电子设备制造行业VOCs的排放特点及主要净化工艺

电子设备制造行业VOCs的排放特点及主要净化工艺

王景来

广州同胜环保科技有限公司 广东广州 510230

   摘要：电子设备制造业包含计算机制造、通信设备制造、广播电视设备制造、视听设备制造、电子器件制造和电子元件制造等。随着科技的进步，电子设备制造业产业规模、结构、技术水平有较大的提升。巨大的产业增长也带来了较大的环境污染，其制造过程中涉及多个有机溶剂使用环节，引起该行业的VOCs的排放对环境空气质量和人民的健康造成的影响也不容忽视。本文根据电子设备制造过程中VOCs的排放情况，阐述VOCs的净化工艺技术。

   关键字：电子设备行业；VOCs排放特点；净化工艺；

1电子设备制造业VOCs的产污环节

    电子设备的种类繁多，不同的产品其生产工艺也各不相同，但都具有VOCs排放分散、特定工艺排放浓度较高的特点。主要的产污环节为使用有机溶剂进行印刷、清洗、喷涂等工序。以下先简述不同的产品其生产工艺及VOCs产生环节。

1.1印刷电路板

     印刷电路板简称PSB，是信息产业中重要的电子材料之一。它典型的生产工艺流程有单面印刷电路板典型生产工艺、双面印刷电路板典型生产工艺和多层印刷电路板典型生产工艺。在这些印刷电路板制作工艺中，产生的VOCs工艺环节主要为印刷、喷油、烘烤、绿油前处理、绿油显影、阻焊、涂膜和字符等，主要污染物为油墨、天那水、防白水等稀释剂。

1.2半导体器件

    半导体器件生产中过程中VOCs工艺环节主要为光刻、显影、刻蚀及扩散等工序。例如采用异丙醇等有机溶剂对晶片表面进行清洗；在光刻、刻蚀等工艺环节使用光阻剂（如乙酸丁酯。

1.3显示器件

    显示器件包括薄膜晶体管液晶显示器件、场发射显示器件、真空荧光显示器件、有机发光二极管显示器件、等离子显示器件、发光二极管显示器件、曲面显示器件和柔性显示器件等。其中薄膜晶体管液晶显示器件占平板显示器份额的80%以上。薄膜液晶面板生产过程产生VOCs的工序主要在阵列工程的光刻（涂胶、曝光和显影）和彩膜工程两大部分。

1.4光电子器件

    光电子器件具有代表性的产品是发光二极管显示器件（LED）。其电子组件生产过程中的外延生长、光刻、刻蚀、减薄等工序会产生大量的VOCs。

1.5电子终端产品

     电子终端产品制造中VOCs的主要来源包括电路板清洗剂有机废气（使用有机溶剂型清洗剂）、电路板三防喷漆废气、机壳喷漆废气等。这些废气的特点是排风量大，低浓度。

2电子设备制造业VOCs的排放特点

     该部分主要针对印刷电路板及电子终端产品生产过程产生的VOCs成分及特点进行说明。

2.1印刷电路板

    印刷电路板制造过程中VOCs的产生工序主要为贴膜、烘干、印刷等，这些VOCs的主要成分有甲苯、二甲苯、甲醛、乙醇、异丙醇、丁醇、丙醇、丁酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯等。根据资料，对于印制电路板，VOCs排放因子为油墨，其主要成分为二甲基乙基苯和四甲苯。

2.2电子终端产品

    电子终端产品的VOCs的排放主要为喷漆车间和调供漆车间。主要产生污染源、污染物产生工序和污染物的主要成分见下表：

不同的产品其喷涂车间VOCs的成分及浓度也会不同。电脑喷涂车间主要为苯系物，其使用的邮寄溶剂主要为苯系物溶剂。手机喷涂车间主要以酯类为主，其使用的有机溶剂主要为天那水。而相机喷涂车间则以酮类和苯系物为主。考虑到对人体健康的因素，苯系物已逐渐被淘汰，因此酯类和酮类等有机溶剂逐渐作为苯系物溶剂的替代成分。

3电子设备制造业VOCs的净化技术工艺

3.1源头削减技术

3.1.1使用低挥发性的涂料

（1）使用粉末涂料

    粉末涂料由特种树脂、颜填料、固化剂和其他助剂，以一定的比例混合，再通过热挤塑和粉碎过筛等工艺制备而成。其不含有机溶剂，粉末图纸生产效率高，可一次获得较厚的涂膜，且过喷的涂料可以回收，极大地增强了粉末涂装的经济性和环保性。

（2）使用水性涂料

    水性图资料一般由水性树脂、颜料、填料和其他助剂组成。其以水作为溶剂和稀释剂，使用过程中可基本消除存在的有机溶剂，可消除VOCs对大气环境的污染及对人体健康的危害。

（3）使用UV涂料

   UV涂料的组成包含活性稀释剂、低聚物、光引发剂、助剂。UV漆稀释剂的改变，可大大改变传统油性涂料挥发性稀释剂大量产生VOCs的状况。

3.1.2采用低VOCs的涂装工艺

（1）静电喷涂

    静电喷涂可大大提高涂料的利用率，通常可达80-90%，一般较手工喷涂可节约约60%的涂料，可有效减少有机溶剂的逸散和污染。

（2）电泳喷涂

    电泳涂装包括电泳、电沉积、电渗、电解等电化学反应过程。其采用水性涂料，涂料利用率高，不仅节省原材料，也大大减少了VOCs的排风量。

3.2清洗剂低挥发技术

3.2.1 采用水基清洗剂

     电子行业的清洗工艺较多采用的是传统型的溶剂型清洗剂，该类清洗剂虽然非常成熟，且大多具有良好的清洗效果，但毒性高，有机污染严重，正逐步被水基清洗剂等环保型清洗剂替代。

水基清洗剂主要以水作为统计，与多种助剂复配而成的环保型清洗剂。其中 表面活性剂含量为10%-40%，由于无有机溶剂成分，水基清洗剂的应用在一定程度上减少了电子行业VOCs的产生。

3.2.2 研制免洗型产品

    助焊剂是电子行业SMT工艺过程中关键的连接材料。传统的电子焊接广泛使用松香基型活性助焊剂，焊接后一般需要对残留焊剂进行清洗。通过研制并开发免清洗的助焊剂，不但可以避免后续清洗工序中使用有机清洗剂，还可以从源头控制VOCs的释放。

3.3末端治理技术

   目前我国电子行业VOCs净化技术、设备方面的经验已经逐步成熟，电子制造业VOCs治理已经取得一定成效。针对不同产污环节，污染防治措施也不同，具体见下表：

     综上，对于废气浓度在100mg/m3以下的废气，通常采用固定床活性炭吸附工艺进行处理，净化效率可达80-90%以上。活性炭吸附饱和后可通过热空气或热氮气作为介质进行再生，再生出来的废气可进行燃烧，最终转化为无害化的CO2和H2O，并释放出大量热量。如用蒸汽作为再生介质，再生后冷却分离回收，该工艺适合于成分单一、高回收价值的溶剂。

  对于废气浓度在200-800 mg/m3的中低浓度的，大风量的废气，通常采用多级过滤+沸石转轮吸附浓缩+脱附燃烧工艺，可确保连续达标排放。

    对于废气浓度在＞1000mg/m3的高浓度的，小风量的废气，通常采用燃烧工艺，例如蓄热式燃烧RTO工艺或蓄热式催化分解RCO工艺，两者的不同在于蓄热式燃烧工艺RTO反应温度需达到750℃以上，即可将有机废气完全分解成CO2和H2O，并释放出大量热量。而蓄热式催化分解RCO工艺，在催化剂的作用下，反应温度达到300℃即可发生分解反应，将有机废气完全分解成CO2和H2O，并释放出大量热量。以上两种工艺均可确保连续达标排放。

参考资料

[1]刘子莲，吴松平，罗道军。电子工艺用清洗剂的现状及发展趋势[J]电子工艺技术，2010,31（5）：258-266

[2]吴耀耀，范秀敏，深圳电子元件制造行业挥发性有机物排放现状研究[J].硅谷，2012，,1（24）：63-64

[3]何梦林、陈扬达、王旎等，广东省典型电子工业企业挥发性有机物排放特征研究[J].环境科学学报，2016（5）：1584-1588.

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