TFT-LCD行业VOCs来源及其处理技术比较

戴翔 杨雅琴 盛守祥 荣道昆

摘要：挥发性有机物（VOCs）作为细颗粒物和臭氧生成的前驱物，其对大气的污染已被广泛认知，国家及地方环保部门均颁发了挥发性有机物污染防治工作的相关文件及标准。挥发性有机物来源广泛，通过对生产工艺中使用到的有机化学品进行分析，明确了TFT-LCD行业挥发性有机物的主要来源。根据各种挥发性有机物控制技术优缺点的分析比较，结合TFT-LCD行业有机废气的排放特点，介绍了沸石转轮吸附浓缩燃烧技术的应用。

关键词：挥发性有机物;TFT-LCD;沸石转轮吸附浓缩燃烧技术

中图分类号：X51 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2019）07-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.07.037

Abstract： Volatile organic compounds （VOCs） as the precursor of fine particulate and ozone， which pollution to air has been widely recognized. The state and local environmental protection departments had issued relevant documents and standards for the prevention and control of volatile organic compounds. Volatile organic compounds have a wide range of sources. The paper analyzed the organic chemicals used in the production process and clarified the main source of volatile organic compounds in TFT-LCD industry. Based on the comparison of various control technologies and the organic exhaust characteristics of the TFT-LCD industry， the paper introduced the application of zeolite concentration runner system.

Key words： Volatile organic compounds; TFT-LCD; Zeolite concentration runner system

隨着科学技术的发展以及显示技术的更新换代，薄膜晶体管液晶显示器（Thin film transistor-liquid crystal display，简称TFT-LCD），得到快速发展，据统计国内显示面板产线（含规划线）从2010年的21条发展到2018年底的51条。TFT-LCD行业在生产过程中产生大量的VOCs等有害废气[1。2]，是一类重要的VOCs污染源，张世豪等[3]对TFT-LCD行业VOCs排放进行研究发现，我国显示行业VOCs的排放主要是无组织排放，而且无组织排放逐年增加。以某TFT-LCD企业为研究对象，对其VOCs在生产过程中的排放源进行研究，并对VOCs减排和控制技术进行对比分析，为TFT-LCD行业VOCs的减排控制提供技术参考。

1 TFT-LCD行业挥发性有机物的来源及排放现状

1.1 TFT-LCD行业挥发性有机物的来源

TFT-LCD即薄膜晶体管液晶显示器行业属于电子器件制造业，在国民经济行业分类中可归为C3969。TFT-LCD生产工艺由阵列、彩膜、成盒、模组四大工程组成。阵列工程的光刻工序（涂胶、显影、剥离）和彩膜工程的BM层、RGB层、PS层、OC层的生成工序会使用到大量的有机化学品，TFT-LCD行业挥发性有机物也主要来源于此。表1某TFF-LCD企业生产过程中使用到的有机化学品信息，根据挥发性有机物的定义可知，表中的原料均为含挥发性有机物的化学品，其主要成分为酯类物质。

1.2 TFT-LCD行业挥发性有机物的去向

TFT-LCD行业制造过程中使用到的含有挥发性有机物的化学品原料，参与生产反应后，一部分进入废液系统作为危险废弃物交有资质的危废厂商利用处置，如稀释剂废液（含光刻胶）;一部分进入厂区有机废水处理系统，经生化处理达标后排放至市政污水管网;还有少部分在生产过程中以气体的形式挥发至产线密闭设备内，经管道收集作为有机废气达标处理后排放至大气中。

2 废气中挥发性有机物控制技术对比

挥发性有机物的控制技术可从源头控制和末端治理两个方面考虑[4]。源头控制为预防性措施，如使用挥发性低或不含挥发性的化学品原料、改进生产工艺等。源头控制措施可以从根本上减少挥发性有机物的产生，但因受制于当前的技术现状，暂无合适的替代原料及工艺等，短期内难以实现较好的控制效果。末端治理为现阶段挥发性有机物的主流控制技术，可分为回收法和分解法。

挥发性有机物的控制技术较多，但每种控制技术均有其针对性和优缺点，表2为对以上挥发性有机物的控制技术的总结比较[5-10]。

TFT-LCD行业挥发性有机物主要来源于阵列、彩膜工程，有机废气主要成分为酯类物质，其排放特点为大风量低浓度。考虑到运行成本、处理效率及技术的可行性，以上单一的挥发性有机物的控制技术并不适合于TFT-LCD行业的有机废气的处理。经考察，现有一种沸石转轮吸附浓缩燃烧处理技术已在多家TFT-LCD企业应用。

3 沸石转轮吸附浓缩燃烧技术

沸石转轮吸附浓缩燃烧法是一种集合了吸附、燃烧技术特点的联合处理方法，系统主要由风机、沸石转轮、燃烧室、排气筒及各种相应的仪器仪表组成。沸石转轮分为三个操作区间，即吸附区、脱附再生区及冷却区，沸石转轮以每小时2-6转的可调速度缓慢转动实现三个操作区的轮换。有机废气在进入沸石转轮前被分为两路，其中干管中约有95%的废气通入沸石转轮吸附区，废气中的挥发性有机物被吸附净化后直接排放。随着转轮的转动，接近吸附饱和的转轮吸附区会转至脱附再生区，原进气支管中5%的有机废气流过转轮冷却区，被换热成高温（180～220℃）脱附再生气体，用于挥发性有机物的脱附，实现转轮吸附饱和区的解吸再生。吸附饱和后的沸石转轮通过脱附、冷却后再次转入吸附工作区。而含有高浓度挥发性有机物的脱附气体最终进入燃烧炉，在天然气的参与下被燃烧分解。沸石转轮浓缩倍率可达10倍，通过吸附解吸作用可将原有的低浓度有机废气高度浓缩，达到了经济燃烧的条件。图1为沸石转轮吸附浓缩燃烧处理技术流程图。

另外，TFT-LCD阵列工程的湿刻剥离工序会产生湿度较大的高浓度有机废气，在进入转轮浓缩吸附前需通过水洗冷凝预处理去除废气中的水分和部分挥发性有机物，因此可在沸石转轮吸附浓缩燃烧系统前段增加水洗冷凝装置作为改良。其系统流程图如图2：

沸石转轮吸附浓缩燃烧系统的特点是可以进行动态吸附和解吸，不会出现因吸附容量达到饱和而出现系统瘫痪的问题，适合于大流量低浓度有机废气的处理，对有机废气的处理效率可达90%以上，某TFT-LCD企业沸石转轮吸附浓缩燃烧系统排口VOCs（24项）浓度仅为5 mg/m3。

4 结语

挥发性有机物因其具有直接、间接的环境危害已受到环保部门的大力关注，北京、上海、天津、重庆、山东等地环保部门已发布相关的排放控制标准，其他省市也在陆续制定发布中，挥发性有机物的治理已成当前大气污染防治工作的重中之重。

挥发性有机物来源广泛，其具体成分及排放特点因行业性质而各有差异，相应的控制技术也有所不同。TFT-LCD行业在生产过程中会使用到多种含有挥发性有机物的化学品，其产生的有机废气经产线密闭设备及管道的收集，呈现为大风量低浓度的特点。从运行成本和处理效率等方面考虑，传统单一的控制技术并不适用于TFT-LCD行业挥发性有机物的治理。沸石转轮吸附濃缩燃烧法结合了吸附燃烧技术的优点，对大风量低浓度有机废气具有较好的处理效果，该法已被环保部列入《2016年国家先进污染防治技术目录》（VOCs防治领域）推广技术类别，并广泛应用于TFT-LCD行业的挥发性有机物的治理。

参考文献

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收稿日期：2019-04-01

作者简介：戴翔（1986-），男，汉族，工程师，硕士。