TFT-LCD行業(yè)VOCs來源及其處理技術(shù)比較

戴翔 楊雅琴 盛守祥 榮道昆

摘要：揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）作為細(xì)顆粒物和臭氧生成的前驅(qū)物，其對(duì)大氣的污染已被廣泛認(rèn)知，國(guó)家及地方環(huán)保部門均頒發(fā)了揮發(fā)性有機(jī)物污染防治工作的相關(guān)文件及標(biāo)準(zhǔn)。揮發(fā)性有機(jī)物來源廣泛，通過對(duì)生產(chǎn)工藝中使用到的有機(jī)化學(xué)品進(jìn)行分析，明確了TFT-LCD行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物的主要來源。根據(jù)各種揮發(fā)性有機(jī)物控制技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)的分析比較，結(jié)合TFT-LCD行業(yè)有機(jī)廢氣的排放特點(diǎn)，介紹了沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮燃燒技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：揮發(fā)性有機(jī)物;TFT-LCD;沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮燃燒技術(shù)

中圖分類號(hào)：X51 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2019）07-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.07.037

Abstract： Volatile organic compounds （VOCs） as the precursor of fine particulate and ozone， which pollution to air has been widely recognized. The state and local environmental protection departments had issued relevant documents and standards for the prevention and control of volatile organic compounds. Volatile organic compounds have a wide range of sources. The paper analyzed the organic chemicals used in the production process and clarified the main source of volatile organic compounds in TFT-LCD industry. Based on the comparison of various control technologies and the organic exhaust characteristics of the TFT-LCD industry， the paper introduced the application of zeolite concentration runner system.

Key words： Volatile organic compounds; TFT-LCD; Zeolite concentration runner system

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及顯示技術(shù)的更新?lián)Q代，薄膜晶體管液晶顯示器（Thin film transistor-liquid crystal display，簡(jiǎn)稱TFT-LCD），得到快速發(fā)展，據(jù)統(tǒng)計(jì)國(guó)內(nèi)顯示面板產(chǎn)線（含規(guī)劃線）從2010年的21條發(fā)展到2018年底的51條。TFT-LCD行業(yè)在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的VOCs等有害廢氣[1。2]，是一類重要的VOCs污染源，張世豪等[3]對(duì)TFT-LCD行業(yè)VOCs排放進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，我國(guó)顯示行業(yè)VOCs的排放主要是無組織排放，而且無組織排放逐年增加。以某TFT-LCD企業(yè)為研究對(duì)象，對(duì)其VOCs在生產(chǎn)過程中的排放源進(jìn)行研究，并對(duì)VOCs減排和控制技術(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，為TFT-LCD行業(yè)VOCs的減排控制提供技術(shù)參考。

1 TFT-LCD行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物的來源及排放現(xiàn)狀

1.1 TFT-LCD行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物的來源

TFT-LCD即薄膜晶體管液晶顯示器行業(yè)屬于電子器件制造業(yè)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)行業(yè)分類中可歸為C3969。TFT-LCD生產(chǎn)工藝由陣列、彩膜、成盒、模組四大工程組成。陣列工程的光刻工序（涂膠、顯影、剝離）和彩膜工程的BM層、RGB層、PS層、OC層的生成工序會(huì)使用到大量的有機(jī)化學(xué)品，TFT-LCD行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物也主要來源于此。表1某TFF-LCD企業(yè)生產(chǎn)過程中使用到的有機(jī)化學(xué)品信息，根據(jù)揮發(fā)性有機(jī)物的定義可知，表中的原料均為含揮發(fā)性有機(jī)物的化學(xué)品，其主要成分為酯類物質(zhì)。

1.2 TFT-LCD行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物的去向

TFT-LCD行業(yè)制造過程中使用到的含有揮發(fā)性有機(jī)物的化學(xué)品原料，參與生產(chǎn)反應(yīng)后，一部分進(jìn)入廢液系統(tǒng)作為危險(xiǎn)廢棄物交有資質(zhì)的危廢廠商利用處置，如稀釋劑廢液（含光刻膠）;一部分進(jìn)入廠區(qū)有機(jī)廢水處理系統(tǒng)，經(jīng)生化處理達(dá)標(biāo)后排放至市政污水管網(wǎng);還有少部分在生產(chǎn)過程中以氣體的形式揮發(fā)至產(chǎn)線密閉設(shè)備內(nèi)，經(jīng)管道收集作為有機(jī)廢氣達(dá)標(biāo)處理后排放至大氣中。

2 廢氣中揮發(fā)性有機(jī)物控制技術(shù)對(duì)比

揮發(fā)性有機(jī)物的控制技術(shù)可從源頭控制和末端治理兩個(gè)方面考慮[4]。源頭控制為預(yù)防性措施，如使用揮發(fā)性低或不含揮發(fā)性的化學(xué)品原料、改進(jìn)生產(chǎn)工藝等。源頭控制措施可以從根本上減少揮發(fā)性有機(jī)物的產(chǎn)生，但因受制于當(dāng)前的技術(shù)現(xiàn)狀，暫無合適的替代原料及工藝等，短期內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)較好的控制效果。末端治理為現(xiàn)階段揮發(fā)性有機(jī)物的主流控制技術(shù)，可分為回收法和分解法。

揮發(fā)性有機(jī)物的控制技術(shù)較多，但每種控制技術(shù)均有其針對(duì)性和優(yōu)缺點(diǎn)，表2為對(duì)以上揮發(fā)性有機(jī)物的控制技術(shù)的總結(jié)比較[5-10]。

TFT-LCD行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物主要來源于陣列、彩膜工程，有機(jī)廢氣主要成分為酯類物質(zhì)，其排放特點(diǎn)為大風(fēng)量低濃度?？紤]到運(yùn)行成本、處理效率及技術(shù)的可行性，以上單一的揮發(fā)性有機(jī)物的控制技術(shù)并不適合于TFT-LCD行業(yè)的有機(jī)廢氣的處理。經(jīng)考察，現(xiàn)有一種沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮燃燒處理技術(shù)已在多家TFT-LCD企業(yè)應(yīng)用。

3 沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮燃燒技術(shù)

沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮燃燒法是一種集合了吸附、燃燒技術(shù)特點(diǎn)的聯(lián)合處理方法，系統(tǒng)主要由風(fēng)機(jī)、沸石轉(zhuǎn)輪、燃燒室、排氣筒及各種相應(yīng)的儀器儀表組成。沸石轉(zhuǎn)輪分為三個(gè)操作區(qū)間，即吸附區(qū)、脫附再生區(qū)及冷卻區(qū)，沸石轉(zhuǎn)輪以每小時(shí)2-6轉(zhuǎn)的可調(diào)速度緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)三個(gè)操作區(qū)的輪換。有機(jī)廢氣在進(jìn)入沸石轉(zhuǎn)輪前被分為兩路，其中干管中約有95%的廢氣通入沸石轉(zhuǎn)輪吸附區(qū)，廢氣中的揮發(fā)性有機(jī)物被吸附凈化后直接排放。隨著轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，接近吸附飽和的轉(zhuǎn)輪吸附區(qū)會(huì)轉(zhuǎn)至脫附再生區(qū)，原進(jìn)氣支管中5%的有機(jī)廢氣流過轉(zhuǎn)輪冷卻區(qū)，被換熱成高溫（180～220℃）脫附再生氣體，用于揮發(fā)性有機(jī)物的脫附，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)輪吸附飽和區(qū)的解吸再生。吸附飽和后的沸石轉(zhuǎn)輪通過脫附、冷卻后再次轉(zhuǎn)入吸附工作區(qū)。而含有高濃度揮發(fā)性有機(jī)物的脫附氣體最終進(jìn)入燃燒爐，在天然氣的參與下被燃燒分解。沸石轉(zhuǎn)輪濃縮倍率可達(dá)10倍，通過吸附解吸作用可將原有的低濃度有機(jī)廢氣高度濃縮，達(dá)到了經(jīng)濟(jì)燃燒的條件。圖1為沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮燃燒處理技術(shù)流程圖。

另外，TFT-LCD陣列工程的濕刻剝離工序會(huì)產(chǎn)生濕度較大的高濃度有機(jī)廢氣，在進(jìn)入轉(zhuǎn)輪濃縮吸附前需通過水洗冷凝預(yù)處理去除廢氣中的水分和部分揮發(fā)性有機(jī)物，因此可在沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮燃燒系統(tǒng)前段增加水洗冷凝裝置作為改良。其系統(tǒng)流程圖如圖2：

沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮燃燒系統(tǒng)的特點(diǎn)是可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)吸附和解吸，不會(huì)出現(xiàn)因吸附容量達(dá)到飽和而出現(xiàn)系統(tǒng)癱瘓的問題，適合于大流量低濃度有機(jī)廢氣的處理，對(duì)有機(jī)廢氣的處理效率可達(dá)90%以上，某TFT-LCD企業(yè)沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮燃燒系統(tǒng)排口VOCs（24項(xiàng)）濃度僅為5 mg/m3。

4 結(jié)語

揮發(fā)性有機(jī)物因其具有直接、間接的環(huán)境危害已受到環(huán)保部門的大力關(guān)注，北京、上海、天津、重慶、山東等地環(huán)保部門已發(fā)布相關(guān)的排放控制標(biāo)準(zhǔn)，其他省市也在陸續(xù)制定發(fā)布中，揮發(fā)性有機(jī)物的治理已成當(dāng)前大氣污染防治工作的重中之重。

揮發(fā)性有機(jī)物來源廣泛，其具體成分及排放特點(diǎn)因行業(yè)性質(zhì)而各有差異，相應(yīng)的控制技術(shù)也有所不同。TFT-LCD行業(yè)在生產(chǎn)過程中會(huì)使用到多種含有揮發(fā)性有機(jī)物的化學(xué)品，其產(chǎn)生的有機(jī)廢氣經(jīng)產(chǎn)線密閉設(shè)備及管道的收集，呈現(xiàn)為大風(fēng)量低濃度的特點(diǎn)。從運(yùn)行成本和處理效率等方面考慮，傳統(tǒng)單一的控制技術(shù)并不適用于TFT-LCD行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物的治理。沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮燃燒法結(jié)合了吸附燃燒技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)大風(fēng)量低濃度有機(jī)廢氣具有較好的處理效果，該法已被環(huán)保部列入《2016年國(guó)家先進(jìn)污染防治技術(shù)目錄》（VOCs防治領(lǐng)域）推廣技術(shù)類別，并廣泛應(yīng)用于TFT-LCD行業(yè)的揮發(fā)性有機(jī)物的治理。

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收稿日期：2019-04-01

作者簡(jiǎn)介：戴翔（1986-），男，漢族，工程師，碩士。