステル系有機溶剤です。GB16297「大気汚染総合排出基準」によれば、これらの排ガスの濃度は一般的に排出限度内です。基準の排出率要件に対応するため、ほとんどの自動車工場は高所排出方式を採用しています。この方式は現在の排出基準を満たすことができますが、排ガスは基本的に未処理の希釈排出であり、大型車体塗装ラインから排出されるガス状汚染物質の総量は数百トンにも達する可能性があり、大気に非常に深刻な害を及ぼします。
排気ガス汚染物質の排出量を根本的に削減するために、いくつかの排気ガス処理方法を組み合わせて処理することができますが、大風量での排気ガス処理のコストは非常に高くなります。現在、海外でより成熟した方法は、まず濃縮（吸着脱着ホイールで総量を約15倍に濃縮）して処理対象の総量を減らし、次に濃縮された廃ガスを分解処理する方法です。中国にも同様の方法があり、まず低濃度、室温でのスプレー塗装廃ガスに対して吸着法（活性炭またはゼオライトを吸着剤として使用）で吸着し、高温で脱着した後、濃縮された廃ガスを触媒燃焼または再生熱燃焼法で処理します。低濃度、常温でのスプレー塗装廃ガスの生物処理法が開発中ですが、国内技術は現状では成熟していませんが、注目に値します。塗料廃ガスによる公衆衛生上の汚染を真に軽減するためには、静電回転カップなどの手段を用いて塗料の利用率を向上させること、水性塗料やその他の環境保護塗料を開発することなど、発生源からの解決も必要となる。
2D乾燥廃ガス処理
乾燥廃ガスは中～高濃度の高温廃ガスであり、燃焼法による処理に適しています。燃焼反応には、時間、温度、攪拌という3つの重要なパラメータ、すなわち3T条件があります。廃ガス処理の効率は、本質的に燃焼反応の十分度であり、燃焼反応の3T条件制御に依存します。RTOは、燃焼温度（820～900℃）と滞留時間（1.0～1.2秒）を制御し、必要な攪拌（空気と有機物が十分に混合される）を確保できるため、処理効率は99%に達し、廃熱率が高く、運転エネルギー消費量が低くなります。日本と中国のほとんどの自動車工場では、通常、RTOを使用して乾燥（プライマー、中間塗料、トップコート乾燥）排ガスを集中処理しています。例えば、東風日産乗用車花都塗装ラインでは、RTOによる塗装乾燥排ガスの集中処理が非常に効果的で、排出規制の要件を完全に満たしています。しかし、RTO廃ガス処理装置は初期投資額が高額であるため、少量の廃ガスを処理する場合には経済的ではない。
完成した塗装生産ラインにおいて、追加の排ガス処理装置が必要な場合、触媒燃焼システムと再生式熱燃焼システムを使用できます。触媒燃焼システムは、投資額が少なく、燃焼エネルギー消費量も少ないという利点があります。
一般的に言えば、/ を触媒として使用すると、ほとんどの有機廃ガスの酸化温度を約 315 ℃ まで下げることができます。触媒燃焼システムは、一般的な乾燥廃ガスの処理に使用でき、特に電気加熱を使用する乾燥電源に適していますが、既存の問題は、触媒の被毒による故障をどのように回避するかです。一部のユーザーの経験から、一般的な表面塗装乾燥廃ガスの場合、廃ガスのろ過などの対策を増やすことで、触媒の寿命を 3 ～ 5 年確保できます。電気泳動塗装乾燥廃ガスは触媒の被毒を引き起こしやすいため、電気泳動塗装乾燥廃ガスの処理には、触媒燃焼の使用に注意する必要があります。東風商用車ボディ塗装ラインの廃ガス処理および変換プロセスでは、電気泳動プライマー乾燥廃ガスは RTO 法で処理され、トップペイント乾燥廃ガスは触媒燃焼法で処理され、使用効果は良好です。
※スプレー塗装排ガス処理プロセス：
塗装産業の排ガス処理方式は、主に塗装室の排ガス処理、家具工場の排ガス処理、機械製造業の排ガス処理、ガードレール工場の排ガス処理、自動車製造業および自動車4Sショップの塗装室の排ガス処理に用いられます。現在、凝縮法、吸収法、燃焼法、触媒法、吸着法、生物法、イオン法など、様々な処理方法があります。
1. W水噴霧法＋活性炭吸着・脱着＋触媒燃焼
スプレータワーを使用して塗料ミストと水溶性物質を除去し、乾燥フィルターでろ過した後、活性炭吸着装置で活性炭が吸着しきったら、ストリッピング（蒸気ストリッピング、電気加熱、窒素ストリッピングなどのストリッピング方法）を行い、ストリッピングガス（濃度が数十倍に増加）をストリッピングファンで触媒燃焼装置に送り込み、燃焼させて二酸化炭素と水にし、排出する。
2. W水噴霧＋活性炭吸着・脱着＋凝縮回収法
スプレータワーを使用して塗料ミストと水溶性物質を除去し、乾燥フィルターでろ過した後、活性炭吸着装置で活性炭が吸着しきったら、ストリッピング（蒸気ストリッピング、電気加熱、窒素ストリッピングによるストリッピング方法）を行い、処理後に排ガス吸着濃縮凝縮を行い、凝縮液から貴重な有機物を分離回収します。この方法は、高濃度、低温、低風量の排ガス処理に使用されます。しかし、この方法は投資、エネルギー消費、運転コストが高く、スプレー塗装排ガス「三ベンゼン」などの排ガス濃度は一般的に300 mg/m3以下で、低濃度、風量が大きい（自動車製造塗装工場の風量は100000を超えることが多い）ため、自動車塗装排ガスの有機溶剤組成のため、溶剤のリサイクルが困難で、二次汚染が発生しやすいため、塗装の排ガス処理では一般的にこの方法は使用されません。
3. Wガス吸着法
スプレー塗装廃ガス処理の吸着は化学吸着と物理吸着に分けられますが、「3つのベンゼン」廃ガスの化学活性は低いため、一般的に化学吸着は使用されません。物理吸収液は揮発性が低く、加熱、冷却、再利用の分析飽和吸収において親和性の高い成分を吸収します。この方法は空気置換、低温、低濃度で使用されます。設置が複雑で投資額が大きく、吸収液の選択がより困難で、2つの汚染があります。
4. A活性炭吸着＋UV光触媒酸化装置
（１）活性炭による有機ガスの直接吸着により、95％の浄化率を達成。装置がシンプルで、投資額が少なく、操作が簡単だが、活性炭を頻繁に交換する必要があり、汚染物質の濃度が低く、回収できない。（２）吸着方法：活性炭による有機ガスの吸着、活性炭飽和空気脱着および再生。
5.A活性炭吸着＋低温プラズマ装置
活性炭吸着を最初に行い、次に低温プラズマ装置で廃ガスを処理して、処理基準のガスを排出します。イオン法は、プラズマ（IONプラズマ）を使用して有機廃ガスを分解し、悪臭を除去し、細菌やウイルスを殺し、空気を浄化するハイテク国際比較法であり、国内外の専門家は21世紀の4大環境科学技術の1つと呼んでいます。この技術の鍵は、高電圧パルス媒体ブロック放電によって大量の活性酸素イオン（プラズマ）の形でガスを活性化し、OH、HO2、Oなどのあらゆる種類の活性フリーラジカルを生成し、ベンゼン、トルエン、キシレン、アンモニア、アルカンなどの有機廃ガスを分解、酸化などの複雑な物理化学反応を起こし、副産物は無毒で、二次汚染を回避します。この技術は、エネルギー消費が極めて少なく、スペースが小さく、操作とメンテナンスが簡単で、特にさまざまな成分ガスの処理に適しています。
B簡単な要約：
現在、市場には様々な処理方法がありますが、国や地域の処理基準を満たすために、通常は複数の処理方法を組み合わせて廃ガスを処理し、実際の処理プロセスに合わせて処理方法を選択します。
投稿日時：2022年12月28日
