印刷行業(yè)揮發(fā)性有機廢氣處理研究進展

陶孝平（江蘇潤環(huán)環(huán)境科技有限公司，210009）

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印刷行業(yè)揮發(fā)性有機廢氣處理研究進展

陶孝平（江蘇潤環(huán)環(huán)境科技有限公司，210009）

印刷行業(yè)產(chǎn)生揮發(fā)性有機廢氣的排放量占VOC總排放量的6%，研究印刷行業(yè)揮發(fā)性有機廢氣具有重要意義。本文詳細(xì)介紹了印刷行業(yè)揮發(fā)性有機廢氣的危害，詳細(xì)介紹了印刷行業(yè)有機廢氣的預(yù)防性源頭控制的方法：原材料控制、含VOC廢氣收集、設(shè)備改進。末端控制的技術(shù)，包括吸附法、燃燒控制法、液體吸收法、生物控制法、冷凝法和膜分離法，并對6種方法對設(shè)備要求、穩(wěn)定性、操作難易等方面的優(yōu)缺點。

印刷行業(yè)；揮發(fā)性有機物；控制方法

引言

揮發(fā)性有機物（VOC）是PM2.5及臭氧形成的重要前體物［1］，同時也對人體帶來危害。揮發(fā)性有機物的種類非常多，如芳香烴、脂肪烴、鹵代烴及醛醇酯醚類等。工業(yè)產(chǎn)生源是VOC最主要的排放源頭，而其中建筑、石油、化工及溶劑使用等所占比例最大，根據(jù)2013年國家環(huán)保部組織的調(diào)查結(jié)果顯示，印刷行業(yè)使用溶劑產(chǎn)生VOC排放量占總排放量的6%。在印刷生產(chǎn)過程中使用大量的有機涂料、油墨以及溶劑，由于溶劑揮發(fā)，這些揮發(fā)性有機物大多以廢氣的方式排放到大氣中［2］。

近十年來，我國印刷工業(yè)總產(chǎn)值從2002年2500多億元，到2014年國內(nèi)印刷工業(yè)總產(chǎn)值完成14800億元，印刷工業(yè)產(chǎn)生廢氣中VOC污染對我國生態(tài)環(huán)境造成巨大危害。因此，研究印刷行業(yè)VOC污染控制具有重要意義。目前，對于印刷行業(yè)VOC污染控制主要可以分為預(yù)防性源頭控制和末端控制兩大類。

1　VOC印刷廢氣的源頭控制

預(yù)防性源頭控制措施，指通過更換印刷原材料、改進設(shè)備、對含VOC印刷廢氣收集、改進印刷工藝等手段，從源頭控制VOC印刷廢氣的產(chǎn)生。

1.1 原材料控制

使用通過中國環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品認(rèn)證的環(huán)保型油墨、膠粘劑，禁止使用不符合環(huán)保要求的油墨、膠粘劑。例如，推廣使用無苯油墨和水性油墨，印鐵制罐行業(yè)鼓勵使用紫外光固化（UV）油墨。

無苯油墨是以聚氨醋為主體樹脂的油墨，僅含有極少量的苯類溶劑，在油墨干燥后苯類溶劑的殘留量可以忽略；水性油墨的特點是使用水作為溶劑，對環(huán)境污染小，對人體健康影響較小，是一種理想的環(huán)保油墨；紫外光固化（UV）油墨，在紫外光的照射條件下，油墨內(nèi)含有的高分子樹脂之間在光引發(fā)劑的作用下發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，油墨瞬間由液態(tài)變成固態(tài)，對外排放微量的VOC［3］。

1.2 含VOC廢氣收集

對印刷原材料、半成品、成品的擺放環(huán)境，合理規(guī)劃避免相互污染，改善車間的通風(fēng)環(huán)境，以加速殘留VOC的揮發(fā)。印刷車間揮發(fā)的有機廢氣需經(jīng)抽風(fēng)系統(tǒng)集中抽排，車間應(yīng)配備通風(fēng)設(shè)備。

1.3 設(shè)備改進

對于印刷車間廢氣的產(chǎn)生主要設(shè)備進行改進，設(shè)備產(chǎn)生的廢氣經(jīng)過收集進入活性炭吸附裝置后排入大氣。

2　VOC印刷廢氣的末端控制

2.1 吸附法

吸附劑具有比表面積大、發(fā)達的孔隙結(jié)構(gòu)，吸附是一種固體表面現(xiàn)象，通過對表面附近分子的吸引力，產(chǎn)生吸附作用，將氣體中的VOC分離。目前，吸附法是去除揮發(fā)性有機氣體應(yīng)用最廣泛的方法，在我國對VOC的控制方法應(yīng)用中占50%以上，主要用于低濃度高通過量的廢氣當(dāng)中，具有去除效率較高、能耗低、無毒害、無二次污染等優(yōu)勢。不足之處是由于吸附劑飽和吸附量受限，不適用于處理高濃度的印刷廢氣，當(dāng)廢氣中含有顆粒物質(zhì)或雜質(zhì)時，吸附劑容易失效。在印刷廢氣中VOC的處理，主要采用活性炭進行吸附［4］。

2.2 燃燒控制技術(shù)

燃燒控制技術(shù)是利用VOC易燃燒的特性進行去除的方法。燃燒控制法可分為熱力燃燒法和催化燃燒法（又叫催化氧化法）。揮發(fā)性有機物經(jīng)過充分燃燒后，最終產(chǎn)物是水和二氧化碳，產(chǎn)物無毒無害，不存在二次污染。熱力燃燒法是通過在700～800℃以上的高溫條件下，VOC分解率可高達95～99%。催化燃燒法是在250～500℃的條件下，利用催化劑，使揮發(fā)性有機物分解，其優(yōu)點是能耗低、設(shè)備要求比較低［5］。

2.3 液體吸收法

液體吸收控制法是將含VOC的印刷廢氣通過液體吸收劑，利用有機物相似相溶的原理使VOC留在液體吸收劑中，達到分離的目的。液體吸收劑主要有煤油、柴油等可溶VOC的物質(zhì)，多用于濃度較高、壓力較高的揮發(fā)性有機氣體。其優(yōu)點是操作簡單，液體吸收及價格便宜，缺點是需對吸附劑進行后期處理、對設(shè)備要求較高、對VOC的吸收有選擇性等［6］。

2.4 生物控制法

生物控制法的原理是利用微生物的代謝作用，將有機物進行分解、降解，最終產(chǎn)物為二氧化碳和水等無害物質(zhì)。其工藝流程是：含有VOC的印刷廢氣進入設(shè)備，首先進行加濕處理，然后通入生物濾床，通過平流、擴散和吸附效應(yīng)等進入填料液膜中，進一步到生物膜中，與濾床上濾料表面的生物菌種進行充分接觸，在生物作用下使得印刷廢氣中VOC、被分解、降解。生物控制法的優(yōu)點是工藝、設(shè)備較為簡單，二次污染小，成本低等；缺點是處理過程緩慢，對VOC處理的普適性差［7］。

2.5 冷凝法

印刷廢氣中VOC冷凝技術(shù)，是通過降低溫度或提高系統(tǒng)壓力使氣態(tài)的揮發(fā)性有機物轉(zhuǎn)為其他形態(tài)，從而從氣體中分離出來。冷凝法是依靠VOC與其他氣體在不同溫度下飽和蒸氣壓不同的性質(zhì)，易于被冷凝法分離的揮發(fā)性有機物通常具有高沸點、高濃度的特性，而處理后的氣體混合物中由于仍殘留一部分VOC，還需要二次尾氣處理。冷凝法較適用于VOC體積分?jǐn)?shù)大于5%、高沸點的VOC氣體混合物，而對高揮發(fā)和中等揮發(fā)性的VOC的凈化效果不理想［8］。

2.6 膜分離法

膜分離法是利用揮發(fā)性有機物與其他氣體，對天然膜或人工合成膜的不同穿透能力，從而使VOC從氣體混合物中分離出來。膜分離法適用于高濃度的VOC處理。膜分離法的優(yōu)點是對不同揮發(fā)性有機物的普適性好，幾乎適用于各種VOC，并且回收率高可達90%，無二次污染等；缺點是對設(shè)備的要求高，分離膜價格昂貴，成本較高［9］。

3　結(jié)論

在處理印刷廢氣中的VOC過程中，對于溶劑種類單一的印刷廢氣如出版物凹版印刷、軟包裝復(fù)合工藝排放的甲苯、乙酸乙醋溶劑廢氣，可以采用活性炭吸附法控制，對高濃度但無回收利用價值的有機廢氣，宜采取熱力燃燒和催化燃燒法。對于低濃度、種類多樣的印刷廢氣，使用單一的控制技術(shù)難以達到高的效率，因而常常將控制技術(shù)配合使用。根據(jù)印刷廢氣中含有的VOC種類和實際情況，適宜采用吸附濃縮+熱力燃燒或吸附濃縮+催化燃燒法。

隨著我國對于重點行業(yè)VOC污染控制的重視，對于印刷廢氣的處理研究將更加深入，以單一的活性炭吸附法去除VOC的方式已經(jīng)滿足不了環(huán)境生態(tài)保護的需要。而通過預(yù)防性源頭控制以及多種控制方法組合使用的方法，將大大提高印刷廢氣中VOC的去除率，能有效控制印刷廢氣VOC的污染。

［1］司徒淑娉，鄧孺孺.珠江三角洲地區(qū)生物揮發(fā)性有機化合物（BVOC）排放研究［J］.2008年鄂港澳城市群氣候與環(huán)境研討會，2009.

［2］張 彪，胡更生，李 陽，等.凹印水性油墨與溶劑型油墨印刷性能對比［J］.印刷雜志，2012（12）：46～49.

［3］李志云.無苯類溶劑凹版油墨使用注意事項［J］.廣東包裝，2010：35.

［4］龍文露.低濃度揮發(fā)性有機物在球形活性炭上的吸脫附研究［D］.華東理工大學(xué)，2013.

［5］徐 堯，鄒谷初，王舒捷，等.溶液燃燒法制備LiCoO2及其同時催化去除碳煙和NOx性能研究［J］.分子催化，2015，29（1）.

［6］王冠楠.離子液體酸性氣體吸收劑的合成、表征及吸收性能研究［D］.南京大學(xué)，2011.

［7］楊永剛.微生物燃料電池的電子傳遞方式及其在典型有機污染物降解中的應(yīng)用研究［D］.華南理工大學(xué)，2011.

［8］張 麗，鄒松林.冷凝法回收處理有機氣體（VOC）的前置板式換熱器：，CN204188046U［P］.2015.

［9］邢巍巍.膜技術(shù)在揮發(fā)性有機蒸汽（VOC）處理中的應(yīng)用［J］.遼寧城鄉(xiāng)環(huán)境科技，2005，25（6）：23～24.

2016-2-10

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