電子工業(yè)廢氣VOCs排放特征及防治對策探討

夏邦壽 張卿川 張紹修 劉 越

(信息產(chǎn)業(yè)電子第十一設計研究院科技工程股份有限公司，成都 610021)

1 VOC 的環(huán)境危害

VOCs 是空氣中普遍存在且組成復雜的一類有機污染物的統(tǒng)稱，主要包括烷烴、烯烴和芳香烴以及各種含氧烴、鹵代烴、氮烴、硫烴、低沸點多環(huán)芳烴等物質(zhì)，簡稱VOCs(volatile organic compounds)。在美國EPA 優(yōu)先控制的187 種污染物中有33 種屬于揮發(fā)性有機物。VOCs 對大氣造成的危害主要有3 個方面。(1)部分具有毒性和致癌性，危害人體健康;(2)VOCs 中的碳氫化合物與氮氧化合物在紫外線的作用下反應生成臭氧，可導致大氣光化學煙霧事件發(fā)生，危害人類健康和植物生長;(3)參與大氣中二次氣溶膠的形成，形成的二次氣溶膠多在細顆粒，不易沉降，能較長時間滯留于大氣中，對光線的散射力較強，從而顯著降低大氣能見度。目前我國大部分城市大氣環(huán)境已呈現(xiàn)區(qū)域性霾污染、臭氧及酸雨等三大復合型污染特點，而VOCs 是極重要的助推劑之一［1］。

2 電子工業(yè)中VOC 排放特征

2.1 電子行業(yè)分類

電子產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈可分為上、中、下三個層次:最上面的層次是最終電子整機產(chǎn)品即電子終端產(chǎn)品，例如雷達、通信、廣播電視、計算機、視聽等設備，它們的用戶是國民經(jīng)濟的各個領域和千家萬戶的老百姓;中間層次是成百上千種的電子基礎產(chǎn)品，包括電子元件、半導體器件、電子真空器件、光電子器件等，它們經(jīng)過組合裝配便形成了各種電子終端產(chǎn)品;最下面的層次是支撐著電子終端產(chǎn)品組裝和電子基礎產(chǎn)品生產(chǎn)的電子專用材料等，它們是電子基礎產(chǎn)品的基礎。因此，電子工業(yè)一般可分為電子專用材料，半導體器件，電子元件及印制電路板，電真空器件、平板顯示器件、光電子器件，電子終端產(chǎn)品幾個方面。

2.2 電子工業(yè)廢氣VOCs 產(chǎn)生環(huán)節(jié)及污染物類型

VOCs 排放涉及涂裝行業(yè)、農(nóng)藥醫(yī)藥、石油化工行業(yè)、涂料油墨染料生產(chǎn)、家具制造業(yè)、印刷業(yè)、干洗業(yè)、電子工業(yè)、合成革與人造革等行業(yè)［2］，典型電子工業(yè)廢氣VOCs 產(chǎn)生環(huán)節(jié)及主要污染物情況見表1。

電子工業(yè)中的VOCs 種類常見的有30 多種，主要來自半導體器件、電子元器件、電子組件、平板顯示器、整機機殼的表面涂層工藝使用溶劑型涂料、清洗工藝(包括芯征清洗、玻璃基板清洗、電路板清洗、電子組件清洗等)使用有機脫脂劑、脫水劑，感光成像工藝中的光刻膠稀釋劑、顯影劑、脫膠劑、液態(tài)阻焊膜劑、去膜劑等使用有機溶劑，去光刻膠類化合物如DMSO、MEA、NMP、DMAC、DGA 則屬于高沸點的硫類和胺類之有機溶劑。在日本電機、電子行業(yè)VOCs 排放量排名位居前二十名的物質(zhì)群依次是異丙醇、丁酮、甲苯、醋酸丁酯、甲醇、乙醇、丙酮、二甲苯、丙二醇單甲醚、苯乙烯、乙酸乙酯、正丁醇、甲基異丁基甲酮、二氯甲烷、環(huán)已酮、乙苯、正庚烷、甲氫呋喃、三氯乙烯和氯仿。

2.3 電子工業(yè)廢氣VOCs 排放主要特點

電子工業(yè)是VOCs 排放的主要行業(yè)之一，電子工業(yè)廢氣VOCs 排放種類多，組分復雜。一般來說，廢氣排放中風量較大，VOCs 濃度較低。半導體工藝過程中有機廢氣具有排放流量大(通常大于11000m3/h)和濃度低(通常小于25ppmv)的特點。排放VOCs 廢氣中還含有酸性氣體、堿性氣體和一些有毒氣體。

3 VOCs 污染防控對策建議

3.1 加強源頭控制

加強研究，建立原材料選材及認可數(shù)據(jù)庫，選用高性能、環(huán)保型原材料，尋找替代品，控制配方等多方面減少VOCs 使用量，鼓勵VOCs 排放企業(yè)積極使用環(huán)保型材料，推進落后傳統(tǒng)工藝的升級換代，使用低揮發(fā)原材料，改善生產(chǎn)操作條件以減少無組織逸散，采用新工藝以減少有機溶劑用量，從源頭控制VOCs 排放。如電路板采用免清洗工藝，推廣使用免清洗助焊劑等。電子終端產(chǎn)品表面涂裝噴漆生產(chǎn)作業(yè)由傳統(tǒng)的空氣噴漆工藝為靜電噴漆工藝取代，以二甲苯等揮發(fā)性有機物為主溶劑的油漆涂料將遂漸淘汰，使用不含有機溶劑或低含量有機溶劑涂料。表面涂裝推行粉末涂裝工藝，替代油漆涂裝工藝，粉末涂裝工藝的應用得到迅速發(fā)展。

表1 典型電子工業(yè)廢氣VOCs 產(chǎn)生環(huán)節(jié)及主要污染物

3.2 推行清潔生產(chǎn)機制

根據(jù)《清潔生產(chǎn)審核暫行辦法》的要求，進一步推動工業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)、運輸、儲存、產(chǎn)品等全過程的VOCs 的監(jiān)管，從原材料、生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品環(huán)節(jié)，推薦和鼓勵采用無毒低毒的替代性原材料，推行利用率高、可循環(huán)回收的生產(chǎn)工藝，改進結(jié)構(gòu)和成分設計減輕產(chǎn)品使用中的VOCs 排放，逐步完善VOCs 控制方面的清潔生產(chǎn)指標體系，國內(nèi)目前沒有相應清潔生產(chǎn)指標體系的行業(yè)或技術(shù)，可根據(jù)實際情況研究制定清潔生產(chǎn)方案。

3.3 強化VOCs 的末端治理

對電子工業(yè)VOCs 廢氣加裝末端廢氣治理設施，減少排放到大氣中的VOCs。

現(xiàn)在有的VOCs 控制技術(shù)可以簡單分為兩大類:一類稱為破壞性方法，包括氧化法和生物法，氧化法又可分為直接燃燒法和催化焚燒法;另一類稱為回收性方法，常用的回收方法有吸收法、吸附法、濃縮法和膜分離法;正在研究開發(fā)的方法還有等離子凈化技術(shù)和光催化氧化技術(shù)［3－4］。各治理技術(shù)對比情況見表2。

針對電子行業(yè)VOCs 排放特點采用相應末端治理技術(shù)，主要還是吸附法、焚燒法，吸附法利用多孔性固體吸附劑處理混合氣體，吸附劑選擇性高，活性炭屬非極性吸附劑，對非極性化合物有較強的吸附能力，一般可凈化低濃度VOCs，凈化效率可達到90%以上。沸石濃縮轉(zhuǎn)輪+焚燒方法使用的濃縮輪是一個裝滿吸附劑的旋轉(zhuǎn)輪，廢氣由旋轉(zhuǎn)輪的上游側(cè)進入濃縮輪的吸附區(qū)，使VOCs 得到濃縮，再經(jīng)脫附燃燒處理，去除效率可在98%。

對于半導體、TFT－LCD 和LED、PCB 等企業(yè)，有機廢氣一般還含有酸性氣體、堿性氣體和一些有毒氣體，治理技術(shù)一般采用組合方式，前端通過噴淋塔淋洗，后接沸石濃縮轉(zhuǎn)輪+焚燒方法，對電子終端產(chǎn)品企業(yè)，多采用活性炭吸附，進行“三防”噴涂需增加除漆霧裝置(水簾或高密度纖維過濾)。

表2 VOCs 治理技術(shù)對比情況

3.4 建議實施VOCs 總量控制

建議將“VOCs”納入總量控制指標，并制定減排核算細則，組織編制并監(jiān)督實施污染物排放總量控制規(guī)劃和年度削減計劃，注重重點減排項目建設、運行監(jiān)督管理，落實相關政策措施。逐步完善VOCs 控制標準體系，為VOCs 總量核算、總量控制提供基礎。

3.5 加強科學管理

電子工業(yè)企業(yè)應加強環(huán)境管理，對逸散性無組織排放監(jiān)控，包括設備與管線組件泄漏、揮發(fā)性有機液體，儲運及廢水收集、處理和儲存設施的逸散等，盡可能把無組織排放變?yōu)榧杏薪M織排放，并加以收集治理。同時，加強環(huán)境審批與監(jiān)管，提高企業(yè)違法成本，對重點企業(yè)進行監(jiān)督性監(jiān)測，建立達標排放責任制，確保企業(yè)污染物達標排放。

［1］江梅，張國寧，鄒蘭，等．有機溶劑使用行業(yè)VOCs 排放控制標準體系的構(gòu)建［J］．環(huán)境工程技術(shù)學報，2011，3(1):221－225．

［2］張宇峰，邵春燕，等．揮發(fā)性有機化合物的污染控制技術(shù)［J］．南京工業(yè)大學學報，2003，3(11):89－92．

［3］劉鵬，周湘梅．VOC 的回收與處理技術(shù)簡介［J］．石油化工環(huán)境保護，2001，3:39－42．