工业清洗VOCs源头控制及航空发动机积碳微乳液清洗技术

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在我国工业化脚步不断加快的同时,环境也遭受着日益的严重侵蚀,其中挥发性有机物(VOCs)带来的大气污染问题尤为显著,如雾霾、光化学烟雾等,除此之外VOCs还会对人体器官和神经系统造成威胁。工业源作为VOCs的主要排放源,存在着监测体系、标准体系不完善,生产技术、工艺及设备落后的问题。在国务院于2018年印发的《打赢蓝天保卫战三年行动计划》中明确提出着重调整优化产业结构,推进产业绿色发展,深化工业污染治理。对于工业中的VOCs防控工作,应始终围绕“源头削减”、“过程防控”和“末端治理”三点,并以“源头削减”为中心进行展开。其中,由于工业清洗经常采用溶剂型清洗剂,大量VOCs经过不规范渠道排放,给环境造成巨大的压力。在工业清洗中,航空发动机的清洗一直是困扰着航空装备再制造领域的一大难题,由于其在高温高压的条件下长期服役,发动机表面往往会生成积碳、胶质等一些列难以去除的污垢,这些污垢与金属基体结合非常牢固,石墨化程度高,给清洗造成了很大的困难,普通的清洗剂难以起到很好的效果。对于航空发动机的清洗,目前工业上普遍采用汽油、煤油等有机溶剂,这些溶剂中含有大量的VOCs,不仅污染环境,而且还存在易燃易爆等危险。为了解决上述问题,本论文针对工业清洗及相关重点行业的VOCs排放情况进行了调研与分析,并给出了工业清洗中VOCs控制的相关建议;同时,研制了航空发动机专用微乳型清洗剂,优化了配方及工艺,并进行了相关表征。具体研究内容如下:(1)对工业中VOCs排放的重点行业及其源头含量限值进行了调研、分析以及比较,发现工业清洗的相关标准存在分类笼统、VOCs种类不全、适用范围太小等不足;通过收集整理由广东省某市环保局提供的各企业VOCs排放的监测数据,对工业清洗工艺过程中VOCs的排放特征进行研究,同时利用HS-GC-MS联用的技术对工业清洗剂中的VOCs进行了检测,结果表明除积碳清洗剂中存在多种VOCs,工业清洗剂在此行业中成为VOCs排放的重要源头。“源头削减和代替”是工业清洗VOCs防控最根本、最有效的控制技术。(2)针对航空发动机积碳石墨化程度高,与基体结合牢固的情况,运用VOCs源头控制技术,研究开发一种航空发动机专用微乳液清洗剂。通过单因素实验、正交实验等确定了零部件清洗的最佳配方:H-1、H-3的最佳用量分别为12.7%、7.3%,H-2、Y-1、Y-2、Y-3为影响微乳液清洗效率的关键因素,最佳含量分别为1.8%、9%、3.6%、14.5%。清洗工艺条件为:浸泡2 h、超声30 min,稀释至20%,温度35℃,清洗剂用量300 m L。同时对产品进行了VOCs成分、表面张力、粒径分布等表征,以及理化性质和相关技术指标的测试。所开发的微乳液清洗剂具有低泡、无磷、无氟、高闪点、弱碱性、安全环保等特点,同时具备防锈防腐功能,能高效去除航空发动机零部件表面或内部积碳、重油污、灰尘等,且在实际应用中取得了良好效果。研究开发的航空发动机积碳微乳型清洗剂及清洗技术为工业清洗领域VOCs的源头控制提供了重要的方法和途径。
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