孙永嘉，王腾骄

(南京大学环境规划设计研究院股份公司，江苏 南京 210093)

印刷电路板(Printed Circuit Board，简称PCB)是焊接各种集成芯片、晶体管、电阻器、电容器等元器件的基板，目前广泛应用于手机、笔记本电脑、PDA、数码相机、液晶显示屏等多种产品。近年来随着电子产品在生产生活中广泛应用，PCB行业一直成增长趋势，在日趋严格的环保形势下，PCB行业因在废水、废气、固废方面具有高污染的特征受到了人们的关注[1]。

在印刷电路板的生产过程中会使用大量的油墨、稀释剂等有机溶剂，而这些有机溶剂中挥发性有机物(VOCs)的平均含量占比在50%以上[2]，在生产过程中这部分VOCs基本全部挥发进入大气环境中，因此印刷电路板行业是排放量较大的VOCs排放源之一。

本文以某印刷电路板企业为例，就其油墨印刷有机废气污染，分析了油墨印刷有机废气的特征，并着重论述了油墨印刷有机废气源强、废气治理工艺，最后分析了VOCs治理工程的环境效益。

1 油墨印刷有机废气特征分析

(1)排放量大，有机污染物种类多，有异味

印刷线路板行业对油墨、稀释剂等有机溶剂使用量较大，而这些有机溶剂中VOCs含量较高，水基油墨、高固份油墨目前使用比例仍旧较少，导致该行业成为VOCs排放量较大的污染源之一。

根据该PCB企业提供的油墨、稀释剂等物质的化学品安全技术说明(MSDS)，企业使用的油墨、稀释剂、硬化剂等有机溶剂多达十几种，其中VOCs物质种类非常多[3]，如：丙烯酸酯、二乙二醇乙醚醋酸酯、二丙二醇甲醚、乙酸-1-甲氧基-2-丙基酯、1-甲氧基-2-丙醇、2-甲氧基-1-丙醇、萘等，以酯类、醚类、醇类VOCs物质为主，这些物质的嗅阈值较低，往往产生较大“异味”，影响周边居民正常生活[4]。

(2)烘干废气中含有针絮状颗粒物

PCB行业油墨印刷过程中本身不使用固体物质，在调墨、印刷、涂布等过程中不产生颗粒物。但在烘干过程中，烘干温度达145～160 ℃，油墨中的高沸点物质挥发出来，在管道输送过程中遇冷会形成针絮状的颗粒物，该絮状颗粒物粒径较小，排放量大，比重轻。其外观形态如图1所示。

图1 烘干废气中的针絮状颗粒物

2 废气源强分析

PCB行业油墨印刷产生有机废气的生产环节有：调墨、印刷、涂布和烘干[5]。调墨是指将油墨、稀释剂、固化剂等按照一定的比例混合、调匀，已达到生产使用条件；印刷工序是在印刷机上采用丝网印刷等方式将油墨印刷在线路板表面，此外印刷机需定期使用溶剂清洁；涂布工序是通过静电喷涂方式将调配好的油墨涂布在线路板表面，该过程在密闭室内常温操作；烘干工序是将印刷涂布后的物件放置在烘箱内高温烘干，将油墨上的有用物质(如感光材料等)固化在线路板上。

根据企业提供数据，当企业产能达30万平方米线路板时，VOCs产生量约为178 t/a，受操作方式、温度、时间等的影响，调墨、印刷、涂布和烘干等工序挥发的VOCs占比不同，调墨、印刷、涂布工序产生的VOCs量占比相对较小，烘干工序产生VOCs量占比相对较低，一般占80%以上。

该企业调墨工序集中在调墨间内进行，调墨点位共1处，采用上吸式集气罩捕集废气；印刷机5台，为方便工人操作，印刷机建立密闭隔间，在隔间上部均匀设置抽风口捕集废气；涂布机1台，涂布机为半密闭式，在涂布机顶部均匀设置抽风口捕集废气。上述点位废气捕集总风量为15000 m3/h，VOCs产生浓度约为70 mg/m3，产生速率为1.05 kg/h。

该企业设有印刷烘干箱6台，涂布烘干箱1台，烘干箱密闭，顶部设有若干抽风口捕集废气，各烘干箱汇总风量为12000 m3/h，VOCs产生浓度约为1785 mg/m3，产生速率为21.4 kg/h。

综上分析，油墨印刷废气不同环节产生的VOCs浓度具有明显的差异，可以划分为低浓度有机废气和高浓度有机废气，其中调墨、印刷、涂布工序产生的有机废气属于低浓度有机废气，烘干废气属于高浓度有机废气。

3 废气治理系统设计

目前已有催化燃烧、活性炭吸附、沸石转轮+RTO焚烧、活性炭吸附脱附-催化燃烧等多种技术应用于线路板有机废气的治理中[5]，但具体选择哪种治理工艺，应综合考虑废气源强、投资运行费用、净化效率、达标可行性等多个因素，比选得出。本工程按照分类收集治理的原则，并综合考虑上述因素，最终选择考虑采用干式过滤+ RTO焚烧处理工艺治理高浓度有机废气，采用二级活性炭吸附处理工艺治理低浓度有机废气，工程投资运行费用相对较低，且满足VOCs高去除率的要求。

RTO焚烧是将有机废气引入蓄热体预热后进入燃烧室内，燃烧室始终保持在760 ℃以上温度，废气中的有机物在高温下被氧化分解为CO2和水达到净化的目的，该工艺在处理高浓度有机废气具有经济优势[7]。

活性炭吸附法是目前处理低浓度有机废气的主流工艺之一，活性炭具有吸附广谱性，比表面积较大，对油墨印刷废气中的苯类、酯类、醚类等污染物均有较好的吸附性能，废气经过活性炭床层时，废气中的有机物会被吸附浓集在活性炭表面，使废气得到净化[8]。

3.1 高浓度有机废气系统设计

高浓度有机废气系统处理工艺流程图如图2所示。

图2 高浓度有机废气处理工艺流程图

(1) 预处理

为避免烘干过程产生的针絮状颗粒物对RTO废气处理系统的影响，本工程设置了废气预处理装置，采用干式过滤(粗效(G4)+中效(F6)+中高效(F9))组合进行颗粒物的预处理。该方法对粒径大于1 μm的颗粒物的去除效率达90%以上[6]。

(2)蓄热式焚烧炉

本工程蓄热式焚烧炉为三床式，三个蓄热床层分别处于进气、排气和清扫状态，并不断切换循环进行。整个系统采用可编程逻辑控制器(PLC控制系统)自动控制运行，系统内部设置有冷启动程序、升温控制程序、应急关停程序等，保证系统温度运行。

主要工艺参数如下：蓄热体采用蜂窝式陶瓷蓄热体，蓄热体截面风速为1.2 m/s，废气在燃烧室内的停留时间1 s，燃烧室内温度控制在760～860 ℃，阀门自动切换，切换时间75～90 s，废气出口排放温度在120 ℃左右。

3.2 低浓度有机废气系统设计

低浓度有机废气(调墨、印刷废气)采用二级活性炭(串联)吸附废气处理工艺，属于更换式活性炭吸附法，活性炭吸附饱和后需进行更换。

活性炭吸附器构造形式：采用上填下卸式，共设有4个装碳口，4个卸碳口，内部设有2个立式活性炭床层，床层内部设有气流均布板，气流从中间进，两侧出，保证活性炭均匀有效吸附。

主要工艺参数如下：活性炭类型为颗粒活性炭，四氯化碳吸附率60%，碘值1000 mg/g，总装填量为1.5 t，过滤气速0.56 m/s。

4 环境效益分析

4.1 VOCs减排效果

RTO系统对VOCs去除效率不低于99%，二级活性炭吸附系统对VOCs的去除效率为90%，VOCs净化效率高，可实现VOCs减排量175.5 t/a，同时出口VOCs排放浓度和排放速率满足相关排放标准限值要求。

4.2 二次污染

本工程采用的废气治理系统在高效去除VOCs的同时，也会产生二次污染，其中高浓度有机废气处理系统中的干式过滤器需定期更换，产生废过滤器；低浓度有机废气处理系统中活性炭吸附饱和后，也需要进行更换，产生废活性炭。废活性炭和废过滤器均作为危险废弃物，委托第三方有资质单位安全处置。

5 结 语

(1)PCB行业油墨印刷有机废气具有排放量大、有机污染物种类多、有异味等特征，且烘干废气中含有针絮状颗粒物；

(2)按VOCs浓度划分，油墨印刷废气可划分为低浓度有机废气和高浓度有机废气，其中调墨、印刷、涂布工序产生的有机废气属于低浓度有机废气，烘干废气属于高浓度有机废气；

(3)油墨印刷废气应进行分类收集治理，低浓度有机废气可采用二级活性炭吸附系统处理，高浓度有机废气可采用干式过滤+RTO焚烧处理系统处理，上述废气处理系统对VOCs去除效率高，减排量大，取得了明显的环境效益，同时会产生废过滤器、废活性炭等二次污染。