當下，大量印刷有機廢氣的排放對大氣環(huán)境造成了嚴重的污染，印刷廢氣的治理已經(jīng)成為亟需解決的重要問(wèn)題。本文簡(jiǎn)要闡述了當前印刷企業(yè)有機廢氣治理中存在的問(wèn)題，從印刷材料、廢氣收集、末端治理、機理研究與建模等方面介紹了印刷有機廢氣治理現狀，并分析了廢氣治理研究趨勢。
引言
隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)展，印刷行業(yè)也呈現出快速發(fā)展的趨勢，每年排放的廢氣也逐漸增多，這不僅會(huì )對我國生態(tài)環(huán)境造成了非常嚴重的污染，而且也嚴重危害著(zhù)人們的身體健康。因此，需要對印刷廢氣無(wú)組織排放進(jìn)行嚴格的管控，采用先進(jìn)的治理工藝和設備，遏制有機廢氣對生態(tài)環(huán)境的破壞?；诖?，本文主要對印刷有機廢氣治理研究現狀與趨勢進(jìn)行分析與探討。
1.印刷企業(yè)廢氣治理存在的問(wèn)題
1.1 印刷車(chē)間未進(jìn)行氣流組織設計
大部分印刷車(chē)間沒(méi)有進(jìn)行功能區性分區，生產(chǎn)線(xiàn)布局不合理，送排風(fēng)和車(chē)間溫濕度設計比較隨意，不僅能耗高，而且導致印刷車(chē)間內廢氣無(wú)組織散發(fā)嚴重。
1.2 設計風(fēng)量過(guò)大
大部分的凹印、復合或涂布設備的排風(fēng)量未經(jīng)過(guò)設計計算，大幅超過(guò)印刷工藝需求，不僅造成風(fēng)機能耗增加，同時(shí)也使廢氣排放濃度進(jìn)一步降低，而廢氣處理設施卻是以排放風(fēng)量設計的，因此，增加的多余風(fēng)量等同于增加了廢氣處理設施的投入成本和運行成本。加上一些企業(yè)印刷機組共用一臺排風(fēng)機，在部分機組未生產(chǎn)時(shí)，仍然按照滿(mǎn)負荷的風(fēng)機功率排風(fēng)，由于全部印刷機的烘箱處于連通狀態(tài)，導致處理風(fēng)量額外增加。
1.3 廢氣設施運行不正常
出于降低成本原因，部分印刷企業(yè)擅自閑置治理設施，或者故意使治理設施處于不正常運行狀態(tài)。比如：降低低溫等離子運行電壓，長(cháng)期不更換活性炭或者將活性炭取出晾曬后回填，不及時(shí)更換損壞的紫外燈管等違法行為。
2.印刷廢氣治理研究現狀
2.1 印刷材料方面
這方面的研究集中在不同材料的VOCs 散發(fā)特性和傳質(zhì)擴散模型，研究承印材料和油墨、清洗劑的匹配性，不同的印刷方式所使用油墨的VOCs 含量，以便開(kāi)發(fā)環(huán)保承印材料、油墨和清洗劑[1]。比如：有學(xué)者認為擴散系數D 與VOCs 分子量負相關(guān)，分離常數Ke 與VOCs 蒸汽壓正相關(guān)；有學(xué)者通過(guò)測試對比發(fā)現凹印油墨（68%～80%）含量最高，UV 膠印油墨（7%～12%）VOCs含量最低。溶劑型柔印油墨（50%～55%）、熱固型輪轉膠印油墨（31%～39%）、單張紙膠印油墨（11%～19%）VOCs含量依次降低。
2.2 廢氣收集方面
此類(lèi)文獻從印刷車(chē)間氣流組織、溫濕度控制、風(fēng)速控制以及涂布、印刷設備密閉改造方面研究提高有機廢氣收集效率。具體包括不同送風(fēng)方式效果、內擾熱源影響、氣流分布特性和能耗之間的關(guān)系、溫濕度獨立控制等內容。有學(xué)者研究了印刷生產(chǎn)有機廢氣擴散機理，從印品干燥前、干燥過(guò)程中、干燥完成后指出了需要控制的相關(guān)因素，為減少有機廢氣散發(fā)以及綜合治理印刷有機廢氣污染提供了理論參考。
2.3 末端治理方面
印刷有機廢氣治理應用最廣泛的技術(shù)包括吸附法、熱力氧化、光催化氧化、生物法等[2]，單一的治理技術(shù)存在不同的缺陷，比如：活性炭吸附更換周期短、不耐濕度和高溫（低于120 ℃脫附），產(chǎn)生大量危廢；蓄熱式熱力氧化（RTO）設備投資成本高，運行能耗大，無(wú)需輔助燃料廢氣濃度>2 000mg/m3；光催化對濃度大于0.03%的有機廢氣無(wú)法實(shí)現穩定達標排放。為降低治理成本，提高適用范圍，末端治理重點(diǎn)研究印刷有機廢氣治理技術(shù)集成與創(chuàng )新。國內外發(fā)展出吸附濃縮-催化燃燒、吸脫附-冷凝回收等有機廢氣治理集成工藝。同時(shí)，國外對微生物法處理印刷廢氣情有獨鐘，生物處理技術(shù)在印刷廢氣治理技術(shù)中的比例達到了29%。相關(guān)研究涉及了生物過(guò)濾處理對含甲苯、二甲苯、乙酸乙酯等有機廢氣的去除效果、影響因素及動(dòng)力學(xué)模型。國內也對這項技術(shù)進(jìn)行了研究，研究主要側重于微生物馴化，各類(lèi)因素如：VOCs 組成、進(jìn)氣濃度和速率、填料性質(zhì)、填料溫濕度、營(yíng)養物質(zhì)、pH 值、微生物和氧氣、表面活性劑等對有機廢氣凈化處理效果的影響?？偟脕?lái)說(shuō)，有機廢氣凈化處理技術(shù)可以分成：回收法和破壞法兩大類(lèi)。
2.4 機理研究和建模方面
此類(lèi)研究側重于不同有機廢氣處理技術(shù)內在機理，期望通過(guò)優(yōu)化模型參數提高處理效率。包括低溫等離子體、熱等離子體、聯(lián)合等離子體（CPP）光解、生物滴濾、管式生物過(guò)濾、膜生物過(guò)濾等技術(shù)處理有機廢氣機理、機制，以及有機廢氣逸散、吸收、降解過(guò)程數學(xué)模型。比如：有學(xué)者根據能量守恒和傳遞方程建立了簡(jiǎn)化模型，認為有機（液）相部分與用對數表示的氣相之間的負線(xiàn)性關(guān)系；有學(xué)者研究發(fā)現光催化處理VOCs 動(dòng)力學(xué)原理與簡(jiǎn)化的Langmuir- Hinshelwood模型吻合度很高，這將有利于設計相應的處理設備。但實(shí)驗中苯的降解曲線(xiàn)與模型吻合度出現偏離，這或是催化劑受污染導致；有學(xué)者研究了二元VOCs 在葉片填片的轉輪收集床中的吸收情況，結果表明其氣態(tài)質(zhì)量傳遞系數與VOCs 進(jìn)口濃度呈負相關(guān)關(guān)系，并隨著(zhù)轉輪轉速、氣流速度和液流速度的增加而升高。
3.印刷行業(yè)有機廢氣治理研究趨勢
3.1 研發(fā)適應性廣、污染低的印刷材料
從油墨、溶劑、承印材料方面進(jìn)一步改進(jìn)，實(shí)現印刷行業(yè)的清潔生產(chǎn)。比如：研發(fā)可適用多種印刷工藝的單一溶劑，以提高后端溶劑回收利用率；通過(guò)改變油墨分子結構，提高油墨的生物降解性，降低對人體和環(huán)境危害；提高油墨性能，減少溶劑使用量等。
3.2 推廣印刷車(chē)間氣流組織設計
對車(chē)間溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)、濕度場(chǎng)和污染物擴散傳質(zhì)過(guò)程和濃度場(chǎng)利用CFD 技術(shù)優(yōu)化，以確定印刷車(chē)間最優(yōu)的氣流組織方案，在滿(mǎn)足印刷條件下確保有機廢氣的最有效收集。
3.3 終端治理工藝優(yōu)化模擬與改良
利用計算機對各種終端治理工藝進(jìn)行優(yōu)化組合并對處理效果模擬評估。在現有處理技術(shù)不能取得重大突破的情況下，對各類(lèi)治理技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化組合并設定標準化的模塊，利用計算機進(jìn)行模擬評估，可以實(shí)現最優(yōu)處理方案。
另一種研究方向是對現有印刷廢氣治理設備進(jìn)行小型化、節能化改良，提高普及率。比如：現有的蓄熱式熱力氧化（RTO）設施建設成本基本在70萬(wàn)以上，對于中、小型印刷企業(yè)而言建設和使用成本過(guò)高。若能將RTO 設備小型化、節能化，就可以降低設備制造和運行成本，以提高設備普及率。
3.4 創(chuàng )新管理政策
政府可以通過(guò)制定政策影響印刷包裝行業(yè)發(fā)展，降低行業(yè)有機廢氣排放量。包括執行VOCs 排污權交易制度、提高油墨環(huán)保標準、對印刷產(chǎn)品稅制“綠色化”進(jìn)行頂層設計、倡導簡(jiǎn)化產(chǎn)品包裝等工作。比如提高印刷企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中有機廢氣排放環(huán)保稅征收標準，對過(guò)度軟包裝的商品提高消費稅，從而提高商品價(jià)格，抑制需求量；通過(guò)強制使用中國環(huán)境標志產(chǎn)品認證的環(huán)保型油墨、膠粘劑，禁止使用不符合環(huán)保要求的油墨、膠粘劑；鼓勵使用VOCs 含量較低的紫外光固化油墨。某省已經(jīng)開(kāi)始推廣軟包裝使用紫外光固化油墨，減少溶劑使用量。
3.4 創(chuàng )新行業(yè)治理模式
通過(guò)創(chuàng )新治理模式，也可以避免單一治理的缺陷，同時(shí)降低治理成本。比如：活性炭吸附技術(shù)作為低濃度有機廢氣治理常用方法，存在兩個(gè)缺點(diǎn)：一是廢活性炭的更換成本和處置成本比較高，企業(yè)缺乏自覺(jué)性；二是作為執法部門(mén)，由于執法力量和技術(shù)手段限制，很難對監管企業(yè)的實(shí)施高頻次的監管。開(kāi)展分散企業(yè)活性炭定期收集，再實(shí)施第三方集中脫附再生的治理模式，不僅可以解決更換活性炭的問(wèn)題，同時(shí)解決了廢棄活性炭處置問(wèn)題，也可以降低企業(yè)治理成本。對于監管部門(mén)而言，對第三方實(shí)施監督管理的效果要遠大于對所有企業(yè)實(shí)施監管。
4.結束語(yǔ)
綜上所述，印刷有機廢氣治理是大氣污染防治工作的重點(diǎn)內容之一。印刷有機廢氣具有風(fēng)量大、濃度低等特點(diǎn)，而目前尚未研發(fā)出一種普適性好、處理效率高的治理工藝，因而現行的治理現狀并不樂(lè )觀(guān)。為有效治理印刷行業(yè)中的有機廢氣排放，今后的研究工作應從印刷材料、廢氣收集和末端治理工藝優(yōu)化方面努力，同時(shí)企業(yè)應加強日常管理工作，研發(fā)適應性廣、污染低的印刷材料，推廣印刷車(chē)間氣流組織設計等；政府應不斷創(chuàng )新管理政策，實(shí)施新的行業(yè)治理模式。
