本文以单层PCB为例，分析了PCB行业的生产工艺港程、产排污环节，有机房年源强及验征对环境效益的影响为PCB行业有机成气的防治和生态环境发展提供理论依据。

PCB 行业有机废气吸收净化技术的研究

文/华南理工大学化学与化工学院涂伟萍;广东凯凌生态环境科技有限公司罗帅;广东省中山生态环境监测站黄海荣

0前言

环境保护是我国的一项基本国策，随着经济改革发展的深入，特别是我国加入世界贸易组织后，环境保护工作越来越引起人们的关注和重视，近年来我国提出了许多环境保护的法规。印制电路制造行业对于周边大气环境的污染虽然没有汽车尾气、化工、电镀等行业那样严重，但对其局部环境所造成的空气污染也是不可忽视的，因此印制电路制造行业的空气污染和环境保护问题必须引起我们的重视。

印制电路板(Printed circuit boards)，又称印刷电路板，是电子元器件电气连接的提供者，同时，网版制作、印刷和烘干工序是产生 VOCs的重要污染源之一。本文以单层PCB为例，分析了PCB行业生产工艺流程及有机废气产排污环节、废气源强、有机废气的特征，论述了印刷有机废气具有排放量大，污染物种类多，有异味、烘干废气中含有针絮状颗粒物，且PCB废气含活性单体易堵塞的特点。通过分析有机废气不同防治措施，最终选择采用吸收净化技术处理，将VOCs由气相转为液相，相对于采用喷淋水洗+沸石转轮+RTO技术而言，吸收净化技术不仅减少了焚烧所产生的二氧化碳及氮氧化物，还解决了PCB废气含活性单体易堵塞的问题，同时吸收净化技术的安全性高，投资运行费用低，操作简单。

1 PCB 行业工程分析

1.1PCB行业生产工艺流程及有机废气产排污环节

随着通讯、电子、汽车、医疗等行业的蓬勃发展，大力推进了PCB产业的发展，在PCB生产过程中会产生大量的废气，需要进行有效的处理，否则会对大气环境造成严重的污染[2]。单层PCB生产工艺流程图见图1。

如图1所示，PCB 生产工艺复杂，在各生产阶段产生的废气量差异较大，需要分质分流处理。根据 PCB制造工艺流程的特点，其废气来源于PCB在网版制作、阻焊印刷、线路丝印、助焊丝印、烘烧等工序产生有机废气。

网版制作:网版制作工序首先需要对网版进行脱脂处理，其过程中使用洗网水(有机溶剂)去除双版本身附着的污泥等杂质，再利用感光油墨进行烘干。

阻焊印刷:PCB生产过程中使用感光湿膜，其主要成分为环氧树脂，其中溶剂(丁酮、乙二醇等)占比为10%左右，约 70%以上油墨溶剂在印刷和后续烘烤过程中挥发，废气收集率为 95%。

1.2有机废气源强分析

由表1可见，PCB VOCs总排放量约为5.75t/a，受操作方式、温度、时间等的影响，网版制作、印刷和烘干等工序挥发的VOCs占比不同。网版制作、印刷等工序产生的VOCs量占比相对较小，烘干工序产生 VOCs 量占比相对较高，占VOCs总排放量的80%以上。印刷机建立密闭隔间，在隔间上部均匀设置抽风口捕集废气;烘干箱密闭，顶部设有若干抽风口捕集废气，在顶部均设置抽风口捕集废气。本研究共设计多套有机废气治理设施，VOCs排放浓度介于0.16~0.50mg/m。

综上，PCB 废气不同环节产生的VOCs 浓度具有明显的差异，可以划分为低浓度有机废气和高浓度有机废气，其中网版制作、印刷等工序产生的有机废气属于低浓度有机废气，烘千废气属于高浓度有机废气。

2 PCB 行业印刷有机废气特征分析

2.1排放量大，有机污染物种类多，有异味PCB行业生产过程中有机溶剂使用量较大，而这些有机溶剂中 VOCs 含量较高，导致该行业成为 VOCs排放量较大的污染源之一。

PCB行业使用的有机溶剂多达十几种，其中 VOCs 物质种类繁多，主要成分为乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚;丁醇、异丁醇等，在阻焊丝印时并含有活性已烯基单体，活性单体不溶于水、易固化结晶，极易造成治理设施堵塞失效，这些物质的嗅阈值较低，往往产生较大“异味”，影响周边居民正常生活。

2.2烘干废气中含有针絮状颗粒物

PCB行业印刷过程中本身不使用固体物质，在印刷等过程中不产生颗粒物。但在烘干过程中，烘干温度达145~160℃，油墨中的高沸点物质挥发出来，在管道输送过程中遇冷会形成针絮状的颗粒物，该絮状颗粒物粒径较小，排放量大，比重轻3。

3 VOCs 防治措施的合理性分析

3.1 VOCs防治措施的工艺流程及原理分析

目前已有催化燃烧、沸石转轮+RTO焚烧等多种技术应用于 PCB有机废气的治理中，但具体选择哪种治理工艺，应综合考虑废气源强、投资运行费用、净化效率、环境效益、达标可行性等多因素，比选得出。

3.1.1催化燃烧

催化燃烧根据吸附和催化燃烧两个基本原理设计的，即吸附浓缩-催化燃烧法，该方法是通过风机的作用将有机废气经过活性炭吸附层，有机物质被活性炭特有的作用力截留在其内部，洁净气体排出;经过一段时间后，活性炭达到饱和状态时，停止吸附，此时有机物已被浓缩在活性炭内。高温催化燃烧部分是指催化燃烧炉利用催化剂来改变反应条件以达到在较低温度的情况下燃烧有机物，使其变成CO+ HO，但因PCB行业废气含活性单体造成无法脱附，因此不适用。

3.1.2 活性炭吸附法

活性炭吸附法是目前处理低浓度有机废气的主流工艺之一，活性炭具有吸附广谱性，比表面积较大，对印刷废气中的非甲烷总烃、苯类、酯类、醚类等污染物均有较好的吸附性能。废气经过活性炭床层时，废气中的有机物会被吸附浓集在活性炭表面，使废气得到净化，但也会产生废活性炭等二次污染物质。且由于PCB行业废气含活性单体造成无法脱附，因此适用度较低。

3.1.3高温焚烧RTO技术

高温焚烧RTO技术是根据沸石浓缩转轮+蓄热式燃烧工艺处理有机废气的原理设计的，将大风量低浓度有机废气经转轮浓缩成小风量高浓度有机废气，再将高浓度有机废气通人蓄热式燃烧装置(RTO)，再利用700~900℃高温，使有机化合物裂解为无害的CO以及HO，处理后的有机废气可达标排放，但高温焚烧的操作运转技术高，燃料的种类受到限制，因此不适用。

3.1.4吸收净化技术

吸收净化装置需较低的空塔风速和足够的气液接触表面积及气液比，当有机废气进入喷淋吸收复合塔，水箱中加入 1%吸收剂，吸收剂主要成分为柠檬酸钠、环氧大豆油、特种低聚物、表面活性剂、乳化剂、凝聚剂等，利用了多种天然产物，具有环境友好性，随后有机废气经过旋流板，对颗粒物去除，进入填料层，有机废气经过填料吸收层充分与吸收液接触，利用相似相容的原理吸收液对有机废气进行溶解[5]同时，依靠吸收剂产生的微泡增大吸收接触表面积而达到增强 VOCs的吸收效果;依靠吸收过程产生的多孔微凝胶包覆VOCs，不仅使VOCs 不易释放出来，而且也起到增溶的效果。本研究中采用的特种低聚物易与凝聚剂进行反应而生产多孔的凝聚物，所得到的凝聚物是疏松的，对VOCs 具有良好的包覆性，因此VOCs 在凝聚物中分配比高，保证VOCs能较大限度地得到脱除。

3.2吸收净化技术优势

吸收净化技术采用喷淋吸收复合塔及VOCs 吸收剂，吸收剂主要成分为表面活性剂、乳化剂、凝聚剂等，利用双膜理论(气相液膜)及相似相溶的原理，对有机废气进行吸收净化，将有机废气从气相转为液相和固相。

PCB行业有机废气具有可燃性，喷淋吸收复合塔在运行时，采用水洗吸收,杜绝了着火爆炸风险，同时，占地面积小，仅需要一个喷淋吸收复合塔添加吸收剂即可，维护简单，日常只需要清理废渣，定期更换废水即可。

本研究综合考虑上述因素，最终选择考虑采用吸收净化技术处理，将VOCs由气相转为液相，相对于采用喷淋水洗+沸石转轮+RTO技术而言，不仅减少了焚烧所产生的二氧化碳及氮氧化物，还具有安全性高、处理率高、投资运行费用低的特点。

4环境效益分析

4.1 VOCs减排效果

根据废气的浓度情况，本技术可灵活组合吸收塔的数量，满足VOCs的吸收效率同时满足排放的要求。本研究中单塔吸收效率达到80%，双塔吸收效率可达 95%， VOCs净化效率高可实现VOCs减排量57.415t/a，同时出口VOCs排放浓度满足相关排放标准限值要求。

4.2二次污染

VOCs 是有毒有害且易燃易爆的挥发性有机物，对人类健康是有害的，其易燃易爆的性质给企业生产也带来一定的安全隐患。VOCs中碳氢化合物和氮氧化物在阳光紫外线作用下会产生臭氧、过氧乙酰硝酸酯、高活性的自由基以及醛类、酮类、有机酸等，这一系列复杂光化学链式反应造成二次污染，同时，高活性自由基和其他中间产物进一步反应产生有机气溶胶以及雾霾，近一步破坏生态环境，影响人类健康。

本工程采用的废气治理系统在高效去除VOCs 的同时，也会产生二次污染，其中喷淋吸收废水，内含有大量有机碳源，废水排入自有污水处理站进行处理，从而提高了污水站的废水生化性。

5 结论

PCB行业产生的有机废气通过吸收净化技术处理。优点在于废气净化效率高、安全性高、投资运行费用低，相对于采用喷淋水洗+沸石转轮+RTO技术而言，大大减少了二次污染，废气净化系统运行与否均不影响正常生产，且该方法处理PCB行业产生的有机废气充分考虑了实际情况、经济效益、环境效益和社会效益，实现了废气处理系统对VOCs去除效率高、安全性高、操作简单、运行费用低的目标，取得了明显的环境效益。

参考文献

[1]潘辉.电路板行业的清洁生产技术[1].广东化工2015,42(12)162-163.

[2]叶洪勋.PCB制造行业的废气治理与环境保护[1].印制电路信息,2000(12):41-44.

[3]孙永嘉，王腾骄.PCB行业油墨印刷有机废气特征分析及治理研究[1.广州化工2020,48(14):123124+131.

[4]赵鹏，刘杰民,伊芹,等.异味污染评价与治理研究进展.环境化学,2011,30(01):310-325

[5] 李长英,陈明功,盛楠，等.挥发性有机物处理技术的特点与发展[.化工进展,201635(03)917-925

[6]陈定盛,岑超平,唐志雄，等复合吸收技术净化复杂工业有机废气.环境科学,2011,32(12)3680-3684.