异佛尔酮－二异氰酸酯(家具厂有机废气处理案例分析)

大家好！

我们以“某家具厂废气治理项目”为案例进行分析，欢迎提出宝贵意见：该企业属于C2110 木质家具制造行业，主要原材料高密中纤板、白乳胶、稀释剂、底漆、面漆、固化剂等。油性油漆用量约 508t/a，稀释剂用量约 80t/a，根据《制造业（工业涂装）VOCS 排放量测算技术指南（试行）》，该公司 VOCs 排放量约 486.4t/a，接下来我们就生产工艺、原辅料及成分、治理方案、治理指标进行分析：

1、 生产工艺流程简述

（1）成型：将原料区的板材运输至板材成型区后，用精密推台锯将板材切割成符合生产要求的块料。

（2）拼接：将切割下来的块料使用白乳胶和钉枪进行初步拼接。

（3）调漆：在调漆区对所用漆料进行配置，配置完成后送喷漆房专用设备内准备喷漆。

（4）喷底漆：将初步拼接完成各半成品输送至喷漆房，使用喷枪进行底漆的喷涂。

（5）烤漆：底漆喷涂完成后，将各半成品送入烤漆房进行烘干（0.5h）或在烤漆房内自然晾干。烤漆房热源采用红外线加热管烤灯。

（6）打磨：烤漆完成的半成品送至打磨区进行打磨，目的是为了可遮盖板材上的小孔、直到表面上没有瑕疵，使得喷漆面更光滑。

（7）喷面漆：打磨完成的半成品重新送入喷漆房，使用喷枪进行面漆的喷涂。

（8）烤漆：面漆喷涂完成后，送入烤漆房进行烘干（0.5h）或在烤漆房内自然晾干， 烘干或晾干后的成品送入仓库待售。

2、原辅料及成分分析

序号

原辅料名称

年用量

来源

厂区最大储量

存储地点

包装规格

1

高密度中

纤板

5000 张

市购

500 张

生产车间

2400mm×1220mm×

15/12/9/5mm

2

白乳胶

0.2t

市购

0.09t

原料仓库

15kg/桶

3

PU稀释剂

2t

市购

0.3t

油漆库

15kg/桶

4

PU透明底漆

1.8t

市购

0.3t

油漆库

25kg/桶

5

PU白面漆

2.2t

市购

0.3t

油漆库

25kg/桶

6

PU 固化剂

2t

市购

0.3t

油漆库

10kg/桶

3、原辅料成分

（1）白乳胶

白乳胶为桶装乳白色胶装液体，主要成分为聚醋酸乙烯脂，另外还有少量的聚乙烯醇、邻苯二甲酸二丁酯、辛醇及过硫酸铵、除辛醇外其余成分均不易挥发。属于一般毒物，急性毒性：LD₅₀＞25mg/kg（大鼠经口）、LD₅₀＞25mg/kg（小鼠经口）。不溶于水及油，不易被人体吸收，常温下不易挥发。

白乳胶主要成分分析见表（2）

序号

成分

百分含量（%）

1

聚醋酸乙烯脂

45

2

聚乙烯醇

5

3

邻苯二甲酸二丁酯

4

4

辛醇

1

5

过硫酸铵

0.1

6

水

44.9

（2）PU 透明底漆

本项目所用底漆为 PU 透明底漆，常温下以浅黄色液体状存在，闪点为 29℃，比重为 1.26，主要成分为二甲苯、乙苯、硬脂酸锌、甲基苯、十八烷基三甲基氯胺铵。PU 透明底漆主要成分及毒性数值见表3。

PU透明底漆主要成分及毒性数值（表 3）

序号

成分

重量（%）

毒性

1

二甲苯

10-25

LD50：4300 mg/kg（大鼠经口） LC50：2119 mg/kg（小鼠经口）

2

乙苯

3-5

LD50：3500mg/kg（大鼠经口）；17800mg/kg（兔经皮）

LC50：55000mg/m3（大鼠吸入，2h）；35500mg/m3（小鼠吸入，2h）

3

硬脂酸锌

1-3

最小致死量（大鼠，腹腔）250mg/kg

4

甲基苯

0.3-1

LD505000mg/kg(大鼠经口)

LC5012124mg/kg(兔经皮)

人吸入 71.4g/m3，短时致死

5

十八烷基三甲基氯化胺

0.1-0.3

-

（3）稀释剂

本项目所用稀释剂为 PU 稀释剂，常温下为无色透明液体，沸点为 77℃，闪点为-4℃，比重为 0.88。主要成分为乙酸正丁酯、乙酸乙酯、环己酮、二甲苯、乙苯和甲基苯。PU 稀释剂主要成分及毒性数值见表 4

PU 稀释剂主要成分及毒性数值表(表 4 )

序号

成分

重量（%）

毒 性

1

乙酸正丁酯

25-50

LD50：10768mg/kg（大鼠经口）；＞17600mg/kg（兔经皮）

LC50：390ppm（大鼠吸入，4h）

2

乙酸乙酯

5-10

LD50：5620mg/kg（大鼠经口）；4940mg/kg（兔经皮）

LC50：200g/m3（大鼠吸入）；45g/m3（小鼠吸入，2h）

3

环己酮

5-10

LD50：1620μl（1544mg）/kg（大鼠经口）；1ml（950mg）

/kg（兔经皮）

LC50：8000ppm（大鼠吸入，4h）

4

二甲苯

5-10

LD50：4300 mg/kg（大鼠经口） LC50：2119 mg/kg（小鼠经口）

5

乙苯

1-3

LD50：3500mg/kg（大鼠经口）；17800mg/kg（兔经皮）

LC50：55000mg/m3（大鼠吸入，2h）；35500mg/m3（小鼠吸入，2h）

6

甲基苯

0.1-0.3

LD505000mg/kg(大鼠经口)

LC5012124mg/kg(兔经皮)

人吸入 71.4g/m3，短时致死

（4）白面漆

本项目所用白面漆为 PU 亚光白面漆，常温下为白色液体，闪点为 30℃，比重为1.4，主要成分为二甲苯、乙酸正丁酯、乙苯、甲基苯，PU 亚光白面漆主要成分及毒性数值见表 5。

PU 亚光白面漆主要成分及毒性数值表( 表5)

序号

成分

重量（%）

毒性

1

乙酸正丁酯

3-5

LD50：10768mg/kg（大鼠经口）；＞17600mg/kg（兔经皮）

LC50：390ppm（大鼠吸入，4h）

2

二甲苯

10-25

LD50：4300 mg/kg（大鼠经口） LC50：2119 mg/kg（小鼠经口）

3

乙苯

3-5

LD50：3500mg/kg（大鼠经口）；17800mg/kg（兔经皮）

LC50：55000mg/m3（大鼠吸入，2h）；35500mg/m3（小鼠吸入，2h）

4

甲基苯

0.1-0.3

LD505000mg/kg(大鼠经口)

LC5012124mg/kg(兔经皮)

人吸入 71.4g/m3，短时致死

（5）固化剂

本项目所用固化剂为 PU 固化剂，常温下为无色透明液体，闪点为 27℃，比重为1.04，主要成分为乙酸正丁酯、乙酸乙酯、异佛尔酮二异氰酸酯。PU 固化剂主要成分及毒性数值见表6。

PU 固化剂主要成分及毒性数值表 ( 表6 )

序号

成分

重量（%）

毒性

1

乙酸正丁酯

50-70

LD50：10768mg/kg（大鼠经口）；＞17600mg/kg（兔经皮）

LC50：390ppm（大鼠吸入，4h）

2

乙酸乙酯

5-10

LD50：5620mg/kg（大鼠经口）；4940mg/kg（兔经皮）

LC50：200g/m3（大鼠吸入）；45g/m3（小鼠吸入，2h）

3

异佛尔酮二异

氰酸酯

0.1-0.3

LD50 经口 - 大鼠 - 4,825 mg/kg

LC50 吸入 - 大鼠 - 4 h - 123 mg/m3

针对性治理方案：

根据行业废气特征，充分考虑国家环保政策要求及企业主的投资压力制定如下实施方案：

① G1:锯屑粉尘

车间内设置精密推台锯，运行时锯轮四周会产生木屑粉尘，台锯年运行时间为1600h。根据《第一次全国污染源普查工业污染源产排污系数手册（2010 修订）（上册）》，板材切割过程粉尘产生系数为 0.321kg/m3-产品。本项目年切割板材约 1464m3，则粉尘产生量为 0.47t/a。本项目所用推台锯锯轮上方自带集气罩+布袋除尘器设备，集气效率约 95%（每台台锯自带一套集气罩+布袋除尘设备），台锯引风机风量共为 300m3/h·台，过滤风速为 0.8m/min，过滤面积为 6.25m2/套，处理后粉尘在厂区内无组织排放。则布袋除尘器无组织排放量为 0.048t/a。剪切工序集气罩未收集到粉尘以无组织排放进行排放，无组织产生量为 0.024t/a，经车间阻挡沉降后（效率 70%），最终排放量为 0.022t/a。

② G2:打磨粉尘

本项目半成品在喷完底漆后，需对其进行人工打磨，打磨过程将产生一定量的粉尘，参考美国俄亥俄州环境保护局和污染工程分公司编著《逸散性工业粉尘控制技术》中相关内容，打磨工序粉尘产生系数约为 0.1kg/t原料，本项目需打磨量为 1288.32t/a，则产生的粉尘量为0.129t/a。打磨在打磨区完成，本项目打磨区设置 1 个集气罩+1 套布袋除尘器对打磨粉尘进行处理后在厂区内无组织排放，集气效率为 90%，过滤风速为 0.8m/min，过滤面积为 21m2，则布袋除尘器无组织排放情况量为 0.04t/a。集气罩未收集到粉尘为无组织排放， 则无组织产生量为 0.013t/a，经车间阻挡沉降后（效率 70%），最终排放量为 0.016t/a。

③ G3：喷漆废气、晾干废气、烘干废气

本项目调漆、喷漆、烘干、晾干均在密闭喷漆房内进行，漆雾的产生主要是油漆中固形物挥发所致，喷涂工序固形物附着率为 80%，剩余 20%在喷漆过程中损耗，其中 70%

喷漆房内形成漆渣，30%形成漆雾，90%的漆雾由漆雾过滤器和喷淋过滤，剩余 10%的漆雾通过过滤棉过滤，漆雾可达到《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）表 2 中的二级标准。

项目喷漆房及烤漆房均为全封闭车间，设负压风机对喷漆及烘干产生的挥发性有机废气收集，收集效率以 98%计，收集的废气经漆雾过滤器+喷淋塔（含生物除臭）+过滤棉+UV光解+活性炭吸附装置处理后经 15m 高排气筒排放，处理效率为 90%。处理后VOCs、二甲苯可达到《家具制造行业挥发性有机物排放标准》（DB43/1355-2017）表 1 中标准，

喷漆废气产生及排放情况(表 8)

产生工序

年运行时间

（h）

污染物名称

原料物质含量（t/a）

污染物产生量

（t/a）

污染物排放量（t/a）

有组织

无组织

喷漆生产线

2240

漆雾

8

0.48

0.047

0.001

VOCs

二甲苯

1.2

1.2

0.1176

0.0024

乙酸乙

酯

0.4

0.4

0.0392

0.0008

乙酸正

丁酯

2.51

2.51

0.246

0.005

环己酮

0.2

0.2

0.0196

0.0004

乙苯

0.27

0.27

0.01946

0.00054

甲基苯

0.031

0.031

0.00294

0.00006

合计

4.611

4.611

0.452

0.009

项目运营期废气产生情况见表9

项目运营期废气产生情况(表 9)

序号

污染物

产生工序

有组织排放量（t/a）

无组织排放量（t/a）

1

颗粒物

板材切割

0.022

2

颗粒物

打磨

0.016

3

漆雾

喷漆

0.047

0.001

4

VOC_S

喷漆

0.452

0.009

项目运营期废气处理前后对比情况见表10

废气处理前后对比(表10)

内容类型

排放源

（编号）

污染物名称

处理前

产生量（单位）

处理后

（单位）

产生浓度

（mg/m3）

产生量

（t/a）

排放浓度

（mg/m3）

排放量

（t/a）

大气污染物

G₁ 板材切割粉尘

颗粒物

0.47 t/a

0.022t/a

G₂ 打磨粉尘

颗粒物

0.129 t/a

0.016t/a

G₃ 喷漆

VOC_S

152.1

4.521

15.21

0.452

VOC_S

无组织，0.009t/a

无组织，0.009 t/a

板材切割

废边角料

64.42t/a

外售给废品收购站

调漆

废油漆桶

0.33t/a

在暂存间暂存后送有资质单位处理

VOC_s 处理系统

废活性炭

4.6t/a

VOC_s 处理系统

废漆渣

0.043t/a

VOC_s 处理系统

废过滤棉

0.2t/a

VOC_s 处理系统

漆渣废水

0.5t/a

VOC_s 处理系统

废 UV 灯

0.1t/a

布袋除尘器

除尘灰

0.53t/a

运至当地环卫部门指点

地点处理

UV光氧催化技术是利用经二氧化钛催化的特制高能高臭氧UV紫外线光束照射恶臭气体，裂解恶臭气体如：氨、三甲胺、硫化氢、甲硫氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳和苯乙烯，硫化物H2S、VOC类，苯、甲苯、二甲苯等的分子键，使呈游离状态的污染物分子与臭氧氧化结合成小分子无害或低害的化合物，如CO2、H2O等。利用高能高臭氧UV紫外线光束分解空气中的氧分子产生游离氧，即活性氧，因游离氧所携正负电子不平衡所以需与氧分子结合，进而产生臭氧。UV＋O2→O-+O＊(活性氧)O+O2→O3(臭氧),利用臭氧对有机物极强的氧化作用，对恶臭气体及其它刺激性异味进行高效清除。经过去除油烟、颗粒后的含VOC气体输入到本净化单元后，本单元运用高能UV紫外线光束及臭氧对恶臭气体进行协同分解氧化反应，使恶臭气体物质其降解转化成低分子化合物、水和二氧化碳。利用高能UV光束裂解恶臭气体中细菌的分子键，破坏细菌的核酸（DNA），再通过臭氧进行氧化反应，彻底达到脱臭及杀灭细菌、降低NMHC浓度的目的。

综上所述，该治理方案可为当地削减VOCs总量约为437t/a，采用“漆雾过滤+喷淋＋UV光氧催化+活性炭”方案是切实可行、性价比较高的一种家具行业废气治理方案。

谢谢大家！