包裝印刷有機(jī)廢氣處理技術(shù)探究

引言

改革開放以來，我國包裝印刷業(yè)隨著經(jīng)濟(jì)的增長迅速崛起，中國逐漸成為繼美國、日本、歐盟之后的第四大印刷市場(chǎng)。包裝印刷廠的主要產(chǎn)品為各種印刷制品，在生產(chǎn)過程中大量使用彩色油墨和有機(jī)溶劑，油墨所用溶劑主要包括甲苯、二甲苯、丁酮、異丙醇、正丁酯、乙酸乙酯等低沸點(diǎn)揮發(fā)性有機(jī)物。據(jù)統(tǒng)計(jì)，有機(jī)溶劑通常占到了油墨總量的70%～80%，而在印刷產(chǎn)品干燥的過程中，這部分有機(jī)溶劑會(huì)揮發(fā)到大氣中，產(chǎn)生大量的有機(jī)廢氣(VolatileOrganicCompounds，簡稱VOCs)。因此，包裝印刷成為我國VOCs的主要排放源之一。

VOCs通常是指在常壓下沸點(diǎn)低于260℃或標(biāo)準(zhǔn)狀況下飽和蒸氣壓大于0.13kPa的有機(jī)化合物，這類物質(zhì)種類繁多，多數(shù)具有毒性，且大多數(shù)VOCs都具有回收價(jià)值。因此，VOCs的大量排放不僅會(huì)對(duì)環(huán)境衛(wèi)生和人體健康帶來極大威脅，還會(huì)造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)及經(jīng)濟(jì)損失。長期以來，我國廢氣治理的重點(diǎn)主要放在除塵、脫硫、脫硝上，VOCs治理技術(shù)發(fā)展緩慢。“十二五”規(guī)劃以來，國家對(duì)VOCs的治理日益重視，并明確指出“推進(jìn)精細(xì)化工業(yè)有機(jī)廢氣污染治理，加強(qiáng)有機(jī)廢氣回收利用”。因此，如何減少包裝印刷業(yè)VOCs的排放，同時(shí)有效回收這部分有機(jī)溶劑，*終實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的雙贏，已經(jīng)成為包裝印刷業(yè)的一項(xiàng)重要任務(wù)。

1包裝印刷業(yè)VOCs控制技術(shù)概述

目前，我國包裝印刷行業(yè)現(xiàn)有的VOCs控制術(shù)大體可分為兩大類:一類是消除法，即通過破壞性的化學(xué)或生物反應(yīng)，將揮發(fā)性有機(jī)物轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳，主要包括燃燒法、生物法等，還包括一些新型的控制技術(shù)，如光催化法;另一類是回收法，即在一定溫度、壓力下，通過一定技術(shù)來分離回收揮發(fā)性有機(jī)物，主要包括吸附法、吸收法、冷凝法等。

1.1消除法

燃燒法是目前應(yīng)用比較廣泛的有機(jī)廢氣治理方法，主要包括直接燃燒法和催化燃燒法。直接燃燒是將VOCs當(dāng)作燃料，通過熱反應(yīng)，將其轉(zhuǎn)變?yōu)樗投趸?，去除效率可達(dá)95%以上。催化燃燒法是在催化劑的作用下，使有機(jī)廢氣中的碳?xì)浠衔镌跍囟容^低的條件下迅速氧化成水和二氧化碳。燃燒法主要適用于成分復(fù)雜、高濃度的VOCs氣體，具有效率高、處理徹底等優(yōu)點(diǎn)。但若廢氣含有Cl、S、N等元素，采用燃燒**產(chǎn)生HCl、SOx、NOx等有害氣體，造成二次污染。

生物法是利用微生物的新陳代謝對(duì)VOCs進(jìn)行生物降解的過程，主要適合于低濃度、大氣量且宜生物降解的有機(jī)廢氣治理。生物法處理有機(jī)廢氣具有設(shè)備簡單、運(yùn)行費(fèi)用低、操作簡便、凈化效率高、不產(chǎn)生二次污染物等優(yōu)點(diǎn)。但生物法對(duì)有機(jī)廢氣的進(jìn)氣濃度和性質(zhì)要求較高，同時(shí)對(duì)生物菌落和填料也提出了較高的要求，因此目前還未得到大量應(yīng)用。

光催化是指利用光催化劑(如TiO2)氧化分解吸附在催化劑表面的VOCs物質(zhì)。合適的光催化劑能夠在常溫下將VOCs完全氧化成無毒無害的物質(zhì)，無二次污染，適合處理高濃度、氣量大、穩(wěn)定性強(qiáng)的有機(jī)廢氣。目前，光催化法在處理廢水上已經(jīng)得到了一些應(yīng)用，但是由于其存在反應(yīng)速度慢、光子效率低等的缺點(diǎn)，在VOCs治理方面實(shí)例卻不多。

1.2回收法

吸附法主要是利用固體吸附劑(如硅膠、分子篩、活性炭等)把排放廢氣中的有害組分吸附留在固體表面里，從而達(dá)到凈化作用。吸附法常見于處理低濃度高通量的VOCs廢氣，優(yōu)點(diǎn)是去除率高，凈化徹底，能耗低，工藝成熟。不僅如此，吸附法若與其他處理方法聯(lián)用，既可防止環(huán)境污染，又能回收有用的物質(zhì)，具有很好的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。缺點(diǎn)是處理設(shè)備龐大，流程復(fù)雜，當(dāng)廢氣中含有膠粒物質(zhì)或其他雜質(zhì)時(shí)，吸附劑易失效。在現(xiàn)有的吸附劑中，活性炭性能*好，應(yīng)用*廣，去除效率通?？蛇_(dá)95%以上。

吸收法主要是采用低揮發(fā)或不揮發(fā)液體為吸收劑，利用有機(jī)廢氣能與其互溶的特點(diǎn)，來吸收廢氣中的有害物質(zhì)。該方法適用于濃度較高、溫度較低和壓力較大情況下氣相污染物的處理，具有技術(shù)成熟，設(shè)計(jì)及操作經(jīng)驗(yàn)豐富，適用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。但對(duì)于有機(jī)廢氣，由于其水溶性一般不好，應(yīng)用不太普遍。另外，該法對(duì)吸收劑和吸收設(shè)備的要求通常較高，而且吸收劑需要定期更換，過程較復(fù)雜，費(fèi)用較高。

冷凝法是利用物質(zhì)在不同溫度下具有不同飽和蒸汽壓這一物理性質(zhì)，采用降低系統(tǒng)溫度或提高系統(tǒng)壓力的方法，使處于蒸汽狀態(tài)的污染物冷凝并從廢氣中分離出來的過程，具有設(shè)備和操作條件簡單，回收物質(zhì)的純度較高的優(yōu)點(diǎn)。在生產(chǎn)過程中，冷凝法常常與壓縮、吸附、吸收等過程組合應(yīng)用，來回收有機(jī)廢氣中有用的組分，從而實(shí)現(xiàn)資源的重復(fù)利用，降低運(yùn)行成本。

上述兩類方法中，回收法能夠在污染控制的同時(shí)實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用，是一種更具有開發(fā)潛力的技術(shù)方法。然而，任何一種VOCs回收處理技術(shù)本身都各有利弊，使用條件也有較大差異。例如，吸附法處理低濃度VOCs效果雖好，但是對(duì)于高濃度廢氣的處理卻可能存在熱效應(yīng)高、吸附劑堵塞或二次污染等問題;而冷凝法則更適宜于處理高濃度VOCs，對(duì)于低濃度廢氣的處理效果較差、設(shè)備成本較高。因此，為*大程度地實(shí)現(xiàn)低成本、高效率的VOCs處理目的，需開發(fā)廢氣處理的集成工藝，將不同的VOCs回收處理技術(shù)通過一定的方法組合起來，使之優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、各盡其用，以實(shí)現(xiàn)低成本和高成效的雙贏。

2包裝印刷業(yè)VOCs組合處理工藝實(shí)例

上海某油墨印刷廠采用“蜂窩吸附-熱風(fēng)脫附-冷凍回收”的組合工藝，對(duì)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的VOCs進(jìn)行集中收集、集中處理、集中回收，取得了低本高效的處理效果。該工藝采用吸附截留有機(jī)溶劑氣體、熱風(fēng)脫附解析溶劑氣體的工藝將有機(jī)物分離濃縮出來加以冷凝回收，從而實(shí)現(xiàn)空氣凈化和廢棄物循環(huán)利用的目的。下面以該工藝為實(shí)例對(duì)VOCs組合處理工藝進(jìn)行分析探討。

2.1廢氣狀況及排放要求

該印刷廠有機(jī)廢氣排放現(xiàn)狀及GB16297—1996《大氣污染綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中的二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)(新建擴(kuò)改項(xiàng)目)要求如表1。