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丝网印刷作为工业生产里常见的工艺,大范围的应用于电子科技类产品、包装材料、广告制品等领域。在这一过程中产生的废气主要来自于油墨、稀释剂和清洗剂的使用与挥发。具体来看,丝印废气主要产生于三个环节:印刷过程中的油墨溶剂挥发、印刷品干燥阶段的有机物质释放以及设备清洗时溶剂的蒸发。
丝印废气具有浓度波动大、成分复杂的特点。由于不同企业使用的油墨类型和工艺参数差异,废气排放呈现不连续性,通常在换班、设备启停时浓度变化尤为明显。此外,这类废气往往含有多种有机物混合体,处理难度相对较高。
丝印废气中的化学成分主要根据所使用的油墨和溶剂类型。常见成分包括苯系物(如甲苯、二甲苯)、酯类(如乙酸乙酯、乙酸丁酯)、酮类(如丙酮、丁酮)以及醇类(如异丙醇、乙醇)等有机挥发物(VOCs)。这些物质不仅对环境能够造成污染,长期接触还会对工作人员健康产生不良影响。
从物理特性来看,丝印废气通常具有较低的沸点,易挥发,且部分成分具有刺激性气味。不同油墨体系产生的废气成分差异明显:溶剂型油墨主要释放有机溶剂挥发物,而水性油墨虽然VOCs含量较低,但仍可能释放少量氨类和醇类物质。UV油墨在固化过程中废气排放量最少,但仍有少量单体挥发。
针对丝印废气的特性,行业内形成了多种处理工艺,可根据废气浓度、风量和企业真实的情况选择最适合的方案。
对于低浓度、大风量的丝印废气,活性炭吸附+催化燃烧组合工艺表现出色。该工艺首先通过活性炭吸附浓缩废气中的有机成分,待活性炭饱和后,再利用热空气脱附,将高浓度废气送入催化燃烧装置彻底分解。这种方法能耗较低,净化效率通常能达到90%以上。
对于中高浓度的丝印废气,直接催化燃烧或蓄热式燃烧(RTO)更为适宜。催化燃烧通过在催化剂作用下降低有机物氧化所需的温度,实现节能高效处理。而RTO技术则利用陶瓷蓄热体回收燃烧热量,很适合连续生产的丝印生产线%左右。
生物处理法适用于大气量、低浓度且易生物降解的丝印废气,如主要含醇类、酯类的废气。该方法运行成本低,但占地面积较大,对运行环境要求比较高。等离子体技术则适用于处理含苯系物等难降解物质的废气,通过高压放电产生活性粒子分解污染物。
在丝印废气处理设备选择上,需要考虑处理效率、运行成本和维护难度等因素。
活性炭吸附装置适合作为预处理或低浓度废气的处理设备,建议选择碘值高、比表面积大的椰壳活性炭,并配置规范的脱附再生系统。催化燃烧装置核心在于催化剂的选择,贵金属催化剂对丝印废气中的各类组分均有良好效果,但需注意避开磷、硫等物质导致的中毒。
RTO设备推荐三室或多室结构,确保高效热回收的同时满足连续运行需求。对于含有氯、硫等元素的特殊丝印废气,需在RTO前增加预处理洗涤塔,防止设备腐蚀和二次污染。
此外,组合工艺设备如吸附浓缩+催化燃烧一体化装置很适合间歇生产的丝印企业,可根据废气产生情况灵活调整运行模式,实现节能降耗。无论选择何种设备,都应配置完善的前处理系统,包括粉尘过滤、湿度调节等单元,确保后续处理效果稳定。
该客户是华南地区知名电子科技类产品制造商,拥有12条自动化丝印生产线,主要生产手机外壳和电子元件面板。车间每日使用溶剂型油墨约1.2吨,配套溶剂0.8吨,产生废气中含有大量甲苯、二甲苯和少量酯类物质。
客户面临的主要困难是废气浓度波动大(50-800mg/m³),原有活性炭吸附系统更换频繁,运行成本高昂。同时,车间空间存在限制,难以扩建处理设施。当地环保部门要求VOCs排放浓度必须低于30mg/m³,且对苯系物有特别严格的限制。
经过详细调研,技术团队设计了一套沸石转轮浓缩+催化氧化组合系统。系统首先通过沸石转轮将大风量低浓度废气浓缩10-15倍,然后小风量高浓度废气进入催化氧化单元彻底分解。沸石材料对苯系物具有选择性吸附优势,且耐高温,可长期稳定运行。
项目实施后,经第三方检测,非甲烷总烃排放浓度稳定在20mg/m³以下,苯系物去除率达98%以上。系统自动化程度高,只需定期更换前置过滤器,年运行的成本比原系统降低约40%。客户对处理效果很满意,后续又追加了两套相同系统用于扩建车间。
该企业专注于高端商品包装印刷,拥有5条丝印生产线,主要使用UV油墨和水性油墨。虽然VOCs排放量相比来说较低,但车间存在很明显的刺激性气味问题,周边居民投诉不断。
技术团队检验测试发现,废气中主要含有丙烯酸酯类单体、少量氨气和醇类物质,浓度范围在80-300mg/m³之间。处理难点在于:UV固化废气温度较高(约60℃),直接处理能耗大;部分污染物可生化性好,但也有一些难降解成分。
综合考虑后,采用了喷淋洗涤+生物滤池+活性炭保安三级处理工艺。首先通过酸洗塔去除氨气并降温,然后经生物滤池降解大部分可生化VOCs,最后用少量活性炭保障处理效果。系统特别设计了热交换器,利用废气余热预热生物滤池进气,维持微生物活性。
运行多个方面数据显示,系统出口非甲烷总烃浓度低于15mg/m³,特征污染物去除率超过95%,完全解决了气味问题。总系统风机能耗仅为传统工艺的1/3,且生物段基本不需要添加药剂,维护简单。该项目后来被评为当地VOCs治理示范工程,处理工艺也在同行业得到推广。
随着环保要求日益严格和技术的慢慢的提升,丝印废气处理领域呈现出几个明显的发展趋势。绿色源头替代成为首要选择,慢慢的变多的企业转向使用水性油墨、UV油墨等高固低粘产品,从根本上减少VOCs产生。对于仍需使用溶剂型油墨的工艺,封闭式回收系统逐渐普及,可实现溶剂的循环利用。
在治理技术方面,组合工艺的优化集成是当前研发重点。如吸附材料与催化材料的复合,生物法与光催化法的联合等,旨在提高处理效率的同时降低能耗。智能化控制管理系统的应用也日益广泛,通过在线监测和自动调节,使处理设备从始至终保持在最佳运行状态。
此外,针对丝印行业中小企业众多的特点,模块化、小型化处理设备需求量开始上涨明显。这类设施安装灵活,可根据生产规模扩展解决能力,投资和运行成本更为经济。随着碳减排要求的提高,处理过程中的能源回收和碳足迹评估也将成为未来技术评价的重要指标。