在当今社会,电池和电瓶作为各类电子设备、交通工具等不可或缺的能量存储部件,其生产规模日益庞大。然而,电池电瓶生产的全部过程中会不可避免地产生大量废气,这些废气若未经妥善处理直接排放,将对环境和人体健康导致非常严重危害。
电池电瓶种类非常之多,常见的有铅酸蓄电池、锂离子电池等,不一样电池生产所产生的废气成分有所差异。以铅酸蓄电池为例,其生产环节如极板铸造、化成等过程中,会释放出铅烟、铅尘以及硫酸雾等污染物。铅是一种对人体神经系统、血液系统等具有极大毒性的重金属,长期吸入含铅废气可导致铅中毒,引发贫血、头痛、记忆力减退等症状,尤其对儿童的生长发育危害严重。硫酸雾具有强腐蚀性,不仅会损害周边设备设施,还会刺激呼吸道黏膜,引发咳嗽、呼吸困难等呼吸道疾病。
锂离子电池生产的全部过程中,废气成分最重要的包含有机废气,如 N - 甲基吡咯烷酮(NMP)、碳酸二甲酯(DMC)等有机溶剂挥发物,以及氟化物等。有机废气中的挥发性有机物(VOCs)是形成光化学烟雾、臭氧污染的重要前驱体,会加剧大气污染,影响空气质量。氟化物则可能对土壤、水体造成污染,破坏生态平衡。
对于铅酸蓄电池生产中的硫酸雾,常采用物理吸附的方式处理。利用活性炭等具有较大比表面积的吸附剂,废气通过吸附剂床层时,硫酸雾分子被吸附在活性炭表面的孔隙中,以此来实现与空气的分离。活性炭吸附饱和后,可通过高温再生等方式使其恢复吸附能力,循环使用。这种方法操作相对简单,成本较低,但对于吸附剂的选择和再生工艺技术要求较高,若再生不当可能会引起二次污染。
针对铅烟、铅尘,静电除尘技术效果非常明显。在强电场作用下,使含铅粉尘颗粒带电,然后在电场力的驱动下向电极运动并被捕集。该方法除尘效率高,能有效去除微小颗粒,可达 99% 以上,且处理量大,适用于大规模生产废气处理。不过,静电除尘设施投资较大,运行维护要专业技术人员,对粉尘的比电阻等性质较为敏感,不同工况下除尘效果可能波动。
对于锂离子电池生产中的有机废气,燃烧法是常用手段之一。直接燃烧法将废气引入燃烧室,在高温(通常 700 - 1000℃)下使有机废气氧化分解为二氧化碳和水等无害物质。蓄热式燃烧(RTO)则是在此基础上利用蓄热体回收燃烧产生的热量,预热进入的废气,提高能源利用率,降低运行成本。燃烧法处理彻底,能有效降解复杂有机污染物,但设备正常运行能耗高,若废气中含有卤素等杂质,燃烧过程可能会产生有害副产物,需要后续处理。
一些高沸点、易冷凝的有机溶剂废气,如 NMP,可采用冷凝回收法。通过降低废气温度,使其达到溶剂的露点温度以下,溶剂蒸气凝结成液态,以此来实现回收再利用。冷凝回收系统通常结合多级冷凝,以提高回收效率。此方法不仅减少了废气排放,还能回收有价值的溶剂,降低生产所带来的成本,但对于低沸点、挥发性强的废气处理效果有限,且制冷设备能耗较高。
利用酸碱中和、氧化还原等化学反应来处理废气。例如,对于含碱性污染物的废气,可用酸性溶液洗涤;含氟废气可用石灰乳等碱性物质吸收,使其生成难溶性氟化钙沉淀。化学洗涤法针对性强,能有效去除特定污染物,设备简单,投资所需成本相比来说较低,但会产生大量废液,要进一步处理,防止二次污染。
某大型铅酸蓄电池生产厂商,面对含铅废气和硫酸雾排放问题,综合采用了静电除尘与碱液喷淋洗涤相结合的工艺。首先,废气进入静电除尘器,去除绝大部分铅尘颗粒,除尘效率高达 99.5%。随后,经过初步除尘的废气进入碱液喷淋塔,利用氢氧化钠溶液与硫酸雾发生中和反应,生成硫酸钠溶液,进一步净化废气中的酸性污染物。经过处理后的废气,铅尘、硫酸雾排放浓度远低于国家排放标准,有效解决了环境污染问题,同时厂家通过定期维护设备、优化工艺参数,保障了处理系统的稳定运行。
在一家锂离子电池生产厂,针对有机废气排放,采用了 RTO 蓄热式燃烧装置。废气收集后先经过预处理去除粉尘、杂质,然后进入 RTO 系统。通过蓄热陶瓷体的热量交换,废气预热至 750℃左右进入燃烧室燃烧,净化后的高温气体再将热量传递给新进废气,实现节能。该系统对有机废气的去除效率达到 98% 以上,不仅降低了 VOCs 排放,还利用回收的热量为厂区部分工艺环节供热,实现了节能减排与环保的双赢。
总之,电池电瓶生产厂商必须格外的重视废气处理问题,依据自身生产的基本工艺、废气成分特点,选择正真适合的处理技术及组合工艺,并严格按照环保要求运营管理,才能实现可持续发展,守护蓝天白云,为生态环境保驾护航。
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