前言

增塑劑是PVC人造革生產(chǎn)中的關(guān)鍵成分,是PVC軟質(zhì)制品的物理性能影響最大的助劑。增塑劑決定著增塑糊的流變行為,可改善加工性能,并賦予PVC制品彈性和柔韌性。PVC是一種強(qiáng)極性聚 合物,分子間的強(qiáng)作用力不僅使PVC加工性能差, 而且制品堅(jiān)硬,缺乏柔韌性。在配方中加入適量增塑劑后,增塑劑分子可以插入到PVC分子中,使PVC分子間距增大,削弱其分子間作用力,降低PVC增塑糊粘度和塑化溫度,使PVC樹(shù)脂更易加工,制品質(zhì)量?jī)?yōu)良[1]。

目前,使用的增塑劑品種主要有:①DOP增塑劑(鄰苯二甲酸二(2-乙基)己酯);②DINP增塑劑 (鄰苯二甲酸二異壬酯);③DOA增塑劑[己二酸二 (2-乙基)己酯];④環(huán)氧大豆油。其中 DOP為通用 級(jí)增塑劑,適用各種加工,為最常用的增塑劑。在各種增塑劑的配方中,其用量在80%以上,而DOP的毒性相對(duì)來(lái)說(shuō),又比其他三種增塑劑要大。因此 PVC人造革生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的增塑劑廢氣中的主要污染物為DOP增塑劑。

DOP是一種對(duì)人體有潛在危害的物質(zhì)。美國(guó) 和歐盟已先后禁止銷(xiāo)售供3歲以下兒童使用的、放入口中的PVC軟塑料玩具及兒童用品,包括6種鄰 苯二甲酸酯類(lèi)增塑劑中的一種或多種:DINP、DOP、 DBP、 DIDP、DNOP、BBP。另外,美國(guó)環(huán)境保護(hù)局還 停止了6種新的鄰苯二甲酸酯的工業(yè)生產(chǎn),DOP只限于在高含水量的食品包裝中使用,肉類(lèi)包裝必須 用其他無(wú)毒增塑劑代替,以防DOP對(duì)人體的危害。因此對(duì)PVC人造革生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的增塑劑有機(jī)廢氣進(jìn)行有效治理,并確保污染物排放總量的最小化,則是眾多PVC人造革生產(chǎn)企業(yè)必須予以高度重視的現(xiàn)實(shí)環(huán)境問(wèn)題。

經(jīng)過(guò)資料檢索,目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有增塑劑有機(jī)廢 氣治理方面的文獻(xiàn)報(bào)道,筆者認(rèn)為,這主要與我國(guó)的《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB16297-1996)以及 地方標(biāo)準(zhǔn)均沒(méi)有將增塑劑類(lèi)有機(jī)物列入控制排放的污染物有關(guān)。本文在實(shí)際工程的基礎(chǔ)上對(duì)增塑劑有機(jī)廢氣的處理方法、污染物類(lèi)別、污染物去除效率等方面進(jìn)行了研究。

1　PVC人造革生產(chǎn)工藝及廢氣產(chǎn)生情況

國(guó)內(nèi)某大型PVC人造革生產(chǎn)企業(yè)(外資企業(yè) 的工藝流程及廢氣產(chǎn)生情況如圖1所示。

各類(lèi)原料(PVC粉、DOP等增塑劑、碳酸鈣)經(jīng) 過(guò)輸送及磅秤計(jì)量后,下料到高速混合攪拌機(jī)中進(jìn)行高度物理混合,增塑劑初步滲入到PVC粉中,此 時(shí)下料的過(guò)程中會(huì)有少許PVC粉從軟連接中漏出 (濃度非常低)。

物料從混合機(jī)出來(lái)后進(jìn)入萬(wàn)馬力機(jī),此時(shí)加入色料,進(jìn)行高低壓剪切、進(jìn)一步攪拌、膠合混煉,DOP等增塑劑充分滲入到PVC粉體中,讓其發(fā)泡膠合, 此時(shí)半成品為熔融態(tài)膠體。該工序中會(huì)因機(jī)器泄漏及翻板門(mén)打開(kāi),有PVC粉揚(yáng)起,采用鼓風(fēng)機(jī)排走。

萬(wàn)馬力機(jī)下料到A軋輪機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步膠合、混煉、擠壓,再運(yùn)輸?shù)紹軋輪機(jī)進(jìn)行保溫混煉,由于開(kāi)煉(物料露于空氣中)的緣故,該工序會(huì)有較大量的增塑劑廢氣產(chǎn)生,總質(zhì)量濃度約80.2 mg/m3,經(jīng)風(fēng)機(jī)將增塑劑廢氣吸走,在車(chē)間外的靜電回收裝置進(jìn)行回收處理,效率為95%左右。

料再經(jīng)膠布機(jī)進(jìn)行壓延成型,并接合上糊機(jī) 來(lái)的基布。壓延中也會(huì)有較大量的增塑劑析出蒸發(fā),也經(jīng)過(guò)風(fēng)機(jī)將DOP吸走于車(chē)間外靜電回收裝置進(jìn)行回收處理,效率為95%左右。此時(shí)膠布已經(jīng)成型。成型后的膠布再經(jīng)發(fā)泡爐進(jìn)行發(fā)泡,此時(shí)操作 溫度達(dá)200℃以上,整套系統(tǒng)密封,會(huì)有大量的增塑劑析出蒸發(fā),總質(zhì)量濃度約 240.6 mg/m3,同樣使用 風(fēng)機(jī)吸走,并通過(guò)靜電回收設(shè)備處理。

發(fā)泡后的膠布最后經(jīng)過(guò)壓花、研磨、印刷處理機(jī)、卷取,最終得到產(chǎn)品。該工序沒(méi)有增塑劑污染物蒸發(fā)。

PVC人造革生產(chǎn)工藝條件及廢氣污染物的產(chǎn) 生情況詳見(jiàn)表1。

2　增塑劑有機(jī)廢氣治理工藝選擇及說(shuō)明

2.1　增塑劑廢氣處理工藝比較及流程選擇

由于我國(guó)的《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 16297-1996)以及地方標(biāo)準(zhǔn)均沒(méi)有將增塑劑類(lèi)的污染物列入控制排放的污染物,所以只能籠統(tǒng)地以粉塵濃度來(lái)控制污染物的排放。

PVC 人造革生產(chǎn)車(chē)間產(chǎn)生的增塑劑有機(jī)廢氣, 其中主要污染物為粉塵、DOP、DINP、DOA、ESO,這 些廢氣的溫度在80~90℃之間,污染物的性質(zhì)類(lèi)似于廚房的油煙。因此本次實(shí)際廢氣處理工程是在參照油煙廢氣處理技術(shù)的基礎(chǔ)上而最終確定處理工藝的。目前處理油煙廢氣主要有5種處理技術(shù)[2,3]。

(1)靜電法治理技術(shù)

這種方法的原理與靜電除塵器原理相同,利用 電場(chǎng)力去除油煙中的顆粒物和揮發(fā)性有機(jī)物質(zhì)。其基本過(guò)程包括氣體分子電離、油霧粒子荷電、荷電粒 子在電場(chǎng)力作用下向極板運(yùn)動(dòng),并最終達(dá)到極板,從而達(dá)到與氣體相分離以及清理極板的目的。靜電型油煙凈化器如設(shè)計(jì)和維修妥善,應(yīng)當(dāng)可以獲得較高的油煙收集效率。據(jù)文獻(xiàn)介紹,雙驅(qū)電除塵器、沖洗 式雙驅(qū)電除塵器、濕式電除塵器幾乎可以完全消除 可見(jiàn)排放物,并可以使氣味完全消失或顯著減少。靜電技術(shù)對(duì)亞微米顆粒物有很高的捕集效率,可有效地去除細(xì)微的油霧顆粒。同時(shí)氣體放電過(guò)程中產(chǎn) 生的臭氧對(duì)于氣味的去除也有一定的效果。但是帶有黏性的油滴附著在電極和集塵板上,會(huì)使電除塵器在運(yùn)行一段時(shí)間后效果明顯劣化,特別是對(duì)于所收集油霧流動(dòng)性差的情況,這個(gè)問(wèn)題更加突出。為了解決這個(gè)問(wèn)題,必須要經(jīng)常清洗,維護(hù)的工作量相對(duì)較大。

(2)洗滌法控制技術(shù)

該法的原理是利用液體與油煙的接觸,從而去除顆粒物和揮發(fā)性有機(jī)氣體。因此有多少種氣液接觸方式, 就有多少種具體的技術(shù)。洗滌法對(duì)于 mm或更大的顆粒具有較高的去除效率,對(duì)于0. mm或更小顆粒的去除效率則較差,對(duì)于0.1~ mm顆粒物的捕集效率與壓降呈正相關(guān)。由于油霧滴的疏水性,在洗滌水中需加入各種表面活性劑、乳化劑等改善油水混合性能。

(3)過(guò)濾吸附法控制技術(shù)

該法的原理是利用吸附材料對(duì)油煙的攔截、碰撞、篩分等作用去除其中的顆粒物和揮發(fā)性有機(jī)氣體。該法的關(guān)鍵是選擇合適的過(guò)濾吸附材料。這些材料包括有機(jī)高分子材料、雞毛等動(dòng)物羽毛、活性炭、纖維墊等。該法的優(yōu)點(diǎn)是凈化效率高,通常達(dá)85%以上,運(yùn)行穩(wěn)定可靠。但是該法也有其突出的缺點(diǎn),就是濕度高的油煙會(huì)堵塞吸附空間,降低吸附材料的性能和吸附介質(zhì)的壽命,并增加維修費(fèi)用。

(4)機(jī)械控制技術(shù)

該法原理是通過(guò)強(qiáng)制氣流使油煙廢氣的運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生轉(zhuǎn)折,油煙廢氣中的顆粒物在慣性作用下到達(dá)沉積面而從氣體中分離出來(lái)。這些機(jī)械設(shè)施主要有百葉窗、濾網(wǎng)式排煙罩,金屬油隔、蜂窩式油煙濾清器等。該法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單,壓降較低(通常為 50~200 Pa);缺點(diǎn)在于對(duì)小顆粒物的去除效率較低,總的去除效率為40%~70%,具體由機(jī)械設(shè)施 的種類(lèi)不同而有差異。通常需要和其他類(lèi)型凈化器 結(jié)合使用,作為預(yù)處理。

(5)燃燒法控制技術(shù)

該法是利用熱氧化反應(yīng),將油煙廢氣中的有機(jī)物氧化成穩(wěn)定的無(wú)害物質(zhì)。根據(jù)燃燒過(guò)程有無(wú)催化 劑的加入,可分為直接燃燒法和催化燃燒法。該法的燃料消耗費(fèi)用比較大,主要使用于可燃的氣溶膠、燃料氣體組成的情況。

根據(jù)增塑劑有機(jī)廢氣的廢氣量大、污染物總的顆粒物濃度相對(duì)較高(同油煙廢氣相比)的特性,決定選用靜電法治理技術(shù)對(duì)增塑劑有機(jī)廢氣進(jìn)行治理。從治理效率來(lái)看,油煙廢氣處理前的質(zhì)量濃度 一般為12~20 mg/m3,外排質(zhì)量濃度完全能夠達(dá)到 2 mg/m3以下。而增塑劑有機(jī)廢氣處理前污染物總質(zhì)量濃度在80~270 mg/m3之間,去除效率完全可 以達(dá)到90%以上,經(jīng)過(guò)處理后外排污染物總質(zhì)量濃 度可以控制在8~27 mg/m3之間。當(dāng)然,為了保證廢氣處理設(shè)施長(zhǎng)期穩(wěn)定的去除效率,在運(yùn)行過(guò)程中必須定期將收集到的有機(jī)物質(zhì)清理出去,以免影響設(shè)施的去除效率。收集下來(lái)的含有增塑劑有機(jī)物的乳液可以回用于生產(chǎn)工序,嚴(yán)格禁止隨意外排。

2.2　增塑劑廢氣處理流程說(shuō)明

增塑劑廢氣處理工藝流程如圖2所示。

增塑劑廢氣在風(fēng)機(jī)的作用下,不斷被抽進(jìn)濕式靜電濾油機(jī)煙罩內(nèi)的高效靜電場(chǎng),利用靜電場(chǎng)力把增塑劑廢氣吸附在陽(yáng)極的水膜上,然后被水帶走。 經(jīng)處理后的增塑劑廢氣的污染物濾除率達(dá)97%以 上。

濕式靜電濾油機(jī)是本治理工藝的主體設(shè)備,該設(shè)備是在干式靜電濾油機(jī)的基礎(chǔ)上改進(jìn)而成的,主要在以下三個(gè)方面進(jìn)行了改進(jìn)。

(1) 在靜電場(chǎng)下面增加一個(gè)噴霧裝置,形成了一個(gè)霧化區(qū),它是通過(guò)高壓水泵把水變成了水霧來(lái)形成的。這個(gè)霧化區(qū)的存在主要有兩個(gè)方面的作用: ①由于抽風(fēng)機(jī)的作用,噴淋霧化區(qū)的水霧會(huì)不斷被帶到電場(chǎng)里,使電場(chǎng)也充滿許多水霧,大部分水霧吸 附在陽(yáng)極表面而形成了一層水膜,這樣,被收集下來(lái) 的增塑劑有機(jī)廢氣實(shí)際上是吸附在水膜上面,并很 快被水帶走,從而保持了電場(chǎng)本身的干凈和濕潤(rùn)。 ②噴淋霧化區(qū)的水霧本身對(duì)增塑劑有機(jī)廢氣有一定 的吸附作用,因此可提高總體設(shè)備對(duì)增塑劑有機(jī)廢 氣的濾除率。

(2)增加一套供水裝置,為電場(chǎng)提供水霧。

(3)由于電場(chǎng)在濕式狀態(tài)下工作,為防止電場(chǎng)被 腐蝕,設(shè)備全部采用了不銹鋼結(jié)構(gòu)。

3　廢氣治理效果

(1)粉塵廢氣治理效果

生產(chǎn)過(guò)程的混合和表面打磨工序產(chǎn)生的粉塵廢氣采用靜電法除塵器治理,效果如表2所示。

(2)膠化、混煉、壓延成型過(guò)程增塑劑廢氣治理 效果 膠化、混煉、壓延成型過(guò)程增塑劑廢氣采用靜電法除塵器治理,效果如表3所示。 (3)發(fā)泡過(guò)程增塑劑廢氣治理效果 發(fā)泡過(guò)程增塑劑廢氣采用靜電法除塵器治理,效果如表4所示。

綜合表2~表4的數(shù)據(jù)可以看出,采用靜電法除塵器對(duì)PVC人造革廢氣進(jìn)行治理,廢氣中的主要污染物粉塵、DOP、DINP、DOA、ESO的去除效率均達(dá)到97%以上,外排污染物濃度和排放總量均大幅降低,完全能夠達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

4　結(jié)　論

PVC人造革在生產(chǎn)過(guò)程中將產(chǎn)生增塑劑有機(jī)廢氣,該廢氣直接排放對(duì)環(huán)境將產(chǎn)生不利影響,其中主要污染物為粉塵、DOP、DINP、DOA、ESO。文中采用靜電法除塵器處理后,各主要污染物的去除效率均達(dá)到97%以上,外排廢氣均達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

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