1. Formação e principais componentes do gás residual da pintura em spray
O processo de pintura é amplamente utilizado em máquinas, automóveis, equipamentos elétricos, eletrodomésticos, navios, móveis e outras indústrias.
Matéria-prima da tinta — A tinta é composta de substâncias não voláteis e voláteis. As substâncias não voláteis incluem o agente de película e o agente auxiliar de película, enquanto o agente de diluição volátil é usado para diluir a tinta, a fim de obter uma superfície de pintura lisa e bonita.
O processo de pintura por pulverização produz principalmente névoa de tinta e gases residuais orgânicos. A tinta, sob alta pressão, é transformada em partículas e, durante a pulverização, parte dela não atinge a superfície desejada, difundindo-se com o fluxo de ar e formando a névoa. Os gases residuais orgânicos provêm da volatilização do diluente e do solvente orgânico que não adere à superfície da tinta. O processo de pintura e cura libera gases residuais orgânicos (centenas de compostos orgânicos voláteis foram relatados, incluindo alcanos, alcanos, olefinas, compostos aromáticos, álcoois, aldeídos, cetonas, ésteres, éteres e outros compostos).
2. Origem e características do gás de escape do revestimento automotivo
Uma oficina de pintura automotiva deve realizar o pré-tratamento da pintura, a eletroforese e a pintura por pulverização na peça. O processo de pintura inclui a pulverização, o escoamento e a secagem, e nesses processos são gerados gases residuais orgânicos (VOCs) e resíduos de pulverização. Portanto, é necessário realizar o tratamento desses gases residuais na sala de pintura por pulverização.
(1) Gases residuais da sala de pintura por pulverização
Para manter o ambiente de trabalho seguro na pintura por pulverização, de acordo com as normas da Lei de Segurança e Saúde no Trabalho, o ar deve ser renovado continuamente na cabine de pintura, e a velocidade de renovação do ar deve ser controlada na faixa de 0,25 a 1 m/s. A principal composição do gás de exaustão é o solvente orgânico da tinta pulverizada, cujos principais componentes são hidrocarbonetos aromáticos (tribenzeno e hidrocarbonetos não metânicos), éteres de álcool e ésteres de solventes orgânicos. Como o volume de exaustão da cabine de pintura é muito grande, a concentração total de gases residuais orgânicos liberados é muito baixa, geralmente em torno de 100 mg/m³. Além disso, a exaustão da cabine de pintura frequentemente contém uma pequena quantidade de névoa de tinta não tratada, especialmente em cabines de pintura a seco com sistema de captura de tinta. A névoa de tinta presente na exaustão pode dificultar o tratamento dos gases residuais, sendo necessário um pré-tratamento.
(2) Gás residual da sala de secagem
Após a pintura, antes da secagem, é necessário que haja circulação de ar. O solvente orgânico liberado durante a secagem da película de tinta úmida é volátil. Para evitar acidentes por acúmulo de solventes orgânicos no ar interno, o ambiente deve ser ventilado continuamente, com a velocidade de renovação do ar geralmente controlada em torno de 0,2 m/s. A composição do ar exaurido deve ser a mesma do ar expelido na sala de pintura, porém sem conter névoa de tinta. A concentração total de gases residuais orgânicos é maior do que na sala de pintura, dependendo do volume de exaustão. Geralmente, a concentração de gases na sala de pintura é cerca de duas vezes maior, podendo atingir 300 mg/m³. Normalmente, esses gases são misturados com o ar expelido na sala de pintura após tratamento centralizado. Além disso, a sala de pintura e o tanque de recirculação de resíduos de pintura também devem ser descartados para a eliminação de gases residuais orgânicos semelhantes.
(3)Dgás de escape de ar
A composição do gás residual da secagem é mais complexa, contendo, além do solvente orgânico, parte do plastificante ou monômero da resina e outros componentes voláteis, também produtos de decomposição térmica e produtos de reação. A secagem de primers eletroforéticos e de acabamentos à base de solvente geram gases de exaustão, porém, a diferença em sua composição e concentração é significativa.
※Perigos dos gases de escape da tinta spray:
A análise demonstra que os gases residuais das salas de pintura, secagem, mistura de tintas e tratamento de efluentes da pintura de acabamento apresentam baixa concentração e grande fluxo, sendo seus principais componentes poluentes hidrocarbonetos aromáticos, éteres alcoólicos e solventes orgânicos ésteres. De acordo com a "Norma Abrangente de Emissão para Poluição do Ar", a concentração desses gases residuais geralmente se encontra dentro dos limites de emissão. Para atender aos requisitos de taxa de emissão da norma, a maioria das fábricas de automóveis adota o método de emissão em grandes altitudes. Embora esse método atenda aos padrões de emissão vigentes, os gases residuais são essencialmente emissões diluídas não tratadas, e a quantidade total de poluentes gasosos liberada por uma grande linha de pintura de carrocerias pode chegar a centenas de toneladas, causando sérios danos à atmosfera.
A névoa de tinta em solventes orgânicos — benzeno, tolueno e xileno — é um solvente altamente tóxico que, quando liberado no ar em oficinas de trabalho, pode causar intoxicação aguda e crônica pelos trabalhadores, principalmente danos ao sistema nervoso central e hematopoiético. A inalação de vapores de benzeno em altas concentrações (mais de 1500 mg/m³) por curtos períodos pode causar anemia aplásica, enquanto a inalação frequente de vapores de benzeno em baixas concentrações pode causar vômitos e sintomas neurológicos, como confusão.
※Seleção do método de tratamento de gases residuais para tinta e revestimento por pulverização:
Na escolha de métodos de tratamento orgânico, os seguintes fatores devem ser considerados de forma geral: o tipo e a concentração de poluentes orgânicos, a temperatura e a vazão de descarga dos gases orgânicos, o teor de material particulado e o nível de controle de poluentes que precisa ser alcançado.
1Sregar tinta em tratamento à temperatura ambiente
Os gases de exaustão das salas de pintura, secagem, mistura de tintas e tratamento de efluentes da camada de acabamento são gases de baixa concentração e grande vazão, à temperatura ambiente, cuja principal composição de poluentes é formada por hidrocarbonetos aromáticos, álcoois e solventes orgânicos, como éteres e ésteres. De acordo com a norma GB16297, "Padrão Abrangente de Emissão para Poluição do Ar", a concentração desses gases residuais geralmente se encontra dentro dos limites de emissão. Para atender aos requisitos de taxa de emissão da norma, a maioria das fábricas de automóveis adota o método de emissão em grandes altitudes. Embora esse método atenda aos padrões de emissão atuais, os gases residuais são essencialmente emissões diluídas, sem tratamento, e a quantidade total de poluentes gasosos liberada por uma grande linha de pintura de carrocerias pode chegar a centenas de toneladas, causando sérios danos à atmosfera.
Para reduzir fundamentalmente a emissão de poluentes dos gases de escape, diversos métodos de tratamento podem ser utilizados em conjunto, porém o custo do tratamento de gases de escape com alto volume de ar é muito elevado. Atualmente, o método estrangeiro mais consolidado consiste na concentração inicial (com um sistema de adsorção-dessorção para concentrar o volume total em cerca de 15 vezes), a fim de reduzir a quantidade total a ser tratada, e posteriormente utilizar um método destrutivo para tratar o gás residual concentrado. Existem métodos semelhantes na China, que utilizam inicialmente a adsorção (com carvão ativado ou zeólita como adsorvente) para gases residuais de pintura a jato de baixa concentração e temperatura ambiente, seguida de dessorção em alta temperatura. O gás residual concentrado é então tratado por combustão catalítica ou combustão térmica regenerativa. Métodos de tratamento biológico para gases residuais de pintura a jato de baixa concentração e temperatura ambiente estão em desenvolvimento. A tecnologia nacional ainda não está totalmente consolidada, mas merece atenção. Para realmente reduzir a poluição pública causada pelos gases residuais de revestimentos, precisamos também resolver o problema na sua origem, como por exemplo, utilizando copos rotativos eletrostáticos e outros meios para melhorar a taxa de utilização dos revestimentos, desenvolvendo revestimentos à base de água e outros revestimentos ecológicos.
2Dtratamento de gases residuais de combustão
Os gases residuais da secagem pertencem à categoria de gases residuais de alta temperatura e concentração média a alta, adequados para tratamento por combustão. A reação de combustão possui três parâmetros importantes: tempo, temperatura e perturbação, ou seja, as condições 3T da combustão. A eficiência do tratamento de gases residuais depende essencialmente do grau de suficiência da reação de combustão e do controle das condições 3T dessa reação. O RTO (Oxidação em Tempo Real) permite controlar a temperatura de combustão (820~900°C) e o tempo de permanência (1,0~1,2s), garantindo a perturbação necessária (mistura completa de ar e matéria orgânica). A eficiência do tratamento chega a 99%, com alta taxa de recuperação de calor e baixo consumo de energia operacional. A maioria das fábricas de automóveis japonesas no Japão e na China utiliza o RTO para o tratamento centralizado dos gases de exaustão da secagem (secagem de primer, camada intermediária e camada de acabamento). Por exemplo, a linha de pintura Huadu da Dongfeng Nissan, que utiliza o tratamento centralizado de gases de exaustão da secagem de revestimentos por RTO, apresenta excelentes resultados, atendendo plenamente aos requisitos das normas de emissão. No entanto, devido ao elevado investimento inicial em equipamentos de tratamento de gases residuais RTO, o tratamento desses gases não é economicamente viável para fluxos reduzidos.
Para a linha de produção de revestimento completa, quando for necessário equipamento adicional para tratamento de gases residuais, podem ser utilizados o sistema de combustão catalítica e o sistema de combustão térmica regenerativa. O sistema de combustão catalítica requer baixo investimento e consome pouca energia de combustão.
De modo geral, o uso de platina como catalisador pode reduzir a temperatura de oxidação da maioria dos gases residuais orgânicos para cerca de 315 °C. O sistema de combustão catalítica pode ser usado para o tratamento de gases residuais de secagem em geral, sendo especialmente adequado para aplicações em que a secagem utiliza aquecimento elétrico. O problema existente é como evitar a falha por envenenamento do catalisador. De acordo com a experiência de alguns usuários, para gases residuais de secagem de pintura de superfície em geral, o aumento da filtragem dos gases residuais e outras medidas podem garantir uma vida útil do catalisador de 3 a 5 anos. Os gases residuais de secagem de pintura eletroforética são propensos ao envenenamento do catalisador, portanto, o tratamento desses gases residuais por combustão catalítica deve ser feito com cuidado. No processo de tratamento e transformação de gases residuais da linha de pintura de carrocerias de veículos comerciais Dongfeng, os gases residuais da secagem do primer eletroforético são tratados pelo método RTO e os gases residuais da secagem da tinta de acabamento são tratados pelo método de combustão catalítica, com resultados satisfatórios.
※Processo de tratamento de gases residuais da pintura por pulverização:
O sistema de tratamento de gases residuais da indústria de pulverização é utilizado principalmente para o tratamento de gases residuais em cabines de pintura, fábricas de móveis, indústrias de fabricação de máquinas, fábricas de guarda-corpos, fábricas de automóveis e concessionárias de veículos. Atualmente, existem diversos processos de tratamento, como: condensação, absorção, combustão, catálise, adsorção, métodos biológicos e ionização.
1. WMétodo de pulverização de água + adsorção e dessorção em carvão ativado + combustão catalítica
Utilizando uma torre de pulverização para remover a névoa de tinta e o material solúvel em água, após a filtragem a seco, o material passa por um dispositivo de adsorção em carvão ativado, onde é saturado. Em seguida, ocorre a remoção do material (por meio de métodos como vapor, aquecimento elétrico e nitrogênio). Após a remoção, o gás (com concentração aumentada dezenas de vezes) é conduzido por um ventilador até um dispositivo de combustão catalítica, onde é queimado em dióxido de carbono e água, sendo posteriormente descartado.
2. Wmétodo de recuperação por pulverização de água + adsorção e dessorção em carvão ativado + condensação
Utilizando uma torre de pulverização para remover a névoa de tinta e o material solúvel em água, após a filtragem a seco, o material passa por um dispositivo de adsorção em carvão ativado, que, por exemplo, satura o carvão ativado. Em seguida, ocorre a remoção do material (por meio de métodos como vapor, aquecimento elétrico e nitrogênio). Após o processamento, o gás residual é concentrado por adsorção e condensado, sendo o condensado separado para recuperação da matéria orgânica valiosa. Este método é utilizado para o tratamento de gases residuais com alta concentração, baixa temperatura e baixo volume de ar. No entanto, este método apresenta alto investimento, consumo de energia e custo operacional elevados. Além disso, a concentração de "tribenzeno" e outros poluentes nos gases de exaustão da pintura automotiva é geralmente inferior a 300 mg/m³, com baixo volume de ar (o volume de ar em oficinas de pintura automotiva frequentemente ultrapassa 100.000 m³). Como a composição de solventes orgânicos presentes nos gases de exaustão da pintura automotiva dificulta a reciclagem do solvente e facilita a geração de poluição secundária, este método geralmente não é utilizado no tratamento de gases residuais da pintura.
3. Wmétodo de adsorção de gás aste
O tratamento de gases residuais de tinta spray por adsorção pode ser dividido em adsorção química e adsorção física. No entanto, a baixa atividade química dos gases residuais contendo "tribenzeno" geralmente não é um método eficaz, por isso a adsorção química não é utilizada. O fluido de adsorção física absorve componentes menos voláteis e com maior afinidade por aquecimento, resfriamento e reutilização, sendo indicado para a adsorção por saturação. Este método é utilizado para deslocamento de ar, baixas temperaturas e baixas concentrações. A instalação é complexa, o investimento é elevado, a escolha do fluido de adsorção é mais difícil e há dois tipos de contaminação.
4. Aequipamento de adsorção de carbono ativado + oxidação fotocatalítica UV
(1): adsorção direta de gases orgânicos através do carvão ativado, atingindo uma taxa de purificação de 95%, com equipamentos simples, baixo investimento e operação conveniente, porém necessitando de substituição frequente do carvão ativado, baixa concentração de poluentes e sem recuperação. (2) Método de adsorção: adsorção de gases orgânicos no carvão ativado, dessorção do ar saturado do carvão ativado e regeneração.
5.UMadsorção de carbono ativada + equipamento de plasma de baixa temperatura
Após a adsorção inicial em carvão ativado, o gás residual é processado com um equipamento de plasma de baixa temperatura, seguindo os padrões de descarga gasosa. O método iônico utiliza plasma (plasma iônico) para degradar gases residuais orgânicos, removendo odores, eliminando bactérias e vírus e purificando o ar. É uma tecnologia de ponta, reconhecida internacionalmente por especialistas nacionais e internacionais como uma das quatro principais tecnologias ambientais do século XXI. A chave da tecnologia reside na descarga pulsada de alta tensão em um meio filtrante, que gera um grande número de íons de oxigênio ativos (plasma). A ativação do gás produz uma variedade de radicais livres ativos, como OH, HO2, O, etc., que degradam, oxidam e realizam outras reações físico-químicas complexas em gases residuais orgânicos, como benzeno, tolueno, xileno, amônia, alcanos e outros. Os subprodutos são atóxicos, evitando a poluição secundária. A tecnologia apresenta características como consumo de energia extremamente baixo, tamanho reduzido, operação e manutenção simples, sendo especialmente adequada para o tratamento de gases com diversos componentes.
BResumo do rief:
Atualmente, existem muitos tipos de métodos de tratamento disponíveis no mercado. Para atender aos padrões de tratamento nacionais e locais, geralmente optamos por combinar vários métodos para tratar os gases residuais, escolhendo aqueles que melhor se adequam ao nosso processo de tratamento específico.
Data da publicação: 28/12/2022
