作(zuò)為(wèi)VOCs治理(lǐ)目标中的五大重點行業之一，印刷工業一時間面臨着前所未有的環保壓力。從源頭、過程控制到末端治理(lǐ)，如何開展VOCs治理(lǐ)、如何選擇治理(lǐ)設備，成為(wèi)印刷企業關注的焦點。
從源頭上減少有機溶劑的使用(yòng)量和排放量，減排潛力巨大，從長(cháng)遠(yuǎn)來講是實現行業VOCs減排的根本途徑。但是現階段達不到完全從源頭方面來治理(lǐ)廢氣，針對以VOCs為(wèi)原料的生産過程環節和含VOCs産品的使用(yòng)過程環節，隻能(néng)采取廢氣收集措施，提高廢氣收集效率，減少廢氣的無組織排放與逸散，這是進行後續治理(lǐ)的前提條件。在含VOCs 産品的生産過程和以VOCs為(wèi)原料的生産過程中，VOCs排放不可(kě)避免，根據國(guó)家現有法律及法規标準必須進行末端治理(lǐ)。
VOCs的産生
印刷是使用(yòng)印版或其他(tā)方式将原稿上的圖文(wén)信息轉移到承印物(wù)上的工藝技(jì )術，按分(fēn)類主要包括出版物(wù)印刷、包裝(zhuāng)物(wù)印刷和其他(tā)印刷品印刷，按承載物(wù)分(fēn)為(wèi)紙及紙闆印刷、金屬印刷、塑料印刷等。
印刷工藝主要有平版印刷、凸版印刷(如柔版印刷)、凹版印刷和孔版印刷。不同印刷工藝的VOCs來源和排放方式基本相同：VOCs來源于所使用(yòng)的油墨及稀釋劑(印刷不透氣承印物(wù)需添加稀釋劑，如金屬印刷、塑料印刷)、複合用(yòng)膠粘劑(僅限于部分(fēn)存在複合工藝的印刷企業)及設備清洗劑，可(kě)能(néng)的排放途徑有油墨調配過程溶劑揮發、印刷過程油墨溶劑揮發、烘幹階段、複合過程及設備清洗過程等。
印刷生産工藝流程及主要VOCs産生環節如圖所示。
1. 平版印刷工藝及VOCs排放
平版印刷(平印)又稱為(wèi)膠版印刷(膠印)，其特征是印版的圖文(wén)着墨部分(fēn)和空白部分(fēn)幾乎在同一平面上。平版印刷企業所使用(yòng)的油墨包括溶劑型油墨、植物(wù)大豆油墨、UV 固化油墨和水性油墨，其中溶劑型油墨揮發性有機化合物(wù)含量較高，是平版印刷企業主要的VOCs排放源。此外，平版印刷在生産過程中所使用(yòng)的有機溶劑型洗車(chē)水及潤版液等也是VOCs 排放源之一。
2. 凸版印刷工藝及VOCs排放
凸版印刷(凸印)的圖文(wén)部分(fēn)處于一個平面，明顯高于空白部分(fēn)，印版着墨時，油墨附着在印版的凸起部分(fēn)，并在壓力作(zuò)用(yòng)下轉移到承印物(wù)上。傳統的凸版印刷采用(yòng)銅鋅版，目前逐漸被柔版印刷(柔印)代替，采用(yòng)軟質(zhì)的樹脂印版。
柔版印刷通常用(yòng)于産品包裝(zhuāng)印刷，對于色彩要求不高的瓦楞紙包裝(zhuāng)箱産品一般使用(yòng)水性油墨，幾乎不存在VOCs 排放;而對于色彩鮮豔的薄膜制品則一般使用(yòng)醇溶性油墨，印刷過程産生VOCs 污染。
3. 凹版印刷工藝及VOCs排放
凹版印刷(凹印)的印版滾筒上空白部分(fēn)高于印刷圖文(wén)部分(fēn)，并且高低懸殊，空白部分(fēn)處于同一平面或同一曲面上。印版上凹陷的圖文(wén)部分(fēn)形成網穴容納油墨，通過滾筒壓印，使印版滾筒上的圖文(wén)印迹轉移到承印物(wù)表面。
凹版印刷廣泛應用(yòng)于包裝(zhuāng)和特殊産品印刷領域，适用(yòng)于薄膜、複合材料及紙張等介質(zhì)，通常使用(yòng)低粘度、高VOCs 含量的油墨，印制過程産生大量的VOCs，且成分(fēn)複雜。
4. 孔版印刷工藝及VOCs排放
孔版印刷(也稱絲網印刷、絲印)是将真絲、尼龍或金屬絲編織成網，将其緊繃于網框上，采用(yòng)手工刻膜或光化學(xué)制版的方法制成網版，網版上非圖文(wén)部分(fēn)被塗布的感光塗層封住，隻留下圖文(wén)部分(fēn)的網孔可(kě)以透過油墨。印刷時，先在網版上塗墨，再用(yòng)橡皮刮闆在網版上輕刮，油墨透過網版，轉移到放置在網版下的承印材料上。
孔版印刷VOCs主要來源于油墨及清洗劑，使用(yòng)溶劑型油墨時VOCs 排放濃度相對較高。
5. 複合工藝及VOCs排放
複合工藝是指使用(yòng)膠粘劑将不同的基材通過壓貼粘合形成二種或多(duō)種材料的組合的一種印後加工方式，包含幹式複合、濕式複合、擠出複合、熱熔複合等工藝，其中幹式複合工藝需要使用(yòng)大量的膠粘劑和稀釋劑，VOCs 排放量較大，且成分(fēn)單一。印刷工藝與含VOCs 原輔材料及VOCs 排放特征見表所示。
VOCs的治理(lǐ)
由于VOCs廢氣成分(fēn)及性質(zhì)的複雜性和單一治理(lǐ)技(jì )術的局限性，在大多(duō)數情況下，采用(yòng)單一技(jì )術往往難以達到治理(lǐ)要求。利用(yòng)不同治理(lǐ)技(jì )術的優勢，采用(yòng)兩種或多(duō)種單一淨化技(jì )術的組合工藝受到了極大的重視，采用(yòng)組合治理(lǐ)工藝不僅可(kě)以滿足排放要求，同時可(kě)以降低淨化設備的運行費用(yòng)。
結合行業特點及對原輔材料的分(fēn)析，我們發現，印刷工業VOCs廢氣含有甲苯、乙酸乙酯、甲乙酮、異丙醇( 乙醇)， 排放強度高，而一般紙張印刷排放強度低，但成分(fēn)更為(wèi)複雜。結合當下最常見的VOCs治理(lǐ)技(jì )術，以及地方政府要求涉氣企業在選擇治理(lǐ)技(jì )術工藝是不能(néng)選擇單一工藝等要求，基本都要求企業對于末端治理(lǐ)效率需要達到80% 以上，傳統的治理(lǐ)工藝根本達不到此要求，隻能(néng)采取燃燒法進行治理(lǐ)。但是直接燃燒法治理(lǐ)廢氣過程中，存在能(néng)耗大等問題，且廢氣濃度不高的情況下基本上無法燃燒，需要通過前期技(jì )術對廢氣濃度進行更改，通過物(wù)理(lǐ)的方式使廢氣濃度增加。
經過對印刷企業的調研以及結合印刷企業VOCs污染實際情況，在此重點介紹一下活性炭濃縮催化燃燒技(jì )術。
活性炭吸附的實質(zhì)是利用(yòng)活性炭吸附的特性把低濃度大風量廢氣中的有機溶劑吸附到活性炭中并濃縮，經活性炭吸附淨化後的氣體(tǐ)直接排空，其實質(zhì)是一個吸附濃縮的過程，并沒有把有機溶劑處理(lǐ)掉。這是一個物(wù)理(lǐ)過程。
催化燃燒脫附的實質(zhì)是利用(yòng)催化燃燒的熱空氣加熱活性炭中被吸附的有機溶劑，使之達到溶劑的沸點，使有機溶劑從活性炭中脫附出來，并且把高濃度的廢氣引入到催化燃燒反應器中。在250℃的催化起燃溫度下，通過催化劑的作(zuò)用(yòng)進行氧化反應，轉化為(wèi)無害的水和二氣化碳排入大氣。這是一個化學(xué)反應過程，并非明火的燃燒，且能(néng)徹底解決脫附時的二次污染。
活性炭吸附—催化燃燒脫附是把以上兩者的優點有效地結合起來。即：先利用(yòng)活性炭進行吸附濃縮，當活性炭吸附達到飽和時，利用(yòng)電(diàn)加熱啓動催化燃燒設備，并利用(yòng)熱空氣局部加熱活性炭吸附床，當催化燃燒反應床加熱到250℃，活性炭吸附床局部達到60 ～ 110℃時，從吸附床解吸出來的高濃度廢氣就可(kě)以在催化反應床中進行氧化反應。反應後的高溫氣體(tǐ)經換熱器換熱，換熱後的氣體(tǐ)一部分(fēn)回用(yòng)送入活性炭吸附床進行脫附，另一部分(fēn)排入大氣。脫附出來的廢氣經換熱器換熱後溫度迅速提高，從而能(néng)使催化燃燒裝(zhuāng)置及脫附達到小(xiǎo)功率或無功率運行。
大多(duō)數印刷企業因設備較大、車(chē)間空間較大等多(duō)方面的原因導緻收集過程中廢氣風量較大，存在濃度低的特點，選擇活性炭濃縮催化燃燒技(jì )術是較好的處理(lǐ)方式。其主要特點是：
1)催化燃燒最大的特點是高低中廢氣均可(kě)使用(yòng)，廢氣濃度高的時候吸附脫附時間較短，就可(kě)以變成高濃度廢氣;廢氣濃度低的時候吸附脫附時間長(cháng)點，也進行了收集，等到達了一定濃度的時候脫附處理(lǐ)變成了高濃度廢氣再進行燃燒。由于原輔材料的變革較快，企業可(kě)以慢慢的從源頭方面逐步替代，不斷降低原輔材料的VOCs濃度。但是對于廢氣治理(lǐ)設備的處理(lǐ)效果來講不會變，隻是減少了運行成本，設備不需要進行更換。
2)更符合“十四五”規劃中提到的碳中和，通過燃燒裝(zhuāng)置(用(yòng)時啓用(yòng)，不用(yòng)時停)既滿足治理(lǐ)目标也幫助企業實現了節能(néng)降耗。
3)活性炭濃縮催化燃燒技(jì )術成熟穩定，在2017 年開始已經通過4 年多(duō)的市場運行，穩定性較好。通過前幾年的推廣使用(yòng)，市場價格比較透明，整體(tǐ)造價較低。
4)技(jì )術在運行的過程所需要的運行成本較為(wèi)簡單，主要是：吸附劑(活性炭)、催化劑、收集風機電(diàn)能(néng)、燃燒風塔電(diàn)能(néng)。這幾個方面企業可(kě)以根據VOCs 濃度、生産訂單等及時調整，無需專業人士進行改造。同時，活性炭價格便宜，生産廠家衆多(duō)，企業可(kě)以選擇自主運維也可(kě)以選擇第三方運維。
VOCs 廢氣治理(lǐ)技(jì )術多(duō)種多(duō)樣，企業需要在技(jì )術上和經濟上進行綜合分(fēn)析後選擇(技(jì )術可(kě)行性、經濟合理(lǐ)性)，通過污染物(wù)成分(fēn)的詳細檢測分(fēn)析，根據必要的現場試驗對有機物(wù)的回收價值、污染物(wù)的沸點、水溶性的高低、可(kě)生物(wù)降解能(néng)力、廢氣的排放方式等進行專家“會診”，通過技(jì )術方案評審，選擇最合适的治理(lǐ)方式。