印制線路板項目廢氣源強分析

丁霆

（江蘇環(huán)保產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院股份公司，江蘇南京 210036）

1 引言

印制線路板（Printed Circuit Board，PCB）生產(chǎn)是國家重點支持的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，在業(yè)內(nèi)素有“電子產(chǎn)品系統(tǒng)之母”之稱，具有產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度高、吸納就業(yè)能力強、技術(shù)資金密集等行業(yè)特征，是核心競爭力的重要組成部分，是產(chǎn)業(yè)升級、技術(shù)進步、國家安全和經(jīng)濟發(fā)展的重要保障。近年來，我國PCB 產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，已經(jīng)成為拉動國民經(jīng)濟快速增長的重要動力。由于PCB 生產(chǎn)廢氣量大、產(chǎn)生點多、成分復雜，往往多種廢氣混在一起，給治理帶來一定的難度。本文對PCB項目產(chǎn)生的廢氣污染物及產(chǎn)生源強進行分析，擬為PCB 項目環(huán)境影響評價及污染治理提供參考。

2 PCB 生產(chǎn)過程主要廢氣

PCB 生產(chǎn)廢氣主要包括粉塵廢氣、酸性廢氣、有機廢氣、含氨廢氣、含錫廢氣等［1］。PCB 新建項目可選用類比分析法、產(chǎn)污系數(shù)法。類比分析法對項目的相似度要求較高，應用范圍較??；產(chǎn)污系數(shù)法是新建項目電鍍廢氣污染物源強核算常見的方法。PCB 項目粉塵、酸性廢氣污染源強主要根據(jù)HJ 984—2018《污染源源強核算技術(shù)指南 電鍍》［2］、《第一次全國污染源普查工業(yè)污染物產(chǎn)排污系數(shù)手冊》［3］等進行核算，其他廢氣產(chǎn)生量主要根據(jù)原輔料中有機物含量以及類比調(diào)查的方式確定。

3 PCB 生產(chǎn)過程主要廢氣源強核算

3.1 粉塵

PCB 生產(chǎn)在裁板、鉆孔、鉆靶、成型等工序中會產(chǎn)生粉塵，該粉塵主要成分為銅粉。根據(jù)《第一次全國污染源普查工業(yè)污染物產(chǎn)排污系數(shù)手冊》（4062 印制電路板制造行業(yè)），粉塵產(chǎn)污系數(shù)為18.63 g/m2。

3.2 酸性廢氣

PCB 新建項目一般采用產(chǎn)污系數(shù)法［4］。依據(jù)產(chǎn)污系數(shù)、核算時間、槽液面積等參數(shù)計算廢氣污染物的產(chǎn)生源強。該法計算公式為：

G＝Gs×A×t×10－6

式中，G 為污染物產(chǎn)生量，t；Gs 為產(chǎn)污系數(shù)，g/（m2·h）；A 為槽液面積，m2；t 為污染物產(chǎn)生時間，h。

廢氣主要為生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的氯化氫、硫酸霧、氰化氫、氮氧化物（硝酸霧）、氨基磺酸、氯氣等酸性廢氣。

硫酸霧：PCB 項目在微蝕、預微蝕、酸洗、預浸、棕化、電鍍銅、活化、微蝕刻液、退鍍等過程使用硫酸液，酸洗工序溫度約為30 ℃，硫酸液濃度為20～30 g/L，其他工序硫酸液濃度為40～270 g/L，并伴隨不同程度的加熱。根據(jù)HJ 984—2018《污染源源強核算技術(shù)指南 電鍍》附錄B 和PCB 企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗，酸洗工段會有少量硫酸霧產(chǎn)生，需進行收集處理，從保守角度考慮酸洗工序硫酸霧污染物產(chǎn)污系數(shù)取值為1.26 g/（m2·h），其他涉及硫酸使用工序產(chǎn)污系數(shù)取值為25.2 g/（m2·h）。另外，氨基磺酸別稱固體硫酸，為簡化計算，與產(chǎn)污系數(shù)硫酸一樣取值。

硝酸霧（以氮氧化物計）：電鍍銅剝掛架、預浸、沉銀使用的硝酸液濃度20%～65%，硝酸霧散發(fā)率800～3 000 g/（m2·h）。PCB 生產(chǎn)使用硝酸液濃度35%，硝酸霧散發(fā)率按1 600 g/（m2·h）計算。

氰化氫：鍍金工序用到氰化物（氰化亞金鉀），因此會產(chǎn)生含氰廢氣。氰化鍍金工序含氰廢氣以氰化氫形式存在。PCB 項目使用酸性氰化鍍金液，根據(jù)HJ 984—2018 《污染源源強核算技術(shù)指南 電鍍》附錄B，“堿性氰化鍍金及金合金”廢氣污染物產(chǎn)污系數(shù)取值為19.8 g/（m2·h），未給出酸性氰化鍍金系數(shù)。在酸性氰化鍍金液中添加酸霧抑制劑，可大大減緩氫氰酸的逸出，參考同類項目設(shè)計資料抑霧效率可達95%，綜合考慮氫氰酸污染物產(chǎn)污系數(shù)取值0.99 g/（m2·h）。

氯化氫：PCB 項目在線路板蝕刻、活化、預浸、酸洗、電解回收等工序有氯化氫廢氣產(chǎn)生。蝕刻工序使用8%～10%鹽酸，工序需要加熱；預浸工序使用5%鹽酸，不加熱；電解工序廢蝕刻液中鹽酸濃度10%～15%；酸洗等其他工序使用5%～8%鹽酸，常溫進行。根據(jù)HJ 984—2018《污染源源強核算技術(shù)指南 電鍍》附錄B，蝕刻工序氯化氫污染物產(chǎn)污系數(shù)取值為107.3 g/（m2·h），預浸工序產(chǎn)污系數(shù)取值0.4 g/（m2·h），酸性廢蝕刻液回收工序產(chǎn)污系數(shù)取值107.3 g/（m2·h），酸洗等其他涉及鹽酸使用工序產(chǎn)污系數(shù)取值為15.8 g/（m2·h）。

含氯廢氣：堿性蝕刻液含有蝕刻液主要組分是CuCl2·2H2O，HCl 和NaClO3。蝕刻再生和銅回收膜電解均會生成氯氣，大多數(shù)氯氣在系統(tǒng)內(nèi)回用，并采用添加氯氣抑制劑和控制電極的方式減緩氯氣的逸出，按酸性蝕刻與在線循環(huán)分別有5%NaClO3與HCl生成氯氣計算。銅回收膜電解系統(tǒng)產(chǎn)生的少量氯氣按在線系統(tǒng)氯氣產(chǎn)生量50%計算。

酸性廢氣源強見表1。

表1 酸性廢氣源強 g/（m2·h－1）

3.3 有機廢氣

PCB 項目在網(wǎng)版制作、阻焊印刷、文字印刷、烘干、熱壓合、烤板等工序產(chǎn)生有機廢氣［5］。

網(wǎng)版制作：網(wǎng)版制作工序需要使用洗網(wǎng)水（有機溶劑）對網(wǎng)版進行脫脂處理，以去除網(wǎng)版本身附著的污物等雜質(zhì)，需要涂感光油墨并進行烘干。以洗網(wǎng)水有機溶劑全部揮發(fā)計；感光油墨主要成分為環(huán)氧樹脂40%、感光劑15%、硫酸鋇36%、溶劑9%，以感光油墨溶劑在印刷和后續(xù)烘烤過程中全部揮發(fā)計。

壓合廢氣：在裁板下料、CVL 壓合、補強、組合壓合、干膜渣處理等工序需要進行各種膜材料、補強材料的熱壓合及烤板，相關(guān)膜材料、補強材料包括PI膜、PET 膜、純膠膜、FR4、PP 半固化片、聚酰亞胺基材等，均為性能穩(wěn)定的聚合物類材料。熱壓合溫度一般為180±10 ℃，烤板烘箱溫度為50±5 ℃，在此溫度下部分材料會軟化變成熔化及最終達到徹底固化，過程中會分解產(chǎn)生不同聚合度的短鏈有機物，但分解量很小，由于廢氣種類無法定性，故以非甲烷總烴作為主要污染物進行計算［6］。

圖形轉(zhuǎn)移工序使用干膜工藝，采用光致聚合物干膜，主要成分為樹脂、感光劑、填充劑等，不需要進行濕膜工藝的涂布及烘烤工序，僅在干膜加熱壓膜過程有少量有機廢氣產(chǎn)生，污染物以非甲烷總烴計，該工序在潔凈間內(nèi)進行，廢氣通過車間通風系統(tǒng)排放。

印刷廢氣：PCB 生產(chǎn)使用感光濕膜（液態(tài)光成像阻焊油墨），其主要成分為環(huán)氧樹脂，其中溶劑（丁酮、乙二醇、甲基丙烯酸羥乙酯等）占比約為12%，74%油墨溶劑在印刷和后續(xù)烘烤過程中揮發(fā)，廢氣收集率為95%。阻焊印刷工序使用油墨與稀釋劑，其中，油墨主要成分為環(huán)氧樹脂45%、丙烯酸樹脂15%、硫酸鋇18%、除泡劑4%、二氧化硅4%、顏料2%、溶劑12%（丁酮、乙二醇、甲基丙烯酸羥乙酯等）。油墨中溶劑及油墨稀釋劑在印刷和后續(xù)烘烤過程中按全部揮發(fā)計。

甲醛廢氣：化學沉銅工序使用甲醛作為沉銅的還原劑，使用36%甲醛，類比同類項目，甲醛的揮發(fā)量按其使用量的10%計。

有機廢氣源強計算結(jié)果見表2。

表2 有機廢氣源強計算結(jié)果

3.4 含氨廢氣

堿性蝕刻液含有6 mol/L 氨，類比同類項目，氨的揮發(fā)量按其使用量的1%計。

3.5 含錫廢氣

線路板生產(chǎn)過程中有噴錫工序，在噴錫過程中，由于金屬錫在高溫作用下，熔化產(chǎn)生少量蒸發(fā)，因而煙塵隨之產(chǎn)生，煙塵中主要組分是錫塵及其化合物。每次噴錫過程中因板材面積不同，粘在基板表面的液態(tài)錫量也不同，根據(jù)廠方提供資料及類比同類項目，基板浸入錫槽時，平均約有300 g/m2的液態(tài)錫料粘在基板，基板提升后被錫槽上部風刀噴出的高溫高壓壓縮空氣吹下重新落入錫槽內(nèi)，殘余錫料則平整保留在板材上，板材上殘留錫料量為3.88～4.55 g/m2。類比同類項目，其揮發(fā)產(chǎn)生的錫塵量不超過使用量的2%。

3.6 其他廢氣

PCB 項目其他廢氣包括危廢倉庫、污水站、罐區(qū)收集的公輔工程廢氣等。

儲罐呼吸廢氣：PCB 生產(chǎn)項目各儲罐廢氣源為鹽酸、硫酸儲罐，堿性蝕刻液（氨水）儲罐的呼吸排放，經(jīng)集氣罩收集處理后進入排氣筒，未收集部分無組織逸散。

固定頂罐的呼吸排放可用下式估算其污染物的排放量：

LB=0.191×M［P/（100910－P）］0.68×D1.73×H0.51×△T0.45×FP×C×KC

式中，LB為固定頂罐的呼吸排放量，kg/a；M 為儲罐內(nèi)蒸氣的分子量；P 為在大量液體狀態(tài)下真實的蒸氣壓力，Pa；D 為罐的直徑，m；H 為平均蒸氣空間高度，m；△T為1 d 之內(nèi)的平均溫度差，℃；FP為涂層因子，無量綱，根據(jù)油漆狀況取值在1～1.5 之間；C 為用于小直徑罐的調(diào)節(jié)因子，無量綱，直徑在0～9 m 之間的罐體，C=1－0.012 3（D－9）2，罐徑大于9 m 的罐體，C=1；KC為產(chǎn)品因子，石油原油KC取0.65，其他有機液體取1.0。

可由下式估算固定頂罐的工作排放：LW=4.188×10－7×M×P×KN×KC

式中，LW為固定頂罐的工作損失，kg/m3投入量；KN為周轉(zhuǎn)因子，無量綱，取值按年周轉(zhuǎn)次數(shù)（K）確定。

儲罐呼吸排放計算參數(shù)見表3。

表3 儲罐呼吸排放計算參數(shù)

污水處理站：PCB 項目配套污水處理站廢水處理過程產(chǎn)生少量惡臭污染物（硫化氫、氨），對廢水池加蓋，收集產(chǎn)生的廢氣，經(jīng)處理后通過排氣筒排放，未收集的部分無組織排放。

危廢倉庫：危廢倉庫在危廢貯存過程產(chǎn)生少量廢氣，主要污染物為氯化氫、硫酸霧等，經(jīng)處理后通過排氣筒排放，未收集的部分無組織排放。

4 結(jié)語

（1）PCB 項目廢氣主要包括生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的氯化氫、硫酸霧、氰化氫、氨基磺酸、氯氣等酸性廢氣，印刷、壓合、烤板等過程中產(chǎn)生的有機廢氣，裁切、鉆孔和成型等過程中產(chǎn)生的粉廢氣，含氨、含錫廢氣以及危廢倉庫、污水處理站、罐區(qū)收集的公輔工程廢氣等。

（2）環(huán)境影響評價作為建設(shè)項目落地的環(huán)境準入門檻，為環(huán)境治理工作提供依據(jù)，助力打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)。環(huán)評實際工作中，污染物源強核算是重點，針對PCB 項目產(chǎn)生的酸性廢氣，本文給出各工序產(chǎn)污環(huán)節(jié)及產(chǎn)污系數(shù)，其他廢氣產(chǎn)生量主要根據(jù)原輔料中有機物含量以及類比調(diào)查的方式確定。在PCB 項目環(huán)評工作中，要采用合理的核算方法，準確計算污染物排放量，以保證環(huán)境影響評價結(jié)果的可信度。