电子行业VOCs的源头控制与末端治理技术探讨

陈 可

（深圳市环境工程科学技术中心有限公司，广东 深圳 518057）

电子行业VOCs的源头控制与末端治理技术探讨

陈 可

（深圳市环境工程科学技术中心有限公司，广东 深圳 518057）

电子行业是我国国民经济的支柱产业，也是近年来VOCs污染防治的重点行业，通过对电子行业的VOCs产生环节的分析，探讨了电子行业VOCs的源头控制与末端治理技术。

电子行业；VOCs；源头控制；末端治理

1 前言

近年来，我国大气污染防治工作取得了积极进展，主要大气污染物二氧化硫、氮氧化物等排放总量大幅度下降，但在城市化不断推进、经济迅猛发展的时代背景下，许多城市的大气污染性质发生了巨大变化，形成了以煤烟型污染和光化学烟雾污染叠加产生的复合型大气污染。研究表明，VOCs（挥发性有机化合物）污染对于灰霾和光化学烟雾都起到了关键作用，VOCs经过阳光照射，氧化后可生成臭氧，遇到合适的气候条件就可能形成光化学烟雾，危害人体及其他生物健康；臭氧也会与灰尘等微小颗粒结合产生灰霾，进而降低能见度水平，影响空气质量，危害人体健康。

重点行业VOCs污染防治目前已经成为我国提升大气环境质量的重中之重。《国务院关于印发大气污染防治行动计划的通知》（国发〔2013〕37号）中明确要求“推进挥发性有机物污染治理”，环保部在“十二五”规划中也明确提出了“加强挥发性有机污染物和有毒废气控制”的要求。

本文通过对电子行业的VOCs产生环节进行分析，探讨了电子行业VOCs的污染防治策略，以及相应的源头控制与末端治理技术，以期能有效提高电子行业的VOCs防治水平，减少VOCs排放，改善整体大气环境质量。

2 电子行业的VOCs产污环节

电子行业作为发展最快的制造业之一，展示出生产工艺和产品出口的快速变化，已成为许多国家吸收高科技能力和发展传统产业技术能力的风向标。电子制造业一般包括电子元件及部件、印制电路板、电真空器件、半导体制造、平板显示器和电子终端产品装配等几大主要部分。

电子制造业中产生VOCs的环节主要包含涂装和有机溶剂清洗。

（1）涂装

出于对相关零配件的保护及美观考虑，电子产品零配件一般都需要进行涂装处理，其中以电子终端产品的外壳涂装最为常见，如手机、打印机、电脑、相机等电子产品的外壳。

在电子产品表面涂装过程中，涂料中有机溶剂的挥发会直接导致苯、甲苯、二甲苯等VOCs的大量排放，对大气环境形成有机废气污染。以喷漆工艺为例，涂装后干燥成膜的涂料利用率一般为30%左右，其余70%的涂料转化成废气、废水和废渣排出，排入大气中的有机废气占涂料使用量的35%～50%，比干燥成膜的涂料量还大。

（2）有机溶剂清洗

电子行业属于精细制造业，并逐渐朝小型化、高密度以及高可靠性方向发展，先进的清洗工艺，也是绝大多数电子生产中不可缺少的工艺过程。出于对产品性能的要求，电子元件、印制电路板、半导体及平板显示器在生产过程中，均有可能涉及到采用有机溶剂清洗油脂、油渍、灰尘和焊剂等残余物。

有机清洗剂以其良好的清洗性能广泛应用于电子行业的超声波清洗或气相清洗工艺中，常用的有机清洗剂包括三氯乙烯、二氯甲烷、丙酮、乙醇、异丙酮等。有机清洗剂的大量使用造成了其相应组分的大量挥发，尤其是VOCs的大量排放，造成严重的大气污染。

3 电子行业VOCs源头控制技术

3.1 低挥发涂料技术

3.1.1 使用低挥发涂料

（1）使用粉末涂料

粉末涂料是不含溶剂的由100%固体组成的粉末状涂料。粉末涂料由特制树脂、颜填料、固化剂及其它助剂，以一定的比例混合，再通过热挤塑和粉碎过筛等工艺制备而成。

粉末涂料不含有机溶剂，成套装置综合投资小于传统溶剂型涂料，粉末涂装生产效率高，可一次获得较厚的涂膜、容易实现自动化，且过喷的涂料可回收，再利用率高，这些都极大地增强了粉末涂装的经济性和环保性。

（2）使用水性涂料

水性涂料以水为溶剂，使成膜物质均匀分散或溶解在水中，也称水基涂料，制备水性涂料的关键是在高分子化合物的分子上引入亲水性基团，获得水溶性树脂。水性涂料一般由水性树脂、颜料、填料和其它助剂组成。

水性涂料以水作为溶剂和稀释剂，使用过程中可基本消除存在的有机溶剂，更符合环保要求。采用水性涂料涂装，可消除VOCs对大气环境的污染及对人体健康的危害。

（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发涂料中的低分子预聚体及作为活性稀释剂的单体分子之间的聚合及交联反应，最终得到硬化漆膜，实质是通过形成化学键实现化学干燥。

UV涂料的组成包含活性稀释剂、低聚物、光引发剂、助剂。从组成特点来看，UV涂料是一种无溶剂或基本无溶剂的涂料，且使用非有机溶剂的活性稀释剂，成膜过程中无VOCs挥发到大气中，UV涂料不需要加热干燥，较常规的热干燥涂料可节省能源75%～90%。UV涂料稀释剂的改变，可大大改变传统油性涂料挥发性稀释剂大量产生VOCs的状况。

（4）使用高固体分涂料

普通涂料中一般含有约40%的可挥发有机成分，涂装后基本都会挥发到大气中，不仅造成了涂层缺陷，而且也污染了环境。因此提高涂料的固含量，降低其可挥发成分，也成为“绿色涂料”的发展方向。高固体分涂料一般要求固体分含量在60%～80%或更高，有机溶剂的使用量大大低于传统溶剂型涂料，涂装过程中产生的VOCs量大大减少，降低了对大气环境的不利影响。

3.1.2 采用低VOCs的涂装工艺

（1）静电喷涂

目前使用传统液体喷涂、人工手喷的作业方式，涂料浪费量大、环境污染严重。静电喷涂是利用高压静电电场使带负电的涂料微粒沿着电场相反的方向定向运动，并将涂料微粒吸附在工件表面的一种喷涂方法。

静电喷涂可大大提高涂料的利用率，可达80%～90%，一般较手工喷涂可节约涂料约60%，在减少有机溶剂逸散和污染的同时也改善了生产操作的劳动卫生条件。

（2）电泳涂装

电泳涂装是利用外加电场使悬浮于电泳液中的颜料和树脂等微粒定向迁移并沉积于电极之一的基底表面的涂装方法。

电泳涂装包括电泳、电沉积、电渗、电解等电化学反应过程。电泳涂装采用水溶性涂料，可避免有机溶剂的使用，且涂装效率高，涂料的利用率高达90%～95%，与传统有机溶剂喷涂法相比，不仅节省了原材料，也大大减少了VOCs的排放量。

3.1.3 采用低VOCs的涂装装备

（1）喷漆室的封闭化设计

喷漆室按供排风方式分类，可分为敞开式和封闭式（供风型）。敞开式仅装备有排风系统，而无独立的供风装置，直接从车间内抽风，但由于喷漆室不封闭，因而容易造成漆雾和溶剂气体逸散到车间甚至大气中。封闭式喷漆室有独立的供排风系统，从厂房外吸入新鲜空气，不会出现废气逸散，可保证废气充分收集至末端处理系统，可在较大程度上控制VOCs在生产车间的无组织排放。

（2）改进喷枪

传统喷枪油漆的利用率仅约为30%，会浪费大量涂料并污染环境。使用高流量低压力（HVLP）喷枪代替传统喷枪，油漆的利用率可达到60%以上，大幅提高了喷涂传递效率并节省了油漆用量，从而可有效减少喷涂工序产生含VOCs的废气。

（3）实现设备自动化

通过设备更新，实现涂装生产线的自动化，可改变人工喷涂的不精确性带来的涂料使用的浪费，可实现涂料的精准使用并大大节省原材料。涂装采用自动线，便于将废气集中并充分收集后直接送往末端设施处理，改变了人工喷涂造成大量有机溶剂逸散至整个车间的状况。

3.2 清洗剂低挥发技术

3.2.1 采用水基清洗剂

电子行业的清洗工艺较多采用的是传统型的溶剂型清洗剂，该类清洗剂虽然非常成熟，且大多具有良好的清洗效果，但存在毒性高、产生温室效益、破坏臭氧层、有机污染严重等缺点，正逐步被水基清洗剂等环保型清洗剂替代。

水基清洗剂是一种以表面活性剂为主要成分，水为溶剂，与多种助剂复配而成的环保清洗剂，其中表面活性剂含量为10%～40%，常用非离子表面活性剂与阴离子表面活性剂的复配物，由于无有机溶剂成分，水基清洗剂的应用在一定程度上减少了电子行业VOCs的产生。水基清洗剂配方的自由度大，可针对不同性质的污染物调整配方，再配合加热、刷洗、喷淋喷射、超声波清洗等物理清洗手段，能取得更好的清洗效果。

3.2.2 研制免洗型产品

助焊剂是电子行业SMT工艺过程中关键的连接材料。传统的电子焊接广泛使用松香基型活性助焊剂，焊接后一般需要对残留焊剂进行清洗。通过研制并开发免清洗的助焊剂，既可避免后续清洗工序中使用有机清洗剂，也可从源头控制VOCs的释放。

4 有机废气末端治理技术

电子行业种类多、数量大，VOCs排放及治理状况不尽相同。目前小型电子企业的废气处理设施多数简陋，基本缺乏有效的VOCs去除设备，主要用排风设施将废气排入大气；大型电子企业采取了对有机溶剂吸附、吸收、催化燃烧等末端处理措施，可在一定程度上减少VOCs排放。

一般认为，对于高浓度（＞5000mg/m3）或较昂贵、有价值的VOCs，宜采用吸附法、吸收法、冷凝法、膜技术等加以回收循环再利用，而对于中等浓度或低浓度（＜1000mg/m3）的VOCs，采用一定的技术将其降解、销毁（催化燃烧技术、直接燃烧法、生物降解、光催化降解、等离子体技术）是较经济、合理的治理办法。

电子行业涂装及有机清洗产生的一般为大风量、低VOCs浓度的有机废气，结合笔者调研中了解的电子企业废气末端治理情况，建议重点采用吸附-催化燃烧技术、活性炭吸附技术等末端治理技术。

（1）吸附-催化燃烧技术

对于大流量、低浓度的有机废气，直接采用燃烧或催化燃烧技术成本较高，而采取吸附法及催化燃烧相结合的方法，可利用活性炭吸附处理低浓度和大气量的特点，又综合催化床处理适中流量、高浓度的优势，形成集成技术。采用活性炭吸附，在接近饱和后引入热空气进行脱附、解析，脱附后废气引入催化燃烧床无焰燃烧，将其彻底净化，催化燃烧放出的热量可以通过间壁换热器来预热进入活性炭吸附床脱附气体，降低系统需要的能量，大大降低能耗。

根据现场调研情况，吸附-催化燃烧技术是成功运用最多、可达标排放的工艺，由此可见该工艺在实际应用中是相对较成熟的。特别是在单纯“活性炭吸附技术”后续缺乏活性炭更换工作的有效监督及废气监测工作未能符合要求的情况下，吸附后的催化燃烧能有效解决这些问题，保证了末端治理后的达标排放。

（2）活性炭吸附技术

该技术即为有机废气经活性炭吸附，从而达到净化废气中有机物的目的，净化率可达95%以上，且设备简单、投资小，但活性炭更换频繁，增加了装卸、运输、更换等工作程序，故运行费用也会相应增加。

根据现场调研情况，发现部分采用活性炭吸附技术的企业，对吸附饱和后的活性炭，并未按更换工作要求进行，故而使末端处理设施成了摆设。鉴于该工艺的实际应用情况，企业采用活性炭吸附技术，必须加强末端治理方面的环保专项监管工作，监督内容应包括：活性炭按要求定期更换，切实有效地对末端废气排放进行监督性监测等。

[1] 朱领地.涂料清洁生产工艺[M].北京：化学工业出版社，2005.

[2] 刘子莲，吴松平，罗道军.电子工艺用清洗剂的现状及发展趋势[J].电子工艺技术，2010，31（5）：258-266.

[3] 阎勇.喷烤漆行业有机废气处理技术[J].中国涂料，1999（1）：34-38.

[4] 韩忠峰.喷涂废气的全过程控制[J].现代涂料与涂装，2007，10（1）：14-16.

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