書刊印刷企業VOCs的來源和治理

 

　　近兩年來，在霧霾橫行的環境下，印刷業被推到了環保的風口浪尖上，書刊印刷業也不例外，成了環保部門重點監管執法的對象。對政府部門出臺的高壓政策，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對措施。

 

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

 

　　VOCs是揮發性有機物的總稱，VOCs中部分化合物對人體具有急性和長期的毒性；另一方面，大多數VOCs化合物具有光化學反應活性，特別是近年來工業VOCs排放迅速增加，是導致城市灰霾和光化學煙霧的主要原因之一。目前國內對VOCs排放清單的研究表明：VOCs排放主要來源于溶劑使用、流動源、固定燃燒源等，其中溶劑使用對VOCs排放的貢獻率較為突出，主要包括印刷業、家具制造業、涂料使用、制鞋業等。

 

　　一、書刊印刷企業中的VOCs來源

 

　　多方數據表明，目前書刊印刷行業VOCs排放主要來源于印刷、膠訂、覆膜、上光和燙金等工藝過程，圖1所示數據顯示了各種原材料對VOCs產生的影響。

 

　　圖1書刊印刷企業中VOCs產生來源及比例（數據來源于環科院）

 

 

　　書刊印刷過程中VOCs排放主要來源于油墨、潤版液、清洗劑、稀釋劑的使用，根據對北京印刷企業的調查了解，目前仍有少部分企業使用溶劑型油墨，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%的有機可揮發性物質，印刷過程中加熱干燥時，顏料中混合的VOCs會釋放出來。印刷過程中，上墨面積越大、墨層越厚，釋放的VOCs會越多。

 

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

 

　　（二）膠訂工藝

 

　　膠訂上膠的部位在書脊和側邊，EVA熱熔膠由基本樹脂、增粘劑、粘度調節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，熱熔膠中的揮發性有機物會揮發到空氣中產生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，形成紙塑合一的產品加工技術。國內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有少量的VOCs釋放出來。

 

　　（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、保護層、隔離層、基膜層。其中的粘膠層中含有有機溶劑，在燙印過程中，粘膠層受熱從而釋放出VOCs。

 

 

　　對于VOCs的減排從源頭控制、生產工藝的改造、末端治理以及廠房的設計等都需要注意，只有找到污染的源頭，做好預防工作，才能從根本上將污染問題降到最低。同時也和印刷過程中的材料選擇，以及企業管理執行和控制能力密切關聯。

 

 

　　推廣和使用無污染、環保型的油墨是印刷行業減排VOCs的根本措施。目前比較普遍的新型環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，水性油墨的連結料主要分水分散型和水稀釋型。水分散型的連結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。水性油墨幾乎不會向大氣散發VOCs。

 

　　目前市場上已出現的無醇潤版液基本滿足了平張印刷機和高速輪轉印刷機的使用要求，技術比較成熟。每日量度潤版液的VOC含量及其傳導值，并把有關資料繪制成圖表，從而為潤版液制訂最可接受的傳導值范圍。

 

　　（3）不使用煤油或汽油做為清洗劑。

 

　　冷固輪轉、單張紙膠印過程中大多數清洗用品都存在揮發性有機物。現在國內外很多印刷企業已經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），這種油墨清洗劑應該大力推廣。

 

　　（4）不應使用溶劑型上光油，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%的有機揮發物排放量，也可減少工廠空氣的有機揮發物濃度，保障操作人員的健康。

 

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

 

 

　　書刊印刷企業可以通過改良工藝措施，減少生產操作過程中VOCs的逸散。

 

　　（1）安裝中央供墨系統。

 

　　在印刷車間，為了降低油墨的損耗，減少油墨在不同印刷機的存放量，可以設置中央供墨系統，把油墨集中處理。中央供墨系統不但可以減低揮發性有機物的排放，還可以減少人手加墨而出現的潛在浪費。據統計，集中供墨系統可以減少約15%～30%的有機揮發物排放。

 

　　（2）采用自動清洗橡皮布裝置。

 

　　在印刷機上引入自動清洗橡皮布裝置不僅可以減少停機清洗滾筒的時間，而且還可以避免清洗過程所產生的廢物，減少有機揮發物的排放，據測算，可以整體降低20%～30%有機揮發物的排放。

 

　　（3）改進烘干系統。

 

　　印刷設備烘干系統中，可以改進空氣噴嘴系統，降低熱空氣的流動速度，減少能量消耗。同時為了保持干燥效率，降低風速不能簡單的通過調低風扇轉速，而要在保持干燥效率的前提下，改進噴嘴系統。目前市場上很多新型烘干裝置實現了直接測量印刷品表面溫度，而不是測量烘箱內的空氣溫度，這樣可以及時對承印物表面的溫度變化作出反應，節省能源的同時降低了VOCs的排放。

 

　　（4）采用潤版液過濾回收系統。

 

　　潤版液過濾回收系統可以去除潤版液中的油墨、紙粉等雜質，保持水質清潔，維持理想的水墨平衡狀態。清潔的水質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，降低了印刷機的維護成本，同時，不需頻繁地換水清洗冷卻水箱，提高生產效率，降低了潤版液、酒精等化學藥劑的成本，還帯來了零排污或少排污的環保效應。

 

　　（二）末端治理

 

　　1.生產廠房封閉

 

　　印刷企業應該對生產車間進行封閉，減少廢氣的無組織排放。密閉措施指的是揮發性有機物通過密閉管道直接排入處理設施，不向大氣無組織排放；或在密閉空間區域內無組織排放但通過抽風設施排入處理設施，無組織排放區域、人員、物料進出口均處于負壓操作狀態，并設有壓力監測器。

 

　　2.VOCs集中處理

 

　　使用含揮發性有機物原輔材料的生產活動（清洗、調墨等）及設備（印刷機、覆膜機、復合機等）產生的揮發性有機物應通過局部或整體集氣系統導入揮發性有機物處理設備或排放管道，達標排放。

 

　　目前應用比較多的VOCs治理技術主要有兩個階段：回收與銷毀。回收技術主要有吸附、吸收、冷凝及膜技術四類。銷毀技術主要有催化燃燒、熱力燃燒、生物處理、等離子體、光催化及光氧化技術六類。回收技術與銷毀技術交叉搭配使用，可以產生多種綜合治理方案。

 

　　（三）加強生產管理

 

　　印刷行業生產管理的完善與否對企業VOCs的排放也有重要的影響，企業應成立環保管理委員會，委任一名高管分管環保工作，有具體負責人制定和推行減排計劃。教育并讓各層級員工參與減排計劃下的各項決定及改善措施。定期檢討和審核減排計劃及措施，以利持續改善。

 

　　油墨、清洗劑、潤版液、膠黏劑、有機溶劑等含揮發性有機物的原輔材料在儲存和輸送過程中應保持密閉，使用過程中隨取隨開，用后應及時密閉，以減少揮發。

 

　　廢吸附劑應交由持有危險廢物經營許可證的單位進行處置或綜合利用；廢油墨、廢清洗劑、廢溶劑、沾有油墨或溶劑的棉紗、抹布等廢棄物應放入具有標識的密閉容器中，定期處理，并記錄處理量和去向。

 

　　編排印刷機的操作，減少顏色轉換，從而減低需轉換印墨的次數。

 

　　只在清潔印墨及油污時才使用溶劑。在使用溶劑清潔印刷設備前，先抹去多余的印墨。使用自動開關的溶劑分配器。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濕而非浸濕抹布，從而控制溶劑的使用量。

 

　　盡量延長印刷機抹布的使用時間；第一次揩抹時可使用舊的抹布，第二次揩抹時才使用清潔的抹布。擰干臟的抹布并收集擠出的溶劑再從新使用，例如供清洗設備處理臟的機械配件。

 

　　環境保護是我國的一項基本國策，在十八屆五中全會上提出了“十三五”時期的五大發展理念：創新、協調、綠色、開放、共享。全國多個省市陸續出臺了印刷企業VOCs排放收費方案并開始執行。印刷企業控制VOCs排放勢在必行。VOC的治理，關鍵就是要“治”，重點是“理”。只有從根本上找到問題的根源才能徹底解決問題，只求結果不求過程并不能將問題解決。所以，對于書刊印刷行業來講，關停限產不是方法，最好辦法就是企業要樹立正確的意識，找到污染的源頭，做好預防工作，從根本上將污染問題降到最低，從而徹底實現綠色印刷，做到清潔生產。

        以上就是關于書刊印刷VOCs的來源和治理。如果有更多印刷行業的需要，請上我們的紙引未來網。