陳 可

（深圳市環(huán)境工程科學(xué)技術(shù)中心有限公司，廣東 深圳 518057）

電子行業(yè)VOCs的源頭控制與末端治理技術(shù)探討

陳 可

（深圳市環(huán)境工程科學(xué)技術(shù)中心有限公司，廣東 深圳 518057）

電子行業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，也是近年來(lái)VOCs污染防治的重點(diǎn)行業(yè)，通過(guò)對(duì)電子行業(yè)的VOCs產(chǎn)生環(huán)節(jié)的分析，探討了電子行業(yè)VOCs的源頭控制與末端治理技術(shù)。

電子行業(yè)；VOCs；源頭控制；末端治理

1 前言

近年來(lái)，我國(guó)大氣污染防治工作取得了積極進(jìn)展，主要大氣污染物二氧化硫、氮氧化物等排放總量大幅度下降，但在城市化不斷推進(jìn)、經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展的時(shí)代背景下，許多城市的大氣污染性質(zhì)發(fā)生了巨大變化，形成了以煤煙型污染和光化學(xué)煙霧污染疊加產(chǎn)生的復(fù)合型大氣污染。研究表明，VOCs（揮發(fā)性有機(jī)化合物）污染對(duì)于灰霾和光化學(xué)煙霧都起到了關(guān)鍵作用，VOCs經(jīng)過(guò)陽(yáng)光照射，氧化后可生成臭氧，遇到合適的氣候條件就可能形成光化學(xué)煙霧，危害人體及其他生物健康；臭氧也會(huì)與灰塵等微小顆粒結(jié)合產(chǎn)生灰霾，進(jìn)而降低能見(jiàn)度水平，影響空氣質(zhì)量，危害人體健康。

重點(diǎn)行業(yè)VOCs污染防治目前已經(jīng)成為我國(guó)提升大氣環(huán)境質(zhì)量的重中之重?！秶?guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃的通知》（國(guó)發(fā)〔2013〕37號(hào)）中明確要求“推進(jìn)揮發(fā)性有機(jī)物污染治理”，環(huán)保部在“十二五”規(guī)劃中也明確提出了“加強(qiáng)揮發(fā)性有機(jī)污染物和有毒廢氣控制”的要求。

本文通過(guò)對(duì)電子行業(yè)的VOCs產(chǎn)生環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，探討了電子行業(yè)VOCs的污染防治策略，以及相應(yīng)的源頭控制與末端治理技術(shù)，以期能有效提高電子行業(yè)的VOCs防治水平，減少VOCs排放，改善整體大氣環(huán)境質(zhì)量。

2 電子行業(yè)的VOCs產(chǎn)污環(huán)節(jié)

電子行業(yè)作為發(fā)展最快的制造業(yè)之一，展示出生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品出口的快速變化，已成為許多國(guó)家吸收高科技能力和發(fā)展傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)能力的風(fēng)向標(biāo)。電子制造業(yè)一般包括電子元件及部件、印制電路板、電真空器件、半導(dǎo)體制造、平板顯示器和電子終端產(chǎn)品裝配等幾大主要部分。

電子制造業(yè)中產(chǎn)生VOCs的環(huán)節(jié)主要包含涂裝和有機(jī)溶劑清洗。

（1）涂裝

出于對(duì)相關(guān)零配件的保護(hù)及美觀考慮，電子產(chǎn)品零配件一般都需要進(jìn)行涂裝處理，其中以電子終端產(chǎn)品的外殼涂裝最為常見(jiàn)，如手機(jī)、打印機(jī)、電腦、相機(jī)等電子產(chǎn)品的外殼。

在電子產(chǎn)品表面涂裝過(guò)程中，涂料中有機(jī)溶劑的揮發(fā)會(huì)直接導(dǎo)致苯、甲苯、二甲苯等VOCs的大量排放，對(duì)大氣環(huán)境形成有機(jī)廢氣污染。以噴漆工藝為例，涂裝后干燥成膜的涂料利用率一般為30%左右，其余70%的涂料轉(zhuǎn)化成廢氣、廢水和廢渣排出，排入大氣中的有機(jī)廢氣占涂料使用量的35%～50%，比干燥成膜的涂料量還大。

（2）有機(jī)溶劑清洗

電子行業(yè)屬于精細(xì)制造業(yè)，并逐漸朝小型化、高密度以及高可靠性方向發(fā)展，先進(jìn)的清洗工藝，也是絕大多數(shù)電子生產(chǎn)中不可缺少的工藝過(guò)程。出于對(duì)產(chǎn)品性能的要求，電子元件、印制電路板、半導(dǎo)體及平板顯示器在生產(chǎn)過(guò)程中，均有可能涉及到采用有機(jī)溶劑清洗油脂、油漬、灰塵和焊劑等殘余物。

有機(jī)清洗劑以其良好的清洗性能廣泛應(yīng)用于電子行業(yè)的超聲波清洗或氣相清洗工藝中，常用的有機(jī)清洗劑包括三氯乙烯、二氯甲烷、丙酮、乙醇、異丙酮等。有機(jī)清洗劑的大量使用造成了其相應(yīng)組分的大量揮發(fā)，尤其是VOCs的大量排放，造成嚴(yán)重的大氣污染。

3 電子行業(yè)VOCs源頭控制技術(shù)

3.1 低揮發(fā)涂料技術(shù)

3.1.1 使用低揮發(fā)涂料

（1）使用粉末涂料

粉末涂料是不含溶劑的由100%固體組成的粉末狀涂料。粉末涂料由特制樹(shù)脂、顏填料、固化劑及其它助劑，以一定的比例混合，再通過(guò)熱擠塑和粉碎過(guò)篩等工藝制備而成。

粉末涂料不含有機(jī)溶劑，成套裝置綜合投資小于傳統(tǒng)溶劑型涂料，粉末涂裝生產(chǎn)效率高，可一次獲得較厚的涂膜、容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，且過(guò)噴的涂料可回收，再利用率高，這些都極大地增強(qiáng)了粉末涂裝的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性。

（2）使用水性涂料

水性涂料以水為溶劑，使成膜物質(zhì)均勻分散或溶解在水中，也稱水基涂料，制備水性涂料的關(guān)鍵是在高分子化合物的分子上引入親水性基團(tuán)，獲得水溶性樹(shù)脂。水性涂料一般由水性樹(shù)脂、顏料、填料和其它助劑組成。

水性涂料以水作為溶劑和稀釋劑，使用過(guò)程中可基本消除存在的有機(jī)溶劑，更符合環(huán)保要求。采用水性涂料涂裝，可消除VOCs對(duì)大氣環(huán)境的污染及對(duì)人體健康的危害。

（3）使用UV涂料

UV涂料（紫外光固化涂料）是利用紫外光的能量引發(fā)涂料中的低分子預(yù)聚體及作為活性稀釋劑的單體分子之間的聚合及交聯(lián)反應(yīng)，最終得到硬化漆膜，實(shí)質(zhì)是通過(guò)形成化學(xué)鍵實(shí)現(xiàn)化學(xué)干燥。

UV涂料的組成包含活性稀釋劑、低聚物、光引發(fā)劑、助劑。從組成特點(diǎn)來(lái)看，UV涂料是一種無(wú)溶劑或基本無(wú)溶劑的涂料，且使用非有機(jī)溶劑的活性稀釋劑，成膜過(guò)程中無(wú)VOCs揮發(fā)到大氣中，UV涂料不需要加熱干燥，較常規(guī)的熱干燥涂料可節(jié)省能源75%～90%。UV涂料稀釋劑的改變，可大大改變傳統(tǒng)油性涂料揮發(fā)性稀釋劑大量產(chǎn)生VOCs的狀況。

（4）使用高固體分涂料

普通涂料中一般含有約40%的可揮發(fā)有機(jī)成分，涂裝后基本都會(huì)揮發(fā)到大氣中，不僅造成了涂層缺陷，而且也污染了環(huán)境。因此提高涂料的固含量，降低其可揮發(fā)成分，也成為“綠色涂料”的發(fā)展方向。高固體分涂料一般要求固體分含量在60%～80%或更高，有機(jī)溶劑的使用量大大低于傳統(tǒng)溶劑型涂料，涂裝過(guò)程中產(chǎn)生的VOCs量大大減少，降低了對(duì)大氣環(huán)境的不利影響。

3.1.2 采用低VOCs的涂裝工藝

（1）靜電噴涂

目前使用傳統(tǒng)液體噴涂、人工手噴的作業(yè)方式，涂料浪費(fèi)量大、環(huán)境污染嚴(yán)重。靜電噴涂是利用高壓靜電電場(chǎng)使帶負(fù)電的涂料微粒沿著電場(chǎng)相反的方向定向運(yùn)動(dòng)，并將涂料微粒吸附在工件表面的一種噴涂方法。

靜電噴涂可大大提高涂料的利用率，可達(dá)80%～90%，一般較手工噴涂可節(jié)約涂料約60%，在減少有機(jī)溶劑逸散和污染的同時(shí)也改善了生產(chǎn)操作的勞動(dòng)衛(wèi)生條件。

（2）電泳涂裝

電泳涂裝是利用外加電場(chǎng)使懸浮于電泳液中的顏料和樹(shù)脂等微粒定向遷移并沉積于電極之一的基底表面的涂裝方法。

電泳涂裝包括電泳、電沉積、電滲、電解等電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。電泳涂裝采用水溶性涂料，可避免有機(jī)溶劑的使用，且涂裝效率高，涂料的利用率高達(dá)90%～95%，與傳統(tǒng)有機(jī)溶劑噴涂法相比，不僅節(jié)省了原材料，也大大減少了VOCs的排放量。

3.1.3 采用低VOCs的涂裝裝備

（1）噴漆室的封閉化設(shè)計(jì)

噴漆室按供排風(fēng)方式分類，可分為敞開(kāi)式和封閉式（供風(fēng)型）。敞開(kāi)式僅裝備有排風(fēng)系統(tǒng)，而無(wú)獨(dú)立的供風(fēng)裝置，直接從車間內(nèi)抽風(fēng)，但由于噴漆室不封閉，因而容易造成漆霧和溶劑氣體逸散到車間甚至大氣中。封閉式噴漆室有獨(dú)立的供排風(fēng)系統(tǒng)，從廠房外吸入新鮮空氣，不會(huì)出現(xiàn)廢氣逸散，可保證廢氣充分收集至末端處理系統(tǒng)，可在較大程度上控制VOCs在生產(chǎn)車間的無(wú)組織排放。

（2）改進(jìn)噴槍

傳統(tǒng)噴槍油漆的利用率僅約為30%，會(huì)浪費(fèi)大量涂料并污染環(huán)境。使用高流量低壓力（HVLP）噴槍代替?zhèn)鹘y(tǒng)噴槍，油漆的利用率可達(dá)到60%以上，大幅提高了噴涂傳遞效率并節(jié)省了油漆用量，從而可有效減少噴涂工序產(chǎn)生含VOCs的廢氣。

（3）實(shí)現(xiàn)設(shè)備自動(dòng)化

通過(guò)設(shè)備更新，實(shí)現(xiàn)涂裝生產(chǎn)線的自動(dòng)化，可改變?nèi)斯娡康牟痪_性帶來(lái)的涂料使用的浪費(fèi)，可實(shí)現(xiàn)涂料的精準(zhǔn)使用并大大節(jié)省原材料。涂裝采用自動(dòng)線，便于將廢氣集中并充分收集后直接送往末端設(shè)施處理，改變了人工噴涂造成大量有機(jī)溶劑逸散至整個(gè)車間的狀況。

3.2 清洗劑低揮發(fā)技術(shù)

3.2.1 采用水基清洗劑

電子行業(yè)的清洗工藝較多采用的是傳統(tǒng)型的溶劑型清洗劑，該類清洗劑雖然非常成熟，且大多具有良好的清洗效果，但存在毒性高、產(chǎn)生溫室效益、破壞臭氧層、有機(jī)污染嚴(yán)重等缺點(diǎn)，正逐步被水基清洗劑等環(huán)保型清洗劑替代。

水基清洗劑是一種以表面活性劑為主要成分，水為溶劑，與多種助劑復(fù)配而成的環(huán)保清洗劑，其中表面活性劑含量為10%～40%，常用非離子表面活性劑與陰離子表面活性劑的復(fù)配物，由于無(wú)有機(jī)溶劑成分，水基清洗劑的應(yīng)用在一定程度上減少了電子行業(yè)VOCs的產(chǎn)生。水基清洗劑配方的自由度大，可針對(duì)不同性質(zhì)的污染物調(diào)整配方，再配合加熱、刷洗、噴淋噴射、超聲波清洗等物理清洗手段，能取得更好的清洗效果。

3.2.2 研制免洗型產(chǎn)品

助焊劑是電子行業(yè)SMT工藝過(guò)程中關(guān)鍵的連接材料。傳統(tǒng)的電子焊接廣泛使用松香基型活性助焊劑，焊接后一般需要對(duì)殘留焊劑進(jìn)行清洗。通過(guò)研制并開(kāi)發(fā)免清洗的助焊劑，既可避免后續(xù)清洗工序中使用有機(jī)清洗劑，也可從源頭控制VOCs的釋放。

4 有機(jī)廢氣末端治理技術(shù)

電子行業(yè)種類多、數(shù)量大，VOCs排放及治理狀況不盡相同。目前小型電子企業(yè)的廢氣處理設(shè)施多數(shù)簡(jiǎn)陋，基本缺乏有效的VOCs去除設(shè)備，主要用排風(fēng)設(shè)施將廢氣排入大氣；大型電子企業(yè)采取了對(duì)有機(jī)溶劑吸附、吸收、催化燃燒等末端處理措施，可在一定程度上減少VOCs排放。

一般認(rèn)為，對(duì)于高濃度（＞5000mg/m3）或較昂貴、有價(jià)值的VOCs，宜采用吸附法、吸收法、冷凝法、膜技術(shù)等加以回收循環(huán)再利用，而對(duì)于中等濃度或低濃度（＜1000mg/m3）的VOCs，采用一定的技術(shù)將其降解、銷毀（催化燃燒技術(shù)、直接燃燒法、生物降解、光催化降解、等離子體技術(shù)）是較經(jīng)濟(jì)、合理的治理辦法。

電子行業(yè)涂裝及有機(jī)清洗產(chǎn)生的一般為大風(fēng)量、低VOCs濃度的有機(jī)廢氣，結(jié)合筆者調(diào)研中了解的電子企業(yè)廢氣末端治理情況，建議重點(diǎn)采用吸附-催化燃燒技術(shù)、活性炭吸附技術(shù)等末端治理技術(shù)。

（1）吸附-催化燃燒技術(shù)

對(duì)于大流量、低濃度的有機(jī)廢氣，直接采用燃燒或催化燃燒技術(shù)成本較高，而采取吸附法及催化燃燒相結(jié)合的方法，可利用活性炭吸附處理低濃度和大氣量的特點(diǎn)，又綜合催化床處理適中流量、高濃度的優(yōu)勢(shì)，形成集成技術(shù)。采用活性炭吸附，在接近飽和后引入熱空氣進(jìn)行脫附、解析，脫附后廢氣引入催化燃燒床無(wú)焰燃燒，將其徹底凈化，催化燃燒放出的熱量可以通過(guò)間壁換熱器來(lái)預(yù)熱進(jìn)入活性炭吸附床脫附氣體，降低系統(tǒng)需要的能量，大大降低能耗。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研情況，吸附-催化燃燒技術(shù)是成功運(yùn)用最多、可達(dá)標(biāo)排放的工藝，由此可見(jiàn)該工藝在實(shí)際應(yīng)用中是相對(duì)較成熟的。特別是在單純“活性炭吸附技術(shù)”后續(xù)缺乏活性炭更換工作的有效監(jiān)督及廢氣監(jiān)測(cè)工作未能符合要求的情況下，吸附后的催化燃燒能有效解決這些問(wèn)題，保證了末端治理后的達(dá)標(biāo)排放。

（2）活性炭吸附技術(shù)

該技術(shù)即為有機(jī)廢氣經(jīng)活性炭吸附，從而達(dá)到凈化廢氣中有機(jī)物的目的，凈化率可達(dá)95%以上，且設(shè)備簡(jiǎn)單、投資小，但活性炭更換頻繁，增加了裝卸、運(yùn)輸、更換等工作程序，故運(yùn)行費(fèi)用也會(huì)相應(yīng)增加。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研情況，發(fā)現(xiàn)部分采用活性炭吸附技術(shù)的企業(yè)，對(duì)吸附飽和后的活性炭，并未按更換工作要求進(jìn)行，故而使末端處理設(shè)施成了擺設(shè)。鑒于該工藝的實(shí)際應(yīng)用情況，企業(yè)采用活性炭吸附技術(shù)，必須加強(qiáng)末端治理方面的環(huán)保專項(xiàng)監(jiān)管工作，監(jiān)督內(nèi)容應(yīng)包括：活性炭按要求定期更換，切實(shí)有效地對(duì)末端廢氣排放進(jìn)行監(jiān)督性監(jiān)測(cè)等。

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Probe into Source Control and End-treatment Technology of VOCs in Electronic Industry

CHEN Ke
(Shenzhen Environmental Engineering and Science & Technology Center Co., Ltd, Shenzhen Guangdong 518057, China)

The electronic industry is the stanchion industry in national economy and is the key industry of VOCs pollution prevention & control in recent years. Through the analysis on VOCs production in the electronic industry, the paper probes into the source control and end-treatment technologies of VOCs in the electronic industry.

electronic industry; VOCs; source control; end-treatment

X701

A

1006-5377（2014）08-0047-04