常見十大行業(yè)VOCs產(chǎn)廢來源及特點(diǎn)
本文總結(jié)了電子行業(yè)、制藥行業(yè)、涂料制造、油墨制造、膠黏劑制造、木材加工、家具制造、交通運(yùn)輸設(shè)備制造、皮革制造、制鞋業(yè)常見十大VOCs排放行業(yè)的VOCs產(chǎn)生來源及特點(diǎn),針對(duì)VOCs一廠一方案編制中的VOCs產(chǎn)污來源及排放量章節(jié),特別是目前上海地區(qū)推行的VOCs一廠一方案2.0版本的該章節(jié)編制,具有較大參考作用。此外,針對(duì)這些行業(yè)的VOCs工程治理方案,同樣具有針對(duì)性的借鑒作用。
電子工業(yè)
電子專用材料
① 覆銅板
② 電子銅箔
電子銅箔生產(chǎn)廢氣中的主要污染物為硫酸霧和少量苯。
③ 石英晶棒(片)
石英晶棒及晶片加工過程中的切割工序中因柴油揮發(fā)產(chǎn)生少量VOCs。
④ 電阻漿料
電阻漿料主要由導(dǎo)電相(功能相)、黏結(jié)相(玻璃相)和有機(jī)載體三部分組成。生產(chǎn)廢氣中的主要污染物為VOCs 、粉塵。
電子元件
電子元件一般包括: 電容器、電阻器、電位器、電感器、電子變壓器、混合集成電路、控制元件、敏感元件、傳感器等。
① 有機(jī)介質(zhì)電容器
有機(jī)介質(zhì)電容器紙涂漆、電容器表面涂覆處理時(shí)有VOCs廢氣產(chǎn)生。
② 鋁電解電容器
鋁電解電容器生產(chǎn)準(zhǔn)備階段要進(jìn)行拋光處理, 去邊緣毛刺時(shí)產(chǎn)生少量粉塵;鋁箔腐蝕時(shí)會(huì)產(chǎn)生鹽酸氣體,切割會(huì)產(chǎn)生少量粉塵。
③ 鉭電解電容器
鉭電解電容器的燒結(jié)過程與焊陽(yáng)、陰極引線時(shí)有VOCs廢氣產(chǎn)生。
④ 云母電容器
云母電容器生產(chǎn)過程中在老練過程中產(chǎn)生VOCs廢氣。
⑤ 薄膜電阻
薄膜電阻在生產(chǎn)準(zhǔn)備階段要進(jìn)行拋光處理,去邊緣毛刺時(shí)產(chǎn)生少量粉塵;表面涂覆有VOCs廢氣產(chǎn)生。
⑥ 玻璃釉電阻器
玻璃軸電阻器生產(chǎn)過程中,有機(jī)載體的制備、絲網(wǎng)印刷、烘干燒結(jié)及引出端焊接有VOCs廢氣產(chǎn)生。
⑦ 金屬箔電阻器
金屬箔電阻器生產(chǎn)過程中的配膠貼箔工序有少量VOCs廢氣產(chǎn)生。
⑧ 電感器
電感器在材料準(zhǔn)備時(shí)會(huì)有VOCs產(chǎn)生,包括無水乙醇、丙酮、少量二甲苯等; 焊錫過程有廢氣與粉塵產(chǎn)生。
⑨ 電子變壓器
電子變壓器在點(diǎn)膠和烘烤過程中有VOCs廢氣產(chǎn)生。
印制電路板(PCB)
印制電路板是電子設(shè)備中不可缺少的配件。根據(jù)印制板中導(dǎo)線圖形層數(shù)不同有單面(僅一層線路)、雙面(有二層線路)和多層(有三層以上線路)之區(qū)分,剛性和撓性板都有不同層數(shù)。
半導(dǎo)體器件
① 分立器件、集成電路
最常見的雙極管之一的NPN 三極管流程主要工藝有:氧化、光刻、N 型外延、基區(qū)擴(kuò)散、發(fā)射區(qū)擴(kuò)散、Al 金屬化、化學(xué)氣相沉積(CVD)鈍化層等步驟。工藝流程與集成電路生產(chǎn)工藝類似。
集成電路制造可大致分為各獨(dú)立的“單元”,如晶片制造、氧化、摻雜、顯影、刻蝕、薄膜等。各單元中又可再分為不同的"操作步驟",如清洗、光阻涂布、曝光、顯影、離子植入、光阻去除、濺鍍、化學(xué)氣相沉積等。
由于半導(dǎo)體工藝對(duì)操作室清潔度要求極高,通常使用風(fēng)機(jī)抽取工藝過程中揮發(fā)的各類廢氣,因此半導(dǎo)體行業(yè)廢氣排放具有排氣量大、排放濃度小的特點(diǎn)。這些廢氣排放主要可以分為四類:酸性氣體、堿性氣體、有機(jī)廢氣和有毒氣體。
酸堿廢氣主要來自于擴(kuò)散、CVD 、CMP 及刻蝕等工序,這些工序使用酸堿清洗液對(duì)晶片進(jìn)行清洗。目前,在半導(dǎo)體制造工藝中使用最為普遍的清洗溶劑為過氧化氫和硫酸的混合劑。這些工序中產(chǎn)生的廢氣包括硫酸、氫氟酸、鹽酸、硝酸及磷酸等的揮發(fā)氣,堿性氣體為氨氣。
有機(jī)廢氣主要來源于光刻、顯影、刻蝕及擴(kuò)散等工序,在這些工序中要用有機(jī)溶液(如異丙醇)對(duì)晶片表面進(jìn)行清洗,其揮發(fā)產(chǎn)生的廢氣是有機(jī)廢氣的來源之一: 同時(shí),在光刻、刻蝕等過程中使用的光阻劑(光刻膠)中含有易揮發(fā)的有機(jī)溶劑,如醋酸丁酯等,在晶片處理過程中也要揮發(fā)到大氣中,是VOCs廢氣產(chǎn)生的又一來源。
有毒廢氣主要來源于晶體外延、干法刻蝕及CVD 等工序中,在這些工序中要使用到多種高純特殊氣體對(duì)晶片進(jìn)行處理,如硅烷( SiH4) 、磷烷(PH3 ) 、四氟化碳( CF4 ) 、硼烷、三氯化硼等,部分特殊氣體具有毒害性、窒息性及腐蝕性。
② 封裝
封裝指從晶片上切割單個(gè)芯片到最后包裝的一系列步驟。
封裝工藝產(chǎn)生的廢氣較為簡(jiǎn)單,主要是酸性氣體、環(huán)氧樹脂及粉塵。酸性廢氣主要產(chǎn)生于電鍍等工藝;烘烤廢氣則產(chǎn)生于晶粒粘貼、封膠后烘烤過程;劃片機(jī)在晶片切割過程中,產(chǎn)生含微量砂塵的廢氣。
顯示器件及光電子器件
從產(chǎn)生污染的角度而言,顯示器件的代表性產(chǎn)品為TFT-LCD (薄膜晶體管液晶顯示器件),光電子器件的代表性產(chǎn)品為L(zhǎng)ED光電子器件。
① TFT-LCD
完整的TFT-LCD 生產(chǎn)工藝流程主要包括陣列工程( Array) 、彩膜工程(CF) 、成盒工程(Cell ) 三大部分。
電子終端產(chǎn)品
電子終端產(chǎn)品生產(chǎn)過程主要包括印制電路板(俗稱板卡)、組裝(板級(jí)組裝)、整機(jī)裝配和產(chǎn)品調(diào)試。
電子終端產(chǎn)品制造行業(yè)廢氣排放潛在的污染物主要是錫和錫化合物、鉛和鉛化合物及VOCs (苯系物與乙醇、異丙醇、丙酮等) 。
制藥工業(yè)
按生產(chǎn)工藝,制藥可分為發(fā)酵類、提取類、化學(xué)合成類、制劑類、生物工程類和中藥類。
發(fā)酵類
發(fā)酵類藥品主要包括:抗生素、維生素、氨基酸和其他類。我國(guó)抗生素類藥物品種齊全,主要優(yōu)勢(shì)品種有青霉素、鏈霉素、四環(huán)素、氯霉素、土霉素等產(chǎn)品。
發(fā)酵類藥物生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢氣主要包括發(fā)酵尾氣、含溶媒廢氣、含塵廢氣、酸堿廢氣及廢水處理裝置產(chǎn)生的惡臭氣體。發(fā)酵尾氣(包括發(fā)酵罐消毒滅菌排氣)的主要成分為空氣和二氧化碳,同時(shí)含有少量培養(yǎng)基物質(zhì)以及發(fā)酵后期細(xì)菌開始產(chǎn)生抗生素時(shí)菌絲的氣味。
分離提取精制等生產(chǎn)工序產(chǎn)生的有機(jī)溶媒廢氣(如甲苯、乙醇、甲醛、丙酮等),是主要的有機(jī)廢氣污染源。
化學(xué)合成類
其主要品種有合成抗菌藥(如喹諾酮類、磺胺類等)、麻醉藥、鎮(zhèn)靜催眠藥(如巴比妥類、苯并氮雜卓類、氨基甲酸酯類等)、抗癲癇藥等16個(gè)種類近千個(gè)品種。
化學(xué)合成類制藥企業(yè)主要廢氣污染源包括:蒸餾、蒸發(fā)濃縮工段產(chǎn)生的有機(jī)不凝氣;合成反應(yīng)、分離提取過程產(chǎn)生的有機(jī)溶劑廢氣;使用鹽酸、氨水調(diào)節(jié)pH 值產(chǎn)生的酸堿廢氣;粉碎、干燥排放的粉塵;污水處理廠產(chǎn)生的惡臭氣體。
化學(xué)合成工序主要大氣污染物包括顆粒物、氯化氫和氨等無機(jī)物,以及化學(xué)合成使用的有機(jī)原料和有機(jī)溶劑,如苯、甲苯、氯苯、氯仿、丙酮、苯胺、二甲基亞砜、乙醇、甲醇、甲醛等。
提取類
將生物體中起重要生理作用的各種基本物質(zhì)(如氨基酸、多肽及蛋白質(zhì)、酶、核酸、糖、脂等)經(jīng)過提取、分離、純化等手段制造藥物。
提取類生產(chǎn)過程中的大氣污染物主要來自清洗、粉碎、干燥和包裝時(shí)產(chǎn)生的粉塵;在提取工段中常用的溶劑包括水、稀鹽、稀堿、稀酸、有機(jī)溶劑(如乙醇、丙酮、三氯甲烷、三氯乙酸、乙酸乙酯、草酸、乙酸等),在提取、沉淀、結(jié)晶過程中均會(huì)涉及到有機(jī)溶劑的揮發(fā),在酸解、堿解、等電點(diǎn)沉淀、pH 調(diào)解等過程中還會(huì)涉及到酸堿廢氣的揮發(fā)。
生物工程類
利用微生物、寄生蟲、動(dòng)物毒素、生物組織等,采用現(xiàn)代生物技術(shù)方法(主要是基因工程技術(shù)等)生產(chǎn)多肽和蛋白質(zhì)類藥物、疫苗等藥品,包括基因工程藥物、基因工程疫苗、克隆工程制備藥物等。
生物工程類生產(chǎn)工藝廢氣主要來自溶劑的使用,包括甲苯、乙醇、丙醇、丙酮、甲醛和乙腈等,主要產(chǎn)污點(diǎn)為瓶子洗滌、溶劑提取、多肽合成儀等的排風(fēng)以及實(shí)驗(yàn)室的排氣、制劑過程中的藥塵等。發(fā)酵過程中也會(huì)產(chǎn)生少量細(xì)胞呼吸氣,主要成分是CO2 和N2。
中藥類
以藥用植物和藥用動(dòng)物為主要原料,根據(jù)國(guó)家藥典,生產(chǎn)中藥飲片和中成藥各種劑型產(chǎn)品。
其中,核心工藝是有效成分的提取、分離和濃縮。根據(jù)溶劑不同分為水提和溶劑提取,其中溶劑提取以乙醇提取為主。
中成藥生產(chǎn)廢氣主要為藥材粉碎等工序產(chǎn)生的藥物粉塵以及制藥過程中使用的部分VOCs 的揮發(fā),如乙醇等。
制劑類
用藥物活性成分和輔料通過混合、加工和配制,形成各種劑型藥物。制劑藥物按劑型可分為固體制劑類、注射劑類和其他制劑類等。固體制劑類和注射劑類生產(chǎn)過程中廢氣污染源主要為粉塵。
制藥工業(yè)大氣污染物主要來源于化學(xué)原料藥的生產(chǎn)過程,而其前20大品種化學(xué)原料藥產(chǎn)量占24大類化學(xué)原料藥總產(chǎn)量的80%以上。因此,控制前20大品種所涉及到的揮發(fā)性物質(zhì)有重要作用。
涂料制造
涂料生產(chǎn)中主要原料包括以下部分:成膜物質(zhì)(基料)、溶劑、顏料、助劑。
(1)成膜物質(zhì):又稱為基料,是使涂料牢固附著于被涂物體表面上形成連續(xù)薄膜的主要物質(zhì)。常用的成膜物有醇酸/聚酯樹脂、酚醛/氨基樹脂、環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂、聚氨酯、乙烯基樹脂、纖維素類樹脂、天然及合成橡膠等18大類。
(2)溶劑:主要包括有機(jī)溶劑和水,其主要作用是使基料溶解或分散成為粘稠的液體,以便涂料施工。一個(gè)涂料品種既可以使用單一溶劑,又可以使用混合溶劑。
(3)顏料:分散在漆料中不溶的微細(xì)固體顆粒,分為著色顏料和體質(zhì)顏料,主要用于著色、提供保護(hù)、裝飾以及降低成本等;包括無機(jī)顏料、有機(jī)顏料、金屬顏料、珠光顏料和發(fā)光顏料等,大部分以無機(jī)顏料為主。
(4)助劑:助劑在涂料的貯存、施工過程中以及對(duì)所形成漆膜的性能有著不可替代的作用。常用的助劑有流平劑、增稠劑、表面活性劑、增塑劑、催干劑、固化劑、防污劑、脫漆劑等。
涂料類型可分為溶劑型、水性與粉末型。
溶劑型涂料
在涂料中使用的主要樹脂為醇酸樹脂、氨基樹脂、丙烯酸樹脂、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂等。
水性涂料
與溶劑型涂料相比,水性涂料主要是用水代替了大量溶劑。由于用水代替了溶劑,因此洗滌過程通常使用水,則增加了水的回用過程,但減少了溶劑使用。
粉末涂料
粉末涂料通常是由聚合物、顏料、助劑等混合粉碎加工而成。粉末涂料的制備方法大致可分為干法和濕法兩種方法,干法涂料生產(chǎn)主要是熔融混合法;濕法工藝有蒸發(fā)法、噴霧干燥法和沉淀法。蒸發(fā)法是先配置溶劑型涂料、然后用薄膜蒸發(fā)、真空蒸餾等法除去溶劑得到固體涂料,然后經(jīng)過粉粹、過篩分級(jí)得到粉末涂料,主要是丙烯酸樹脂基粉末涂料生產(chǎn),使用較多的是薄膜蒸發(fā)器和行星螺桿擠出機(jī);噴霧干燥法則是先配置溶劑型涂料,經(jīng)過研磨、調(diào)色,然后分別噴霧干燥造?;蛘咴谝后w沉淀造粒得到粉末涂料。
油墨制造
油墨主要由色料、連結(jié)料、助劑等成分構(gòu)成。
我國(guó)油墨企業(yè)以印刷油墨為主,業(yè)內(nèi)通常按照印刷方式將其分為平版油墨、凹版油墨、柔印油墨、凸版油墨等,其中又以平版油墨(膠印油墨)和凹版油墨為主,兩種油墨產(chǎn)量分別占總產(chǎn)量的60%、20%左右,柔印油墨占7%、絲網(wǎng)油墨占7%左右。
膠印油墨
膠印油墨是漿狀油墨的代表,平臺(tái)機(jī)凸版油墨、絲網(wǎng)油墨和印鐵油墨都屬于漿狀油墨。基于顏料濾餅特點(diǎn),漿狀油墨生產(chǎn)工藝可以分為干法生產(chǎn)和濕法生產(chǎn)。
凹版油墨
膠黏劑制造
膠黏劑的品種繁多,成分各異,但都以黏料為主要成分,并由固化劑、增塑劑、稀釋劑、填料以及助劑等配合而成。
水基膠黏劑
熱熔膠
木材加工
木材加工業(yè),包括鋸材加工、單板加工及人造板制造等。木材加工主要分為鋸材、木片、單板加工及其它木材加工的木材加工;人造板制造包括膠合板、纖維板、刨花板等。
家具制造
家具制造業(yè)中,以木質(zhì)家具、金屬家具和軟體家具的產(chǎn)量最大(占家具總產(chǎn)量的95%左右)。木質(zhì)家具主要部件由木材或木質(zhì)人造板材料制成的家具;金屬家具主要部件由金屬材料制成的家具;軟體家具主要部件一般采用彈性材料和軟質(zhì)材料制成的家具。
交通運(yùn)輸設(shè)備制造
交通運(yùn)輸設(shè)備制造過程中最大的產(chǎn) VOCs 環(huán)節(jié)是涂裝工藝。底涂普遍采用陰極電泳涂裝,中涂、面涂少數(shù)企業(yè)使用水性涂料涂裝,多數(shù)為溶劑型涂料涂裝。
汽車制造
船舶制造
自行車制造
皮革制品制造
皮革制品制造包括皮革服裝制造、皮箱包(袋)制造、皮手套及皮裝飾制品制造、其它皮革制品制造等幾大類,生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染物主要為大氣污染物。其中,箱包生產(chǎn)排放的大氣污染物較嚴(yán)重。
制鞋業(yè)
制鞋生產(chǎn)過程主要包括鞋面的加工和鞋底加工,再經(jīng)流水線成型組合。
(5)鞋底中底貼合、鞋面鞋底粘膠成型過程使用的粘膠劑,最初粘膠劑所使用的溶劑是苯,后改用甲苯作溶劑。同時(shí)還有使用酮類酯類做溶劑的聚氨酯膠粘劑。由于粘膠劑中有機(jī)溶劑含量較高,所以是制鞋過程中有機(jī)廢氣排放最多的環(huán)節(jié)。