塑料印刷低溫等離子＋光催化氧化技術(shù)

隨著石油化工、有機(jī)合成、表面涂裝、印刷行業(yè)等的發(fā)展，有機(jī)廢氣的治理得到了越來越多的關(guān)注和重視。自2013年至今，各部委先后發(fā)布了《揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）污染防治技術(shù)政策》、《“十三五”揮發(fā)性有機(jī)物污染防治工作方案》等綜合性及行業(yè)性有機(jī)廢氣污染治理的政策文件及技術(shù)規(guī)范。在印刷的過程中會(huì)產(chǎn)生少量油墨廢氣，該廢氣為有機(jī)廢氣，其主要成分為非甲烷總烴。

1 印刷行業(yè)有機(jī)廢氣治理方法

目前國內(nèi)外治理有機(jī)廢氣比較普遍的方法有吸附法、吸收法、催化燃燒、等離子、生物處理法、光催化氧化等，各種方法的使用條件及優(yōu)缺點(diǎn)比較如下：

（1）活性炭吸附技術(shù)無二次污染、投資成本較低，一般適合于污染物濃度低于2000mg/m3以下的有機(jī)廢氣處理，在酸性環(huán)境下的吸附效果優(yōu)于堿性環(huán)境，且其他溫度為常溫，若廢氣溫度過高，可選配氣體冷卻裝置來降低廢氣溫度，使之達(dá)到活性炭吸附狀態(tài)，但需要考慮吸附劑的定期更換，脫附時(shí)還有可能造成二次污染[1]。

（2）溶劑吸收法無二次污染、投資和運(yùn)行成本較低，主要適用于高濃度有機(jī)廢氣或者大風(fēng)量低濃度的有機(jī)廢氣處理[2]。

（3）催化燃燒技術(shù)會(huì)產(chǎn)生二次污染、投資和運(yùn)行成本較高，一般適合污染物濃度在2000～6000mg/m3之間的有機(jī)廢氣處理，若廢氣溫度大于180℃，廢氣濃度可低于2000mg/m3，但如廢氣中含有硫等可能使催化劑中毒的成分則不適合該技術(shù)[3，4]。

（4）生物處理技術(shù)無二次污染、投資成本較低，適宜于處理凈化氣量較小、污染物濃度較大、易溶于生物代謝速率較低的廢氣處理，通常廢氣中的TOC（總有機(jī)碳）應(yīng)在1000mg/m3以下，廢氣流量小于50000mg/m3，廢氣溫度小于40℃[5]。

（5）等離子體是一種聚集態(tài)物質(zhì)，當(dāng)外加電壓達(dá)到氣體的放電電壓時(shí)，氣體被擊穿產(chǎn)生包括電子、各種離子原子和自由基在內(nèi)的混合體，其所擁有的高能電子同煙氣中的分子碰撞時(shí)，發(fā)生一系列基元反應(yīng)，并在反應(yīng)過程中產(chǎn)生多種活性自由基和生態(tài)氧，即臭氧分解而產(chǎn)生的原子氧，這些強(qiáng)氧化性的活性氧迅速與煙氣中的有機(jī)分子碰撞并將其破壞，或者高能活性氧激活空氣中的氧分子而產(chǎn)生二次活性氧，二次活性氧與煙氣中的有機(jī)分子產(chǎn)生一系列鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，并利用自身反應(yīng)產(chǎn)生的能量維系氧化反應(yīng)，進(jìn)一步氧化有機(jī)物質(zhì)，終生成無機(jī)氧化物和水[6]，體積小，能耗低，運(yùn)行穩(wěn)定，操作簡單，不產(chǎn)生二次污染，對(duì)有機(jī)廢氣處理效率一般為70%。

（6）光催化氧化技術(shù)：通過采用高能高臭氧紫外線光束讓空氣中的氧分子產(chǎn)生游離氧進(jìn)而產(chǎn)生臭氧。臭氧氧化作用很強(qiáng)，氧在光的作用下可產(chǎn)生大量的新生態(tài)氫、活性氧和羥基氧等活性基團(tuán)，從而終轉(zhuǎn)化為CO2和H2O等，終去除惡臭。由于光量子的平均能量在1eV～7eV的水平，適當(dāng)控制反應(yīng)條件就可實(shí)現(xiàn)較難實(shí)現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)變得十分快速，終增加反應(yīng)器工作效率能力。

2 項(xiàng)目基本情況

西安市某印務(wù)公司采用水性油墨進(jìn)行印刷，項(xiàng)目產(chǎn)生的有機(jī)廢氣通過設(shè)備頂部的集氣罩進(jìn)行收集，經(jīng)管道輸送至一套等離子+光催化氧化凈化設(shè)備處理后通過1根15m高的排氣筒排放，集氣罩收集效率為90%。為了解等離子+光催化氧化處理工藝對(duì)印刷有機(jī)廢氣的處理效果，對(duì)該企業(yè)的有機(jī)廢氣排放情況進(jìn)行了監(jiān)測。企業(yè)建有印刷生產(chǎn)線1條，主要產(chǎn)品為出版印刷、包裝裝潢印刷品，年耗紙量6萬令，油墨使用量15萬t/a，油墨種類為冷固膠印輪轉(zhuǎn)油墨。油墨主要成分見表1。

項(xiàng)目處于滿負(fù)荷工況下，且生產(chǎn)設(shè)施、廢氣處理設(shè)施正常運(yùn)行。委托專業(yè)檢測機(jī)構(gòu)對(duì)項(xiàng)目廢氣產(chǎn)生及排放情況進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果見表3。

從表3中可以看出，項(xiàng)目廢氣排氣筒非甲烷總烴的排放濃度符合陜西省地方標(biāo)準(zhǔn)《揮發(fā)性有機(jī)物排放濃度限值》（DB61/T1061-2017）表1中印刷行業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)限值要求（非甲烷總烴：50mg/m3）;在監(jiān)測過程中，等離子+光催化氧化凈化設(shè)備的非甲烷總烴的除效率為85.8～86.7%，符合陜西省地方標(biāo)準(zhǔn)《揮發(fā)性有機(jī)物排放濃度限值》（DB61/T1061-2017）表1中印刷行業(yè)非甲烷總烴低去除效率85%的要求。

?塑料印刷低溫等離子＋光催化氧化技術(shù)

根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，等離子+光催化氧化處理工藝對(duì)印刷行業(yè)有機(jī)廢氣的處理效率可達(dá)到85%左右，處理效果較好，滿足陜西省地方標(biāo)準(zhǔn)中有機(jī)廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)限值，可作為印刷行業(yè)有機(jī)廢氣處理的有效方法。