车身涂装的炭吸附及光催化降解VOC技术

近10年来，中国汽车高速发展。据中国汽车工业协会发布的数据表明，2013年，中国汽车产销分别为2211.68万辆和2198.41万辆，已连续5年蝉联，2014年国内汽车产销可望增长8%~10%。随着汽车工业的高速发展，在为广大汽车用户提供诸多便利的同时，也对交通和环境带来巨大的影响。在世界各地区，为和保护生态环境，相关法规陆续颁布实施，传统涂装工艺无法靠满足法规要求，这驱使了汽车涂装技术的创新和变革。从20世纪90年代初应用水性中涂和面漆开始，涂装材料、工艺、设备等相关的发展日新月异，使汽车涂装技术水平又迈上了一个新台阶。
　　汽车相关环保法规给汽车涂装带来诸多挑战，促使材料、工艺、设备等方面的，一批的正在普及应用。水性及高固体分涂料、紧凑工艺、全自动喷涂、干式漆雾过滤和热能回收等作为新一代标志性技术，已经成为汽车涂装技术发展的主流，推广应用。车身涂装的VOC排放而言，无论应用水性还是溶剂型涂料，都可以满足35g/㎡的控制标准要求。
　　典型挥发性污染物排放源可分为人为排放源(含固定源与移动源)及自然排放源(含生物源与非生物源)两大类。南京市无工业污染源的交通干道大气环境中VOCs的监测结果表明，在检出的140多种挥发性物中，苯系物和烯烃含量高，而且苯系物种类构成复杂，对人体健康危害较大。香港不同功能区大气中挥发性物的检测结果表明：香港大气中存在60多种VOCs，其主要成分是苯系物、烷烃和卤代烃，在检出的VOCs中有17种是有毒挥发性物，其主要成分是苯系物和氯代烃，且机动车尾气是香港大气中VOCs的主要来源。通过对2002年环境大气中挥发性化合物的人为来源进行研究，运用模型对各类污染源进行源解析，结果表明，各人为污染源的年平均贡献率分别为汽车尾气62%、汽油挥发9%、石油液化气10%、涂料6%、石油化工6%、未知源6%。
　　伴随着新型建筑装饰装修材料的大量引入和各种日用化工用品的消费，空气污染源已经由过去的以室外工业排放和汽车尾气为主，逐渐转变为以室内家具涂料装饰材料所释放的气体为主。世界卫生组织证实，一些大厦的室内空气比起户外空气污染要严重十至百倍以上。挥发性化合物对建筑物室内的环境污染调研结果表明调和漆、防锈漆和清漆3种涂料中油漆涂料释放VOCs的组分很多，定性实验共检出35种组分，其中24种组分对人体健康有   危害，19种组分具有“三致”效应。
　　VOCs多半具有光化学反应性，经由紫外光照射，VOCs会与大气中其它化学成分反应，形成二次污染物或化学活性强的中间产物，从而增加烟雾、臭氧的地表浓度对生态环境造成危害。由光化学反应所造成的烟雾，除了降低能见度外，所产生的臭氧、过氧乙酰硝酸酯(PAN)、过氧苯酰硝酸酯(PBN)物质可能造成呼吸系统等方面的   。
　　活性炭制备   、原料充足，具有耐热、、易   、不溶于水和溶剂等优点，因此成为目前处理的气体污染物的吸附剂，在处置VOC方面的主要应用是：吸附和负载催化剂后对VOC进行光催化降解。活性炭纳米管(CNTs)、活性炭纤维(ACF)都是近几年来研究比较热的吸附剂。而对活性炭改性，常用的方法有氧化、还原、负载杂原子和化合物等。
　　光催化降解VOC是一个新研究，活性炭应用于光催化主要是由于其能负载各种不同的光催化剂，从而有助于其对VOC进行催化降解。活性炭负载光催化剂的类型有：TiO2、MnO2、ZnO及其他金属离子，利用TiO2纳米粒子光催化氧化污染物是环境污染控制研究的热点。TiO2可以将污染物降解为CO2和H2O，不会带来二次污染，同时可逐步提高对光源的利用，有实际应用潜力。由于活性炭同时也具有吸附性能，所以在处理VOC时效果要比普通的催化剂载体好。
　　活性炭吸附塔吸附及光催化降解VOC技术，由于目前的光催化剂光敏性不是很好，无法在可见光下进行的物降解。在今后，   先需具有高选择性或强针对性的痕量有毒物的光催化方法以及能够活化分子氧的光催化体系；其次，加强在能量转化形式和增大催化剂的捕光能力上的研究，使其不再制约光催化的实际应用。
　　与欧美日等汽车工业发达相比，我国汽车涂装总体上已经与世界水平接轨，但发展不均衡，世界和落后的涂装线同时存在。汽车涂装技术水平而言，独资和合资优于自主，轿车优于商用车、客车，整车优于总成和零部件；汽车涂装相关行业自主创新能力和水平落后。涂装关键材料、装备、工具及仪器仪表基本依赖或由境内的独/合资企业提供；涂装工厂节能环保水平落后。除个别合资汽车公司近两年建成的新涂装车间在生态效率方面   外，普遍落后于欧、美、日等发达；强制的环保法规在紧跟欧洲水平，正在陆续出台。在制定相关法规时，关注整车涂装的同时，   要关注总成和零部件涂装。零部件涂装，不仅相对落后，单位涂装面积三废排放远高于整车涂装。配合节能、环保等法规的实施，建立强制的涂装行业相关规范，   落后和低水平涂装工厂的建设，尤其在环保方面。