電子工業廢氣VOCs排放特征及防治對策探討

夏邦壽 張卿川 張紹修 劉 越

(信息產業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、低沸點多環芳烴等物質，簡稱VOCs(volatile organic compounds)。在美國EPA 優先控制的187 種污染物中有33 種屬于揮發性有機物。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境已呈現區域性霾污染、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 電子工業中VOC 排放特征

2.1 電子行業分類

電子產品產業鏈可分為上、中、下三個層次:最上面的層次是最終電子整機產品即電子終端產品，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，它們經過組合裝配便形成了各種電子終端產品;最下面的層次是支撐著電子終端產品組裝和電子基礎產品生產的電子專用材料等，它們是電子基礎產品的基礎。因此，電子工業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，電子終端產品幾個方面。

2.2 電子工業廢氣VOCs 產生環節及污染物類型

VOCs 排放涉及涂裝行業、農藥醫藥、石油化工行業、涂料油墨染料生產、家具制造業、印刷業、干洗業、電子工業、合成革與人造革等行業［2］，典型電子工業廢氣VOCs 產生環節及主要污染物情況見表1。

電子工業中的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VOCs 排放量排名位居前二十名的物質群依次是異丙醇、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、環已酮、乙苯、正庚烷、甲氫呋喃、三氯乙烯和氯仿。

2.3 電子工業廢氣VOCs 排放主要特點

電子工業是VOCs 排放的主要行業之一，電子工業廢氣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據庫，選用高性能、環保型原材料，尋找替代品，控制配方等多方面減少VOCs 使用量，鼓勵VOCs 排放企業積極使用環保型材料，推進落后傳統工藝的升級換代，使用低揮發原材料，改善生產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。電子終端產品表面涂裝噴漆生產作業由傳統的空氣噴漆工藝為靜電噴漆工藝取代，以二甲苯等揮發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展。

表1 典型電子工業廢氣VOCs 產生環節及主要污染物

3.2 推行清潔生產機制

根據《清潔生產審核暫行辦法》的要求，進一步推動工業企業在生產、運輸、儲存、產品等全過程的VOCs 的監管，從原材料、生產工藝和產品環節，推薦和鼓勵采用無毒低毒的替代性原材料，推行利用率高、可循環回收的生產工藝，改進結構和成分設計減輕產品使用中的VOCs 排放，逐步完善VOCs 控制方面的清潔生產指標體系，國內目前沒有相應清潔生產指標體系的行業或技術，可根據實際情況研究制定清潔生產方案。

3.3 強化VOCs 的末端治理

對電子工業VOCs 廢氣加裝末端廢氣治理設施，減少排放到大氣中的VOCs。

現在有的VOCs 控制技術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;正在研究開發的方法還有等離子凈化技術和光催化氧化技術［3－4］。各治理技術對比情況見表2。

針對電子行業VOCs 排放特點采用相應末端治理技術，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。沸石濃縮轉輪+焚燒方法使用的濃縮輪是一個裝滿吸附劑的旋轉輪，廢氣由旋轉輪的上游側進入濃縮輪的吸附區，使VOCs 得到濃縮，再經脫附燃燒處理，去除效率可在98%。

對于半導體、TFT－LCD 和LED、PCB 等企業，有機廢氣一般還含有酸性氣體、堿性氣體和一些有毒氣體，治理技術一般采用組合方式，前端通過噴淋塔淋洗，后接沸石濃縮轉輪+焚燒方法，對電子終端產品企業，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，組織編制并監督實施污染物排放總量控制規劃和年度削減計劃，注重重點減排項目建設、運行監督管理，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

電子工業企業應加強環境管理，對逸散性無組織排放監控，包括設備與管線組件泄漏、揮發性有機液體，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為集中有組織排放，并加以收集治理。同時，加強環境審批與監管，提高企業違法成本，對重點企業進行監督性監測，建立達標排放責任制，確保企業污染物達標排放。

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

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

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