活性炭吸附法在印刷工藝廢氣處理中的應用

關鍵詞：印刷工藝廢氣；活性炭吸附法；揮發性有機物（VOCs）中圖分類號：X796 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2025）05-0238-03DOI： 10.3969/j.issn.1008-9500.2025.05.072

Abstract： Adsorption method is currentlyone of the mature methods for treating Volatile Organic Compounds （VOCs）in the printing industry，andthepreparation process ofhoneycombactivated carbon is mature，withalargespecificsurface area and superioradsorption performance，making it an ideal adsorption mediumcommonlyused for treating VOCs.Based onthe principleof VOCsadsorption byactivated carbon，the working mechanism，processflowand facilityoperation ffect of honeycomb activated carbon adsorption + catalytic combustion method are analyzed， the problems existing in practical useare explored，andthenthecountermeasuresare proposedtobetterutilizeactivatedcarbonadsorptionfacilities totreat printing process waste gas.

Keywords： printing process waste gas; activated carbon adsorption method; Volatile Organic Compounds （VOCs）

根據國民經濟行業分類，印刷工業是指使用印刷設備和印刷材料，將文字、圖像等內容印刷到各種載體上的工業[1]。2022年，我國印刷工業整體規模居世界第二，各類企業接近10萬家，總產值達到1.42萬億元。印刷工業是揮發性有機物（Volatile Organic Compounds，VOCs）排放的重要行業，涉及的VOCs包括酯類、醇類和非甲烷總烴等，污染物排放執行《印刷工業大氣污染物排放標準》（GB41616—2022）。活性炭是一種高效吸附劑，具有很大的比表面積和豐富的微孔，對VOCs有較強的吸附能力，活化后的活性炭比表面積可達 3708m²/g^[2] 。活性炭對VOCs 的吸附以物理吸附為主，通常用碘值來衡量活性炭的吸附性能。若采用活性炭吸附法，應選擇碘值不低于 800mg/g 的活性炭[3]。蜂窩活性炭擁有良好的幾何形狀，能夠降低被吸附物質通過時的阻力，提高吸附效率。

1活性炭吸附箱設計運行要求

活性炭吸附箱前期投資較少，適用面廣，設計使用簡便，能夠吸附多種混合VOCs，適用于小規模生產的印刷廢氣處理。按照《吸附法工業有機廢氣治理工程技術規范》（HJ2026—2013），固定床吸附器采用蜂窩活性炭作為吸附劑，氣體流速宜低于 1.2m/s 活性炭比表面積不應低于 750m²/g_? 。使用蜂窩活性炭吸附有機廢氣，吸附效率會隨著使用時間的增長而降低，因此印刷企業須確定科學合理的活性炭更換周期。依據《固定床蜂窩狀活性炭吸附濃縮裝置技術要求》（T/CAEPI34一2021），印刷工業廢氣處理可選用活性炭吸附箱。

以某凹印制版企業為例，該企業生產工序有版輥測試，使用油墨，配套建設一套兩級活性炭吸附箱。正常生產時，對排放的VOCs進行檢測，檢測方法為《固定污染源廢氣總烴、甲烷和非甲烷總烴的測定氣相色譜法》（HJ38—2017），廢氣處理前后檢測結果如表1所示，廢氣凈化效率為 88% 。

2蜂窩活性炭吸附 + 催化燃燒工藝

2.1催化燃燒原理

蜂窩活性炭吸附 + 催化燃燒工藝利用催化劑的活化功能，在較低的溫度下使VOCs發生氧化分解反應，生成 CO₂ 和 H₂O 。通常，該工藝用鉑、鈀等貴金屬或氧化鋁載體作為催化劑來代替火焰[4，實現無火焰燃燒。該工藝適用于高濃度或低濃度、較大風量的廢氣處理，是一種節能高效的廢氣處理技術。

2.2 工藝流程

蜂窩活性炭吸附 + 催化燃燒工藝分為吸附階段、脫附階段、催化燃燒分解階段。首先，有機廢氣進入粉塵過濾器，廢氣中的顆粒物被阻攔，廢氣進人活性炭吸附箱，廢氣中的有機成分被吸附，廢氣通過引風機，然后通過煙肉排放。脫附階段，活性炭吸附層運行到設計時間，活性炭需要解吸再生。脫附風機帶動熱干空氣進入活性炭吸附床，被吸附的有機污染物脫附，活性炭完成活化再生。脫附后的有機物濃度顯著增加。催化燃燒分解階段，利用電加熱器將反應溫度提升至 250～300^°C ，VOCs在催化劑層中進行催化氧化燃燒，分解成 CO₂ 和 H₂O ，同時放出大量熱能。燃燒過程產生熱量，使用換熱冷卻，部分熱能回用于脫附工序。

2.3 設施運行效果

某包裝印刷企業使用的主要原料為油墨，稀釋劑為乙醇、正丙酯等，印刷車間建設一套廢氣處理設施，催化燃燒工藝使用貴金屬陶瓷載體作為催化劑，催化燃燒溫度為 260～340°C 。對印刷工序產生的VOCs進行檢測，結果如表2所示，廢氣凈化效率為 93% ○與單純活性炭吸附箱相比，采用蜂窩活性炭吸附 + 催化燃燒工藝，凈化效率更高。

3實際使用存在的問題和應對措施

3.1實際使用存在的問題

活性炭吸附法可以有效處理印刷工藝廢氣，但由于企業生產能力、人員能力素質、環保管理重視程度、技術裝備水平參差不齊等原因，實際應用時往往會出現環保設施使用不規范、環保設施無效運行和不使用環保設施等問題。

3.1.1 VOCs無組織散發

小型印刷企業生產規模小，僅有數臺小型印刷機，VOCs排放濃度低，排放量小，排放濃度低于國家要求的 70mg/m³ （以非甲烷總烴計），排放量低于2kg/h 。按照VOCs治理要求，配備活性炭吸附箱，在廢氣源附近設置集氣罩，借助風機在罩口產生吸氣負壓，將印刷廢氣吸入集氣管道。實際運行中，集氣罩沒有完全覆蓋廢氣源，可能造成部分VOCs無組織散發。同時，風機風力小，沒有形成足夠的負壓，致使風速較小。以外部頂吸集氣罩為例，距離罩口最遠端的VOCs排放點風速未達到 0.3m/s 的最低要求，同樣會導致廢氣收集不完全，造成VOCs無組織散發。

表1處理前后廢氣檢測數據

3.1.2 活性炭填充量不足，更換不及時

對于單純采用活性炭吸附箱的印刷企業，有的地方環境主管部門要求企業配備兩級活性炭吸附箱，提高VOCs吸附效率，降低排放濃度。還有的地方要求使用活性炭吸附箱的企業定期更換活性炭，保證活性炭有效發揮吸附能力，防止飽和失效。部分企業不了解活性炭吸附箱使用規范，易出現活性炭吸附箱活性炭填充量不夠，箱體內設置4層活性炭層，有的只填充2層；長期使用，不及時更換，僅憑經驗更換活性炭，幾個月甚至半年更換一次。諸多問題致使活性炭吸附箱VOCs吸附能力降低，甚至飽和失效。

3.1.3 管理不到位，環保設施處于失管狀態

執法檢查發現，個別企業露天放置活性炭吸附箱，未設置防雨罩等有效保護設施，致使箱體腐蝕，存在破損縫隙，進而出現廢氣散溢問題。有的企業安裝吸附箱，但長期無人管理維護。現場檢查時，箱體蓋板無法打開，或者打開后發現箱體進氣口前端防塵過濾棉堵塞、脫落，活性炭開裂、破損等問題。

3.1.4廢活性炭存放處置不規范

更換下來的活性炭未按照危險廢物進行管理，隨意處置，有的混入日常垃圾，有的在廠區內隨意堆放，有的按照危險廢物臨時存儲。長期不處置，極易造成吸附的VOCs 向外環境散溢。

3.2 解決措施

3.2.1 VOCs排放源全覆蓋收集

印刷機作為主要的廢氣源，必須做到密閉收集，在不影響加工作業的情況下，可在印刷機周圍設置密閉罩，再設置頂吸集氣罩收集廢氣。使用稀料擦版時會產生附帶VOCs的廢擦版紙，它會放置在印刷車間回收桶內。廢擦版紙需要使用塑料袋密封存放，防止揮發，或者在回收桶上方設置集氣罩收集VOCs廢氣。有的企業會人工調墨，調墨間需要設置廢氣收集設施。若企業設置外部集氣罩，如頂吸集氣罩、側吸集氣罩等，根據《揮發性有機物無組織排放控制標準》（GB37822—2019），最遠處的V0Cs無組織排放點風速應不低于 0.3m/s 。

3.2.2 足量填充活性炭，按期更換

企業應按照活性炭吸附箱設計規模，足量填充蜂窩活性炭。根據排放及檢測情況，企業需要確定合理的活性炭更換周期，確保裝置正常發揮作用，實現廢氣穩定達標排放。

3.2.3安排專人，負責治理設施日常管理

廢氣治理設施作為生產設施的一部分，應該高度重視其維護管理，設置防雨防風等保護設施，有條件的企業應當將治理設施放置在生產車間或單獨密閉房內。這樣可有效保護治理設施，防止雨淋腐蝕等問題，延長使用壽命。制定并落實日常巡查制度，檢測設施管道、部件的運行情況。定期打開箱體檢查，及時更換破損活性炭塊，及時更換過濾棉，確保設施正常發揮作用。

3.2.4規范危險廢物存儲處置

更換下來的活性炭、過濾棉等應嚴格按照危險廢物管理規范要求，做好臨時貯存。貯存場所需要按照《危險廢物貯存污染控制標準》（GB18597—2023），采取防風、防曬、防雨、防漏、防滲和防腐措施，杜絕露天堆放廢活性炭、廢過濾棉等危險廢物。因吸收VOCs，廢活性炭、廢過濾棉應當裝入閉口容器或包裝物內貯存。

4結論

VOCs成分復雜，環境風險高，印刷工業是VOCs的主要產生源之一。結合活性炭吸附VOCs的原理，分析蜂窩活性炭吸附 + 催化燃燒法處理印刷工藝廢氣的工作機制、工藝流程和設施運行效果，探討日常使用存在的問題，然后提出對策，從而更好地治理印刷工藝廢氣。研究表明，活性炭吸附法可以有效處理印刷工藝廢氣，實際使用時，企業需要多措并舉，加強內部管理，消除環境風險，切實發揮活性炭吸附法的作用，改善區域大氣環境質量。

參考文獻

1 生態環境部.排污單位自行監測技術指南印刷工業：HJ1246—2022[S].北京：中國環境出版集團，2022.

2 劉東.典型VOCs吸附劑疏水改性制備及其吸附－脫附性能研究[D].南京：南京理工大學，2023.

3 本刊訊.2020年揮發性有機物治理攻堅方案公布[J].熱固性樹脂，2020（4）：38.

4鄭雄，邢燦.改性活性炭吸附揮發性有機化合物（VOCs）及其再生利用研究進展[J].新型工業化，2022（6）：194-197.