一、 印刷行业的废气产生的主要成分及来源

  印刷生产车间废气成分主要是油墨溶剂产生的废气甲苯、苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、200号溶剂油、乙醇、丁醇等.使用的油墨主要含有色料、树脂、溶剂、辅助剂等，废气产生的主要在上墨及烘干、复合过程，挥发出来有机溶剂是废气污染的主要来源。印刷废气成分复杂，异味重，易燃易爆，废气未经净化排出后对周边环境较大。

  二、目前印刷VOCs治理的主要方法

  1、回收技术

  （1）炭吸附法

  炭吸附是目前较广泛使用的回收技术，其原理是利用吸附剂（粒状活性炭和活性炭纤维）的多孔结构，将废气中的VOC捕获。将含VOC的有机废气通过活性炭床，其中的VOC被吸附剂吸附，废气得到净化，而排入大气。

  当炭吸附达到饱和后，对饱和的炭床进行脱附再生；通入水蒸汽加热炭层，VOC被吹脱放出，并与水蒸汽形成蒸汽混合物，一起离开炭吸附床，用冷凝器冷却蒸汽混 合物，使蒸汽冷凝为液体。若VOC为水溶性的，则用精馏将液体混合物提纯；若为水不溶性，则用沉析器直接回收VOC。因涂料中所用的“三苯”与水互不相 溶，故可以直接回收。

  炭吸附技术主要用于废气中组分比较简单、有机物回收利用价值较高的情况，其废气处理设备的尺寸和费用正比于气体中VOC的数量，却相对独立于废气流量；因此，炭吸附床更倾向于稀的大气量物流，一般用于VOC浓度小于5000PPM的情况。

  适于喷漆、塑料包装印刷和粘合剂等温度不高，湿度不大，排气量较大的场合，尤其对含卤化物的净化回收更为有效。

  （2）冷凝法

  冷凝法是将废气冷却使其温度低于有机物的露点温度，使有机物冷凝变成液滴，从废气中分离出来，直接回收。但这种情况下，离开冷凝器的排放 气中仍含有相当高浓度的VOC，不能满足环境排放标准。要获得高的回收率，系统需要很高的压力和很低的温度，设备费用显著地增加。

  冷凝法主要用于高沸点和高浓度的VOC回收，适用的浓度范围为＞5％(体积)如烟包、软包、及各种高浓度溶剂的回收。

  （3）变压吸附技术

  该技术利用吸附剂在一定压力下，先吸附有机物。当吸附剂吸附饱和后，进行吸附剂的再生。再生不是利用蒸汽，而是通过压力变换来将有机物脱附。当压力降低时， 有机物从吸附剂表面脱附放出。其特点是无污染物，回收效率高，可以回收反应性有机物。但是该技术操作费用较高，吸附需要加压，脱附需要减压，环保中应用较 少。

  回收技术的适用范围：

  粒状活性炭主要用于脂肪和芳香族碳氢化合物、大部分含氯溶剂、常用醇类、部分酮类和酯类等的回收。常见的有：苯、甲苯、二甲苯、己烷、庚烷、甲基乙基酮、丙酮、四氯化碳、醋酸乙酯等，活性炭纤维吸附则可回收苯乙烯和丙烯晴等反应性单体，但费用较粒状活性炭吸附要高的多。吸附法已广泛用在喷漆行业的“三苯”、 醋酸乙酯、制鞋行业的“三苯”，印刷行业的甲苯、醋酸乙酯、电子行业的二氯甲烷和三氯乙烷的回收。炭吸附法要求废气中的VOC不能超过5000PPM，并 且湿度不能＞50％；当浓度＞5000PPM时，则需在吸附前稀释，对部分酮、醛、酯等含活性的物质不适用，该类VOC会与活性炭或在活性炭表面发生反 应，堵塞炭孔，使活性炭失活。

  冷凝法对高沸点的有机物效果较好，对中等和高挥发的有机物回收效果不好，该法适合VOC浓度＞5％的情况，回收率不高。而大部分废气中均存在水分，温度低于0℃时会结冰，降低系统的可靠性，故很少单独使用。

  工业上已经从聚烯烃装置的冲洗气中回收烯烃单体和氦气。在环保领域，从加油站回收碳氢化合物；从制冷设备、气雾剂及泡沫塑料的生产和使用过程中回收CFC， 从PVC加工中回收氯乙烯单体。此技术非常有前途，随着新高效膜的出现和系统造价的降低，它会成为一种重要的回收手段。

  2、消除技术

  （1）热氧化

  热氧化系统就是火焰氧化器，通过燃烧来消除有机物的，其操作温度高达700℃－1,000℃。这样不可避免地具有高的燃料费用，为降低燃料费用，需要回收离开氧化器的排放气中的热量。回收热量有两种方式，传统的间壁式换热和新的非稳态蓄热换热技术。

  间壁式热氧化是用列管或板式间壁换热器来捕获净化排放气的热量，它可以回收40％－70％的热能，并用回收的热量来预热进入氧化系统的有机废气。预热后的废气再通过火焰来达到氧化温度，进行净化，间壁换热的缺点是热回收效率不高。

  蓄热式热氧化（简称RTO）回收热量采用一种新的非稳态热传递方式。主要原理是：有机废气和净化后的排放气交替循环，通过多次不断地改变流向，来较大限度地捕获热量，蓄热系统提供了极高的热能回收。

  在某个循环周期内，含VOC的有机废气进入RTO系统，首先进入耐火蓄热床层1（该床层已被前一个循环的净化气加热），废气从床层1吸收热能使温度升高，然 后进入氧化室；VOC在氧化室内被氧化成CO2和H2O，废气得到净化；氧化后的高温净化气离开燃烧室，进入另一个冷的蓄热床层2，该床从净化排放气中吸 收热量，并储存起来(用来预热下一个循环的进入系统的有机废气)，并使净化排放气的温度降低。此过程进行到一定时间，气体流动方向被逆转、有机废气从床层 2进入系统。此循环不断地吸收和放出热量，作为热阱的蓄热床也不断地以进口和出口的操作方式改变，产生了高效热能回收，热回收率可高达95％，VOC的消 除率可达99％。

  （2）催化燃烧

  催化燃烧是一种类似热氧化的方式来处理VOC的，它净化有机物是用铂、钯等贵金属催化剂及过渡金属氧化物催化剂来代替火焰，操作温度较热氧化低一半，通常为 250℃－500℃。由于温度降低，允许使用标准材料来代替昂贵的特殊材料，大大地降低设备费用和操作费用。与热氧化相似，系统仍可分为间壁式和蓄热式两 类热量回收方式。

  间壁式催化燃烧是在催化床后设一个换热器，该换热器在降低排放气温度的同时，也预热含VOC的有机废气，其热回收达60％—75％。该类氧化器早已用于工业过程。

  蓄热催化燃烧（简称为RCO）是一种新的催化技术。它具有RTO高效回收能量的特点和催化反应的低温操作及能  量有效性的优点，将催化剂置于蓄热材料的顶部，来使净化达到较优，其热回收率高达95％－98％。

RCO系统性能的关键是使用专用的催化剂，浸渍在鞍状或是蜂窝状陶瓷上的贵金属或过渡金属催化剂，允许氧化发生在RTO系统温度的一半，既降低了燃料消耗，又降低了设备造价。

  现在，有的国家已经开始使用RCO技术进行有机废气的消除处理，很多RTO设备已开始转变成RCO，这样可以削减操作费用达33％－75％，并增加排放气流量达20％－40％。

  （3）集成技术（炭吸附＋催化氧化）

  对于大流量、低浓度的有机废气，单一使用上述方法处理费用太高，不经济。利用炭吸附具有处理低浓度和大气量的优势，先用活性炭捕获废气中的有机物，然后用小 得多流量的热空气来脱附，这样可使VOC富集10—15倍，大大地减少了处理废气的体积，使后处理设备的规模也大幅度地降低。把浓缩后的气体送到催化燃烧 装置中，利用催化燃烧适于处理较高浓度的特点来消除VOC。催化燃烧放出的热量可以通过间壁换热器，来预热进入炭吸附床的脱附气，降低系统的能量需要量。

  该技术利用炭吸附处理低浓度和大气量的持点，又利用催化床处理适中流量、高浓度的优势，形成一种非常有效的集成技术。国内也已开始利用此技术，用于喷漆、印刷和制鞋等排放大流量、低浓度有机废气行业的治理。

  消除技术的使用范围：

  （1）热氧化

  热氧化系统在700℃－1000℃下操作，适于流量为2000－50,000m3/h，VOC浓度为100－2000PPM的情况。

  间壁式较蓄热式的优点是，用简单的金属换热器来捕获热量，仅在几分钟即达到所需的操作条件，较适于循环操作。

  蓄热热氧化具有非常高的氧化温度，可以处理难以热分解的有机物，该系统98％－99％的VOC消除率是很常见的。热回收效率为85％－95％。仅需少量或不需燃料即可运行，特别是对具有相对低VOC含量的气体，它们比间壁热氧化费用更低。

  热氧化的缺点是：①在高温燃烧中产生了NOx，它也为危险排放物，需要进一步治理；②较慢的热反应；③不能满意地处理卤化物，必需加后处理装置洗涤塔，来处理酸性气体；④进气浓度不能＞25％LEL；⑤高的设备投资费用。

  （2）催化氧化

  催化氧化是在比热氧化低的温度下进行，通常为250℃－500℃，其处理能力为2000－20,000m3/h，适于VOC浓度为100－2000 PPM，其消除效率高达95％以上。低的操作温度结合间壁换热器，可以降低启动所需的燃料。

  催化燃烧较热氧化有几个优点：①反应温度较热氧化低一半，节省了燃料；②停留时间短，降低了设备尺寸；③由于燃料减少，生成的CO也少，CO和VOC一起被 转换；④较热氧化系统需更少的启动和冷却时间；⑤低的操作温度，排除了NOx的生成；⑥因温度降低，允许使用标准材料来代替昂贵的特殊材料，RCO系统的 整个机械寿命将增加。

  催化氧化也有不足：①催化剂易被重金属或颗粒覆盖而失活；②处理卤化物和硫化物时，会产生酸性气体，需用洗涤塔进一步处理；③废催化剂如不能循环使用，也要处理；④进气浓度不能＞25％。

  （3）集成技术（炭吸附＋催化燃烧）

  炭吸附进行VOC回收已广泛用于喷漆、印刷和电子工业等行业，消除率可达90％－95％，但对低浓度废气，从经济上考虑，回收不经济，故采用消除技术。

  集成技术的优点就是用较低的费用来处理低浓度、大气量的废气，通过浓缩废气，降低了需处理废气的体积，用较小体积的催化燃烧氧化器来处理大流量的废气，降低设备费用和操作费用。

  （二）低浓度、大风量有机废气的治理技术

  在使用有机溶剂的行业中，象汽车涂装、印刷等工业排放的有机废气，其特点是有机溶剂浓度低、风量大，若采用上述方法都将使用庞大的设备，耗用大量经费。目前世界上对这类低浓度、大风量的有机废气，主要采用下面几种方法进行治理。

  （1）蜂窝轮式浓缩系统

  这种系统于1977－1979年由日本开发成功，瑞典的Munter、Zeol公司也于1985－1986年开发成功并销售。1990年左右随着对有机溶剂 排放实行更严格的总量控制后，欧美地区也从日本引进该技术，其市场急剧扩大。该系统采用蜂窝轮，连续不断地将低浓度、大风量的排气中的有机溶剂吸附、分离。然后，再用小风量的热风脱附得到高浓度、小风量的含有机溶剂气体。浓缩后的气体再与小型的催化燃烧或活性炭回收装置组合，构成经济的处理系统。整个蜂窝轮分为吸附区和再生区，工作中以非常低的速度连续转动，含有机溶剂的废气通过吸附区时有机溶剂被吸附，净化气体排出。轮子吸附的有机溶剂，随着轮的转动被送到再生区，由120－140℃的热风加热脱附，随 热风排出。由于脱附风量远小于吸附风量，因此脱附后气体中的有机溶剂浓度可以增加10－20倍。脱附后的排气只要用吸附风量十几分之一的装置就可以进行处理了。该系统体积小，费用低，在国外已成为治理低浓度、大风量有机废气的好 方法，并得到广泛应用。

  也有用蜂窝状活性炭的固定吸附浓缩装置，取代蜂窝轮浓缩装置的办法， 通过数个固定床之间的吸附，脱附过程切换，完成蜂窝轮转动所起的作用。因这种方法没有转动部件，不存在动密封问题，所以设备制造简单，维修方便，价格便宜 并发挥了原工艺中浓缩作用的优点。在邮电部邮票印制局引进法国六色印刷机废气治理中，采用该工艺设备完成了处理风量21000—30000 m3／h规模的微机全自动控制工业试验，通过2年的运行考验，取得满意结果。为我国治理低浓度、大风量有机废气提供了一种适用的方法。

      （2）液体吸收法

  该法是通过有机废气与液体吸收剂接触，使其中的有机溶剂被吸收剂所吸收，再经解吸，将有机溶剂除去或回收，井使吸收剂获得再生重复利用。由于工艺中可选用比吸附，催化燃烧装置处理气体能力大数倍的塔式吸收设备，因而设备的体积可做得小很多，设备费也低。

  （3） 光催化氧化技术

  国外科学家利用臭氧作为辅助氧化剂，进行了光催化氧化苯的研究，以及各种光催化氧化反应为补偿技术的治理含苯、甲苯、二甲苯、乙基苯废气的研究。研究表明，光催化氧化反应同活性炭吸附、催化燃烧法等补偿技术相比，具有经济潜力。

  废气中的氧气和水分子吸收EXCIMER真空紫外线的能量，生成大量活性氧原子核氢氧自由基，强烈氧化大分子气相污染物，活性基团自身则在反应中不断消耗，较终大分子污染物被矿化成H2O、CO2等无害或低害的小分子化合物，从而达到净化、除臭的效果。