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电子工业废气VOCs排放特征及防治对策探讨
点击次数:438 发布时间:2017-09-04

VOCs对大气质量和人体健康的危害较大,对该类污染物进行有效控制具有重要意义。本文分析了电子工业废气VOCs排放特征,对VOCs的防治从源头控制、清洁生产、末端治理、总量控制、科学管理等方面提出了建议。

1 VOCs的环境危害

VOCs是空气中普遍存在且组成复杂的一类有机污染物的统称,主要包括烷烃、烯烃和芳香烃以及各种含氧烃、卤代烃、氮烃、硫烃、低沸点多环芳烃等物质,简称VOCs(volatileorganiccompounds)。在美国EPA优先控制的187种污染物中有33种属于挥发性有机物。VOCs对大气造成的危害主要有3个方面。(1)部分具有毒性和致癌性,危害人体健康;(2)VOCs中的碳氢化合物与氮氧化合物在紫外线的作用下反应生成臭氧,可导致大气光化学烟雾事件发生,危害人类健康和植物生长;(3)参与大气中二次气溶胶的形成,形成的二次气溶胶多在细颗粒,不易沉降,能较长时问滞留于大气中,对光线的散射力较强,从而显著降低大气能见度。目前我国大部分城市大气环境已呈现区域性霾污染、臭氧及酸雨等三大复合型污染特点,而VOCs是极重要的助推剂之一。

电子工业中VOCs排放特征

2.1电子行业分类

电子产品产业链可分为上、中、下三个层次:上面的层次是终电子整机产品即电子终端产品,例如雷达、通信、广播电视、计算机、视听等设备,它们的用户是国民经济的各个领域和千家万户的老百姓;中问层次是成百上千种的电子基础产品,包括电子元件、半导体器件、电子真空器件、光电子器件等,它们经过组合装配便形成了各种电子终端产品;下面的层次是支撑着电子终端产品组装和电子基础产品生产的电子专用材料等,它们是电子基础产品的基础。因此,电子工业一般可分为电子专用材料,半导体器件,电子元件及印制电路板,电真空器件、平板显示器件、光电子器件,电子终端产品几个方面。

2.2电子工业废气VOCs产生环节及污染物类型

VOCs排放涉及涂装行业、医药、石油化工行业、涂料油墨染料生产、家具制造业、印刷业、干洗业、电子工业、合成革与人造革等行业。典型电子工业废气VOCs产生环节及主要污染物情况见表1。

电子工业中的VOCs种类常见的有30多种,主要来自半导体器件、电子元器件、电子组件、平板显示器、整机机壳的表面涂层工艺使用溶剂型涂料、清洗工艺(包括芯征清洗、玻璃基板清洗、电路板清洗、电子组件清洗等)使用有机脱脂剂、脱水剂,感光成像工艺中的光刻胶稀释剂、显影剂、脱胶剂、液态阻焊膜剂、去膜剂等使用有机溶剂,去光刻胶类化合物如DMSO、MEA、NMP、DMAC、DGA则属于高沸点的硫类和胺类之有机溶剂。在日本电机、电子行业VOCs排放量排名位居前二十名的物质群依次是异丙醇、丁酮、甲苯、醋酸丁酯、甲醇、乙醇、丙酮、二甲苯、丙二醇单甲醚、苯乙烯、乙酸乙酯、正丁醇、甲基异丁基甲酮、二氯甲烷、环已酮、乙苯、正庚烷、甲氢呋喃、三氯乙烯。

                                                                               

2.3电子工业废气VOCs排放主要特点

电子工业是VOCs排放的主要行业之一,电子工业废气VOCs排放种类多,组分复杂。一般来说,废气排放中风量较大,VOCs浓度较低。半导体工艺过程中有机废气具有排放流量大(通常大于11000m3/h)和浓度低(通常小于25ppmv)的特点。排放VOCs废气中还含有酸性气体、碱性气体等。

3 VOCs污染防控对策建议

3.1加强源头控制

加强研究,建立原材料选材及认可数据库,选用高性能、环保型原材料,寻找替代品,控制配方等多方面减少VOCs使用量,鼓励VOCs排放企业积极使用环保型材料,推进落后传统工艺的升级换代,使用低挥发原材料,改善生产操作条件以减少无组织逸散,采用新工艺以减少有机溶剂用量,从源头控制VOCs排放。如电路板采用免清洗工艺,推广使用免清洗助焊剂等。电子终端产品表面涂装喷漆生产作业由传统的空气喷漆工艺为静电喷漆工艺取代,以二甲苯等挥发性有机物为主溶剂的油漆涂料将遂渐淘汰,使用不含有机溶剂或低含量有机溶剂涂料。表面涂装推行粉末涂装工艺,替代油漆涂装工艺,粉末涂装工艺的应用得到迅速发展。

3.2推行清洁生产机制

根据《清洁生产审核暂行办法》的要求,进一步推动工业企业在生产、运输、储存、产品等全过程的VOCs的监管,从原材料、生产工艺和产品环节,推荐和鼓励采用无毒低毒的替代性原材料,推行利用率高、可循环回收的生产工艺,改进结构和成分设计减轻产品使用中的VOCs排放,逐步完善VOCs控制方面的清洁生产指标体系,国内目前没有相应清洁生产指标体系的行业或技术,可根据实际情况研究制定清洁生产方案。

3.3强化VOCs的末端治理

对电子工业VOCs废气加装末端废气治理设施,减少排放到大气中的VOCs。

现在有的VOCs控制技术可以简单分为两大类:一类称为破坏性方法,包括氧化法和生物法,氧化法又可分为直接燃烧法和催化焚烧法;另一类称为回收性方法,常用的回收方法有吸收法、吸附法、浓缩法和膜分离法;正在研究开发的方法还有等离子净化技术和光催化氧化技术。各治理技术对比情况见表2。

针对电子行业VOCs排放特点采用相应末端治理技术,主要还是吸附法、焚烧法,吸附法利用多孔性固体吸附剂处理混合气体,吸附剂选择性高,活性炭属非极性吸附剂,对非极性化合物有较强的吸附能力,一般可净化低浓度VOCs,净化效率可达到90%以上。沸石浓缩转轮+焚烧方法使用的浓缩轮是一个装满吸附剂的旋转轮,废气由旋转轮的上游侧进入浓缩轮的吸附区,使VOCs得到浓缩,再经脱附燃烧处理,去除效率可在98%。

对于半导体、TFT—LCD和LED、PCB等企业,有机废气一般还含有酸性气体、碱性气体和一些有体,治理技术一般采用组合方式,前端通过喷淋塔淋洗,后接沸石浓缩转轮+焚烧方法,对电子终端产品企业,多采用活性炭吸附,进行“三防”喷涂需增加除漆雾装置(水帘或高密度纤维过滤)。

3.4建议实施VOCs总量控制

无组织排放变为集中有组织排放,并加以收集治理。同建议将“VOCs”纳入总量控制指标,并制定减排时,加强环境审批与监管,提高企业违法成本,对重点核算细则,组织编制并监督实施污染物排放总量控制规企业进行监督性监测,建立达标排放责任制,确保企业划和年度削减计划,注重重点减排项目建设、运行监督污染物达标排放。管理,落实相关政策措施。逐步完善VOCs控制标准体系,为VOCs总量核算、总量控制提供基础。

3.5加强科学管理

电子工业企业应加强环境管理,对逸散性无组织排放监控,包括设备与管线组件泄漏、挥发性有机物液体,储运及废水收集、处理和储存设施的逸散等,尽可能把无组织排放变为集中有组织排放,并加以收集治理。同时,加强环境审批与监管,提高企业违法成本,对重点企业进行监督性监测,家里达标排放责任制,确保企业污染物达标排放。

 
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