1. スプレー塗料廃ガスの生成と主成分
塗装プロセスは、機械、自動車、電気機器、家電製品、船舶、家具などの業界で広く使用されています。
塗料原料――塗料は不揮発性物質と揮発性物質で構成され、不揮発性物質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、滑らかで美しい塗装表面を実現します。
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。塗料は高圧の作用で粒子化し、塗装時に一部の塗料は塗装面に到達せず、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って発生し、有機溶剤は塗装面に付着せず、塗装および硬化工程で有機廃ガスが発生します (数百種類の揮発性有機化合物が報告されており、それぞれアルカン、アルカン類、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属します)。
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、塗装前処理、電気泳動、そしてワークピースへの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、流動塗装、乾燥が含まれますが、これらの工程では有機性廃ガス（VOC）とスプレー噴霧が発生するため、スプレー塗装室での廃ガス処理が必要です。
（１）スプレー塗装室からの廃ガス
労働安全衛生法の規定に基づき、塗装室内の空気は継続的に入れ替え、換気速度は（0.25～1）m/sの範囲内に制御する必要があります。排気ガスの主成分はスプレー塗料の有機溶剤であり、その主成分は芳香族炭化水素（ベンゼンと非メタンの全炭化水素）、アルコールエーテル、エステル系有機溶剤です。塗装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。また、塗装室の排気には、完全に処理されていない少量の塗料霧が含まれていることが多く、特に乾燥塗料スプレーを捕集する塗装室では、排気中の塗料霧が廃ガス処理の障害になる可能性があるため、廃ガス処理は必ず前処理する必要があります。
（２）乾燥室からの廃ガス
塗装面は、塗装後乾燥する前に空気を流す必要があります。塗装面には、乾燥過程で有機溶剤が揮発し、室内の空気中に有機溶剤が凝集して爆発事故が発生するのを防ぐためです。室内の空気は連続的に循環させ、風速は一般的に0.2m/s程度に制御します。排気ガスは塗装室の排気ガス組成と一致させますが、塗料ミストが含まれていないため、有機廃ガスの総濃度は塗装室より高く、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、300mg/m3に達することがあります。通常は集中処理後に塗装室の排気ガスと混合されます。また、塗装室、塗装汚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ります。
（3）D排気ガスを吸う
乾燥廃ガスの組成はより複雑で、有機溶剤、一部の可塑剤または樹脂モノマー、その他の揮発成分に加え、熱分解生成物、反応生成物も含まれています。電気泳動プライマーと溶剤型トップコート乾燥では排気ガスが発生しますが、その組成と濃度の差は大きくなっています。
※スプレー塗料の排気ガスの危険性:
分析結果から、塗装室、乾燥室、塗料混合室、塗装排水処理室から排出される廃ガスは濃度が低く流量が多く、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、エステル系有機溶剤であることが分かっています。「大気汚染総合排出基準」によると、これらの廃ガスの濃度は概ね排出限度内です。基準の排出速度要求に対応するため、多くの自動車工場では高高度排出方式を採用しています。この方式は現行の排出基準を満たすことができますが、廃ガスは基本的に未処理の希釈排出物であり、大型ボディ塗装ラインから排出されるガス汚染物質の総量は数百トンにも達することがあり、大気に非常に深刻な害を及ぼします。
有機溶剤であるベンゼン、トルエン、キシレンなどの塗料霧は毒性の強い溶剤で、作業場の空気中に放出され、作業員が呼吸器系に吸入すると急性および慢性中毒を引き起こし、主に中枢神経系と造血系の損傷を引き起こし、高濃度（1500 mg/m3以上）のベンゼン蒸気を短期的に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、錯乱などの神経症状を引き起こす可能性もあります。
※スプレー塗装およびコーティングの廃ガス処理方法の選択：
有機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、有機排気温度と排出流量、粒子状物質の含有量、達成する必要のある汚染物質制御レベルなどの要素を考慮する必要があります。
1S室温でのペイント処理
塗装室、乾燥室、塗料調合室、上塗り汚水処理室から排出される排ガスは、濃度が低く流量の多い常温排ガスであり、汚染物質の主な成分は芳香族炭化水素、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」によると、これらの排ガス濃度は概ね排出限度内です。この基準の排出速度要求に対応するため、多くの自動車工場では高高度排出方式を採用しています。この方式は現行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物であり、大型ボディ塗装ラインから排出される汚染物質の総量は数百トンに達することもあり、大気に非常に深刻な害をもたらします。
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併用して処理することができますが、高風量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）して処理総量を減らし、その後濃縮された廃ガスを破壊法で処理することです。中国にも同様の方法があり、まず吸着法（吸着剤として活性炭やゼオライト）を用いて低濃度、常温のスプレー塗料廃ガスを吸着し、高温ガス脱着と合わせて、濃縮された廃ガスを触媒燃焼や再生熱燃焼法で処理します。低濃度、常温のスプレー塗料廃ガスの生物学的処理法が開発中で、現段階では国内の技術はまだ成熟していませんが、注目に値します。塗装廃ガスによる公害を本当に減らすためには、静電回転カップなどの手段を利用して塗装の利用率を高めたり、水性塗料などの環境保護塗料を開発したりするなど、問題を発生源から解決する必要もあります。
2Dライニング廃ガス処理
乾燥廃ガスは中濃度・高濃度の高温廃ガスに属し、燃焼処理に適しています。燃焼反応には時間、温度、擾乱という3つの重要なパラメータがあり、3T条件で燃焼します。廃ガス処理効率は本質的に燃焼反応の十分な程度であり、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（1.0～1.2s）を制御し、必要な擾乱（空気と有機物が完全に混合されること）を確保することで、処理効率は最大99％に達し、廃熱効率が高く、運転エネルギー消費量が低いという利点があります。日本と中国の多くの日系自動車工場では、通常、RTOを使用して乾燥（プライマー、中塗り、上塗り乾燥）の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は、RTO集中処理による塗装乾燥排ガス処理を採用しており、その効果は非常に良好で、排出規制の要件を完全に満たしています。しかし、RTO 廃ガス処理装置は一度の投資額が高額であるため、廃ガス流量が少ない廃ガス処理には経済的ではありません。
完成したコーティング生産ラインに廃ガス処理装置を追加する必要がある場合、触媒燃焼システムと再生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です。
一般的に言えば、/プラチナを触媒として使用すると、ほとんどの有機性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処理に使用でき、特に電気加熱を使用した乾燥電源に適していますが、既存の問題は触媒中毒の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、一般的な表面塗料乾燥廃ガスの場合、廃ガスろ過などの対策を強化することで、触媒の寿命を3〜5年にすることができます。電気泳動塗料乾燥廃ガスは触媒中毒を引き起こしやすいため、触媒燃焼を使用して電気泳動塗料乾燥廃ガスを処理する場合は注意が必要です。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の廃ガスをRTO法で処理し、上塗り塗料乾燥の廃ガスを触媒燃焼法で処理しており、使用効果が良好です。
※スプレー塗装廃ガス処理プロセス：
スプレー塗装産業の廃ガス処理システムは、主にスプレー塗装室の廃ガス処理、家具工場の廃ガス処理、機械製造業の廃ガス処理、ガードレール工場の廃ガス処理、自動車製造および自動車4S工場のスプレー塗装室の廃ガス処理に用いられています。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、様々な処理プロセスがあります。
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、乾燥フィルターを通過させた後、活性炭吸着装置で活性炭を吸着し、その後ストリッピング（蒸気ストリッピング、電気加熱ストリッピング、窒素ストリッピングなどのストリッピング方法）し、ストリッピング後のガス（濃度は数十倍に増加）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、二酸化炭素と水に燃焼させて排出します。
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、乾燥フィルターに通した後、活性炭吸着装置などで活性炭を吸着し、ストリッピング（蒸気ストリッピング、電熱、窒素ストリッピングなどを用いたストリッピング方法）し、処理後の廃ガスを吸着濃縮して凝縮し、凝縮液から有用な有機物を分離回収します。 この方法は、高濃度、低温、低風量の廃ガス処理に用いられます。 しかし、この方法は投資額が大きく、エネルギー消費量や運転コストが高く、スプレー塗料の排ガス中の「三ベンゼン」などの排ガス濃度は通常300 mg/m3未満で、低濃度、大風量（自動車製造塗装工場の風量は10万以上）であり、また自動車塗装排気ガスには有機溶剤が配合されているため、溶剤のリサイクルが難しく、二次汚染を生じやすいため、塗装廃ガス処理では一般にこの方法が用いられません。
3. Wガス吸着法
スプレー塗料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、「三ベンゼン」廃ガスの化学活性が低いため、一般的には化学吸着は用いられません。物理吸着液は揮発性が低く、加熱、冷却、再利用に親和性の高い成分を吸着し、飽和吸収を分析できます。この方法は、空気置換、低温、低濃度に用いられます。設置が複雑で、投資額が大きく、吸着液の選択がより難しく、汚染リスクが2つあります。
4. A活性炭吸着＋UV光触媒酸化装置
（1）：活性炭に直接有機ガスを吸着し、95％の浄化率を達成し、設備が簡単で、投資が少なく、操作が便利ですが、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、回収できません。（2）吸着方法：活性炭で有機ガスを吸着し、活性炭が飽和した空気で脱着して再生します。
5.あ活性炭吸着＋低温プラズマ装置
まず活性炭で吸着した後、低温プラズマ設備で廃ガスを処理し、標準的なガス排出処理を行います。イオン法はプラズマを利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、空気を浄化する技術で、国際的に比較するとハイテクであり、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を通じて大量の活性酸素（プラズマ）の形で放電し、ガスを活性化して、OH、HO2、Oなどのさまざまな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、二次汚染を回避できるという特徴があります。 この技術は、エネルギー消費が極めて低く、スペースが小さく、操作とメンテナンスが簡単など、さまざまな成分ガスの処理に特に適しています。
Bリーフの要約:
現在、市場にはさまざまな処理方法があり、国や地方の処理基準を満たすために、通常はいくつかの処理方法を組み合わせて廃ガスを処理し、各自の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
