書刊印刷企業(yè)VOCs的來(lái)源和治理

 

　　近兩年來(lái)，在霧霾橫行的環(huán)境下，印刷業(yè)被推到了環(huán)保的風(fēng)口浪尖上，書刊印刷業(yè)也不例外，成了環(huán)保部門重點(diǎn)監(jiān)管執(zhí)法的對(duì)象。對(duì)政府部門出臺(tái)的高壓政策，雖然書刊印刷人一肚子委屈，但抱怨過后，印刷人開始理智的分析問題并積極地制定應(yīng)對(duì)措施。

 

　　普通意義上的揮發(fā)性有機(jī)化合物就是指熔點(diǎn)低于室溫、沸點(diǎn)范圍在50～260攝氏度之間的揮發(fā)性有機(jī)化合物；環(huán)保意義上的定義是指具有揮發(fā)性的非甲烷總烴（烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴）、含氧有機(jī)化合物（醛、酮、醇、醚等）、鹵代烴、含氮化合物、含硫化合物等。揮發(fā)性有機(jī)物的危害性極大，一旦大量地排放到空氣當(dāng)中，也將造成巨大的環(huán)境危害。

 

　　VOCs是揮發(fā)性有機(jī)物的總稱，VOCs中部分化合物對(duì)人體具有急性和長(zhǎng)期的毒性；另一方面，大多數(shù)VOCs化合物具有光化學(xué)反應(yīng)活性，特別是近年來(lái)工業(yè)VOCs排放迅速增加，是導(dǎo)致城市灰霾和光化學(xué)煙霧的主要原因之一。目前國(guó)內(nèi)對(duì)VOCs排放清單的研究表明：VOCs排放主要來(lái)源于溶劑使用、流動(dòng)源、固定燃燒源等，其中溶劑使用對(duì)VOCs排放的貢獻(xiàn)率較為突出，主要包括印刷業(yè)、家具制造業(yè)、涂料使用、制鞋業(yè)等。

 

　　一、書刊印刷企業(yè)中的VOCs來(lái)源

 

　　多方數(shù)據(jù)表明，目前書刊印刷行業(yè)VOCs排放主要來(lái)源于印刷、膠訂、覆膜、上光和燙金等工藝過程，圖1所示數(shù)據(jù)顯示了各種原材料對(duì)VOCs產(chǎn)生的影響。

 

　　圖1書刊印刷企業(yè)中VOCs產(chǎn)生來(lái)源及比例（數(shù)據(jù)來(lái)源于環(huán)科院）

 

 

　　書刊印刷過程中VOCs排放主要來(lái)源于油墨、潤(rùn)版液、清洗劑、稀釋劑的使用，根據(jù)對(duì)北京印刷企業(yè)的調(diào)查了解，目前仍有少部分企業(yè)使用溶劑型油墨，溶劑型油墨一般由顏料、填充劑、輔助劑和連接料溶劑組成，溶劑中常含有乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、甲苯、二甲苯、丁酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯等VOCs。有研究證明，溶劑型油墨中一般含有大約50%的有機(jī)可揮發(fā)性物質(zhì)，印刷過程中加熱干燥時(shí)，顏料中混合的VOCs會(huì)釋放出來(lái)。印刷過程中，上墨面積越大、墨層越厚，釋放的VOCs會(huì)越多。

 

　　目前書刊印刷企業(yè)中平版膠印機(jī)使用的潤(rùn)版液大部分是離子型潤(rùn)版液，乙醇、異丙醇和乙二醇是該類潤(rùn)版液中主要的添加劑。乙醇（酒精）能很好地改善潤(rùn)版液在印版上的鋪展性能，可以減少潤(rùn)版液的使用量，還可以減少油墨過度乳化和紙張吸水后膨脹現(xiàn)象，此外還可以防止紙張拉毛等現(xiàn)象，對(duì)改善印刷工藝、提高印刷質(zhì)量很有幫助，因此在印刷企業(yè)廣泛使用。但乙醇的揮發(fā)性強(qiáng)，幾乎100%逸散到大氣中，造成VOCs產(chǎn)生。

 

　　（二）膠訂工藝

 

　　膠訂上膠的部位在書脊和側(cè)邊，EVA熱熔膠由基本樹脂、增粘劑、粘度調(diào)節(jié)劑和抗氧劑等成分組成。熱熔膠的基本樹脂是乙烯和醋酸乙烯在高溫高壓下共聚而成的。所用的熱熔膠也有區(qū)別，熱熔膠熱熔的溫度一般為120℃～200℃。在加熱過程中，熱熔膠中的揮發(fā)性有機(jī)物會(huì)揮發(fā)到空氣中產(chǎn)生VOCs。

 

　　（三）覆膜工藝

 

　　覆膜是將塑料薄膜涂上粘合劑與紙印刷品加熱加壓后使之粘合在一起，形成紙塑合一的產(chǎn)品加工技術(shù)。國(guó)內(nèi)覆膜使用的粘合劑主要有聚氨酯類、橡膠類以及熱塑高分子樹脂等，覆膜過程中粘合劑受熱會(huì)釋放VOCs。

 

　　（四）上光工藝

 

　　上光涂料的基本組成主要由主劑、助劑和溶劑三部分組成。主劑分為天然樹脂和合成樹脂；助劑包括固化劑、表面活性劑、增塑劑等；常用的溶劑有芳香烴類、酯類和醇類等。在上光過程中溶劑受熱會(huì)有少量的VOCs釋放出來(lái)。

 

　　（五）燙金(電化鋁燙印)工藝

 

　　燙金工藝使用的印箔一般由幾層不同的材料組成，依次是粘膠層、鋁膜層、保護(hù)層、隔離層、基膜層。其中的粘膠層中含有有機(jī)溶劑，在燙印過程中，粘膠層受熱從而釋放出VOCs。

 

 

　　對(duì)于VOCs的減排從源頭控制、生產(chǎn)工藝的改造、末端治理以及廠房的設(shè)計(jì)等都需要注意，只有找到污染的源頭，做好預(yù)防工作，才能從根本上將污染問題降到最低。同時(shí)也和印刷過程中的材料選擇，以及企業(yè)管理執(zhí)行和控制能力密切關(guān)聯(lián)。

 

 

　　推廣和使用無(wú)污染、環(huán)保型的油墨是印刷行業(yè)減排VOCs的根本措施。目前比較普遍的新型環(huán)保型油墨主要有水性油墨、植物油油墨、UV固化油墨、水性UV油墨等。其中水性油墨最為廣泛使用，水性油墨的連結(jié)料主要分水分散型和水稀釋型。水分散型的連結(jié)料是在水中通過乳化的單體聚合所得，它是兩相體系，其中油相以顆粒狀在水相中分散，雖不能夠被水溶解，但能夠被水稀釋，所以也可以認(rèn)為是水包油乳液型。水稀釋性油墨可以使用的樹脂類型有很多種，比如順丁烯二酸樹脂、紫膠、馬來(lái)酸樹脂改性蟲膠、烏拉坦、水溶性丙烯酸樹脂和水性氨基樹脂等。水性油墨幾乎不會(huì)向大氣散發(fā)VOCs。

 

　　目前市場(chǎng)上已出現(xiàn)的無(wú)醇潤(rùn)版液基本滿足了平張印刷機(jī)和高速輪轉(zhuǎn)印刷機(jī)的使用要求，技術(shù)比較成熟。每日量度潤(rùn)版液的VOC含量及其傳導(dǎo)值，并把有關(guān)資料繪制成圖表，從而為潤(rùn)版液制訂最可接受的傳導(dǎo)值范圍。

 

　　（3）不使用煤油或汽油做為清洗劑。

 

　　冷固輪轉(zhuǎn)、單張紙膠印過程中大多數(shù)清洗用品都存在揮發(fā)性有機(jī)物。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外很多印刷企業(yè)已經(jīng)摒棄了汽油作為清洗劑，取而代之的是專門的油墨清洗劑（W/O乳液型），這種油墨清洗劑應(yīng)該大力推廣。

 

　　（4）不應(yīng)使用溶劑型上光油，采用水性光油。

 

　　新型水性光油溶劑含量非常低，可以廣泛使用，大約可以降低20%的有機(jī)揮發(fā)物排放量，也可減少工廠空氣的有機(jī)揮發(fā)物濃度，保障操作人員的健康。

 

　　（5）不應(yīng)使用溶劑型書刊裝訂用膠黏劑，膠黏劑有害物質(zhì)應(yīng)符合HJ/T220的要求。

 

 

　　書刊印刷企業(yè)可以通過改良工藝措施，減少生產(chǎn)操作過程中VOCs的逸散。

 

　　（1）安裝中央供墨系統(tǒng)。

 

　　在印刷車間，為了降低油墨的損耗，減少油墨在不同印刷機(jī)的存放量，可以設(shè)置中央供墨系統(tǒng)，把油墨集中處理。中央供墨系統(tǒng)不但可以減低揮發(fā)性有機(jī)物的排放，還可以減少人手加墨而出現(xiàn)的潛在浪費(fèi)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，集中供墨系統(tǒng)可以減少約15%～30%的有機(jī)揮發(fā)物排放。

 

　　（2）采用自動(dòng)清洗橡皮布裝置。

 

　　在印刷機(jī)上引入自動(dòng)清洗橡皮布裝置不僅可以減少停機(jī)清洗滾筒的時(shí)間，而且還可以避免清洗過程所產(chǎn)生的廢物，減少有機(jī)揮發(fā)物的排放，據(jù)測(cè)算，可以整體降低20%～30%有機(jī)揮發(fā)物的排放。

 

　　（3）改進(jìn)烘干系統(tǒng)。

 

　　印刷設(shè)備烘干系統(tǒng)中，可以改進(jìn)空氣噴嘴系統(tǒng)，降低熱空氣的流動(dòng)速度，減少能量消耗。同時(shí)為了保持干燥效率，降低風(fēng)速不能簡(jiǎn)單的通過調(diào)低風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，而要在保持干燥效率的前提下，改進(jìn)噴嘴系統(tǒng)。目前市場(chǎng)上很多新型烘干裝置實(shí)現(xiàn)了直接測(cè)量印刷品表面溫度，而不是測(cè)量烘箱內(nèi)的空氣溫度，這樣可以及時(shí)對(duì)承印物表面的溫度變化作出反應(yīng)，節(jié)省能源的同時(shí)降低了VOCs的排放。

 

　　（4）采用潤(rùn)版液過濾回收系統(tǒng)。

 

　　潤(rùn)版液過濾回收系統(tǒng)可以去除潤(rùn)版液中的油墨、紙粉等雜質(zhì)，保持水質(zhì)清潔，維持理想的水墨平衡狀態(tài)。清潔的水質(zhì)減少了印刷上的許多麻煩，還避免了因油墨粘附造成的管道堵塞，降低了印刷機(jī)的維護(hù)成本，同時(shí)，不需頻繁地?fù)Q水清洗冷卻水箱，提高生產(chǎn)效率，降低了潤(rùn)版液、酒精等化學(xué)藥劑的成本，還帯來(lái)了零排污或少排污的環(huán)保效應(yīng)。

 

　　（二）末端治理

 

　　1.生產(chǎn)廠房封閉

 

　　印刷企業(yè)應(yīng)該對(duì)生產(chǎn)車間進(jìn)行封閉，減少?gòu)U氣的無(wú)組織排放。密閉措施指的是揮發(fā)性有機(jī)物通過密閉管道直接排入處理設(shè)施，不向大氣無(wú)組織排放；或在密閉空間區(qū)域內(nèi)無(wú)組織排放但通過抽風(fēng)設(shè)施排入處理設(shè)施，無(wú)組織排放區(qū)域、人員、物料進(jìn)出口均處于負(fù)壓操作狀態(tài)，并設(shè)有壓力監(jiān)測(cè)器。

 

　　2.VOCs集中處理

 

　　使用含揮發(fā)性有機(jī)物原輔材料的生產(chǎn)活動(dòng)（清洗、調(diào)墨等）及設(shè)備（印刷機(jī)、覆膜機(jī)、復(fù)合機(jī)等）產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)物應(yīng)通過局部或整體集氣系統(tǒng)導(dǎo)入揮發(fā)性有機(jī)物處理設(shè)備或排放管道，達(dá)標(biāo)排放。

 

　　目前應(yīng)用比較多的VOCs治理技術(shù)主要有兩個(gè)階段：回收與銷毀。回收技術(shù)主要有吸附、吸收、冷凝及膜技術(shù)四類。銷毀技術(shù)主要有催化燃燒、熱力燃燒、生物處理、等離子體、光催化及光氧化技術(shù)六類。回收技術(shù)與銷毀技術(shù)交叉搭配使用，可以產(chǎn)生多種綜合治理方案。

 

　　（三）加強(qiáng)生產(chǎn)管理

 

　　印刷行業(yè)生產(chǎn)管理的完善與否對(duì)企業(yè)VOCs的排放也有重要的影響，企業(yè)應(yīng)成立環(huán)保管理委員會(huì)，委任一名高管分管環(huán)保工作，有具體負(fù)責(zé)人制定和推行減排計(jì)劃。教育并讓各層級(jí)員工參與減排計(jì)劃下的各項(xiàng)決定及改善措施。定期檢討和審核減排計(jì)劃及措施，以利持續(xù)改善。

 

　　油墨、清洗劑、潤(rùn)版液、膠黏劑、有機(jī)溶劑等含揮發(fā)性有機(jī)物的原輔材料在儲(chǔ)存和輸送過程中應(yīng)保持密閉，使用過程中隨取隨開，用后應(yīng)及時(shí)密閉，以減少揮發(fā)。

 

　　廢吸附劑應(yīng)交由持有危險(xiǎn)廢物經(jīng)營(yíng)許可證的單位進(jìn)行處置或綜合利用；廢油墨、廢清洗劑、廢溶劑、沾有油墨或溶劑的棉紗、抹布等廢棄物應(yīng)放入具有標(biāo)識(shí)的密閉容器中，定期處理，并記錄處理量和去向。

 

　　編排印刷機(jī)的操作，減少顏色轉(zhuǎn)換，從而減低需轉(zhuǎn)換印墨的次數(shù)。

 

　　只在清潔印墨及油污時(shí)才使用溶劑。在使用溶劑清潔印刷設(shè)備前，先抹去多余的印墨。使用自動(dòng)開關(guān)的溶劑分配器。只取足夠分量的溶劑，以完成清潔工作。利用柱塞罐或擠壓式膠瓶潤(rùn)濕而非浸濕抹布，從而控制溶劑的使用量。

 

　　盡量延長(zhǎng)印刷機(jī)抹布的使用時(shí)間；第一次揩抹時(shí)可使用舊的抹布，第二次揩抹時(shí)才使用清潔的抹布。擰干臟的抹布并收集擠出的溶劑再?gòu)男率褂茫绻┣逑丛O(shè)備處理臟的機(jī)械配件。

 

　　環(huán)境保護(hù)是我國(guó)的一項(xiàng)基本國(guó)策，在十八屆五中全會(huì)上提出了“十三五”時(shí)期的五大發(fā)展理念：創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享。全國(guó)多個(gè)省市陸續(xù)出臺(tái)了印刷企業(yè)VOCs排放收費(fèi)方案并開始執(zhí)行。印刷企業(yè)控制VOCs排放勢(shì)在必行。VOC的治理，關(guān)鍵就是要“治”，重點(diǎn)是“理”。只有從根本上找到問題的根源才能徹底解決問題，只求結(jié)果不求過程并不能將問題解決。所以，對(duì)于書刊印刷行業(yè)來(lái)講，關(guān)停限產(chǎn)不是方法，最好辦法就是企業(yè)要樹立正確的意識(shí)，找到污染的源頭，做好預(yù)防工作，從根本上將污染問題降到最低，從而徹底實(shí)現(xiàn)綠色印刷，做到清潔生產(chǎn)。

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