TFT-LCD行業VOCs來源及其處理技術比較

戴翔 楊雅琴 盛守祥 榮道昆

摘要：揮發性有機物（VOCs）作為細顆粒物和臭氧生成的前驅物，其對大氣的污染已被廣泛認知，國家及地方環保部門均頒發了揮發性有機物污染防治工作的相關文件及標準。揮發性有機物來源廣泛，通過對生產工藝中使用到的有機化學品進行分析，明確了TFT-LCD行業揮發性有機物的主要來源。根據各種揮發性有機物控制技術優缺點的分析比較，結合TFT-LCD行業有機廢氣的排放特點，介紹了沸石轉輪吸附濃縮燃燒技術的應用。

關鍵詞：揮發性有機物;TFT-LCD;沸石轉輪吸附濃縮燃燒技術

中圖分類號：X51 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）07-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.07.037

Abstract： Volatile organic compounds （VOCs） as the precursor of fine particulate and ozone， which pollution to air has been widely recognized. The state and local environmental protection departments had issued relevant documents and standards for the prevention and control of volatile organic compounds. Volatile organic compounds have a wide range of sources. The paper analyzed the organic chemicals used in the production process and clarified the main source of volatile organic compounds in TFT-LCD industry. Based on the comparison of various control technologies and the organic exhaust characteristics of the TFT-LCD industry， the paper introduced the application of zeolite concentration runner system.

Key words： Volatile organic compounds; TFT-LCD; Zeolite concentration runner system

隨著科學技術的發展以及顯示技術的更新換代，薄膜晶體管液晶顯示器（Thin film transistor-liquid crystal display，簡稱TFT-LCD），得到快速發展，據統計國內顯示面板產線（含規劃線）從2010年的21條發展到2018年底的51條。TFT-LCD行業在生產過程中產生大量的VOCs等有害廢氣[1。2]，是一類重要的VOCs污染源，張世豪等[3]對TFT-LCD行業VOCs排放進行研究發現，我國顯示行業VOCs的排放主要是無組織排放，而且無組織排放逐年增加。以某TFT-LCD企業為研究對象，對其VOCs在生產過程中的排放源進行研究，并對VOCs減排和控制技術進行對比分析，為TFT-LCD行業VOCs的減排控制提供技術參考。

1 TFT-LCD行業揮發性有機物的來源及排放現狀

1.1 TFT-LCD行業揮發性有機物的來源

TFT-LCD即薄膜晶體管液晶顯示器行業屬于電子器件制造業，在國民經濟行業分類中可歸為C3969。TFT-LCD生產工藝由陣列、彩膜、成盒、模組四大工程組成。陣列工程的光刻工序（涂膠、顯影、剝離）和彩膜工程的BM層、RGB層、PS層、OC層的生成工序會使用到大量的有機化學品，TFT-LCD行業揮發性有機物也主要來源于此。表1某TFF-LCD企業生產過程中使用到的有機化學品信息，根據揮發性有機物的定義可知，表中的原料均為含揮發性有機物的化學品，其主要成分為酯類物質。

1.2 TFT-LCD行業揮發性有機物的去向

TFT-LCD行業制造過程中使用到的含有揮發性有機物的化學品原料，參與生產反應后，一部分進入廢液系統作為危險廢棄物交有資質的危廢廠商利用處置，如稀釋劑廢液（含光刻膠）;一部分進入廠區有機廢水處理系統，經生化處理達標后排放至市政污水管網;還有少部分在生產過程中以氣體的形式揮發至產線密閉設備內，經管道收集作為有機廢氣達標處理后排放至大氣中。

2 廢氣中揮發性有機物控制技術對比

揮發性有機物的控制技術可從源頭控制和末端治理兩個方面考慮[4]。源頭控制為預防性措施，如使用揮發性低或不含揮發性的化學品原料、改進生產工藝等。源頭控制措施可以從根本上減少揮發性有機物的產生，但因受制于當前的技術現狀，暫無合適的替代原料及工藝等，短期內難以實現較好的控制效果。末端治理為現階段揮發性有機物的主流控制技術，可分為回收法和分解法。

揮發性有機物的控制技術較多，但每種控制技術均有其針對性和優缺點，表2為對以上揮發性有機物的控制技術的總結比較[5-10]。

TFT-LCD行業揮發性有機物主要來源于陣列、彩膜工程，有機廢氣主要成分為酯類物質，其排放特點為大風量低濃度。考慮到運行成本、處理效率及技術的可行性，以上單一的揮發性有機物的控制技術并不適合于TFT-LCD行業的有機廢氣的處理。經考察，現有一種沸石轉輪吸附濃縮燃燒處理技術已在多家TFT-LCD企業應用。

3 沸石轉輪吸附濃縮燃燒技術

沸石轉輪吸附濃縮燃燒法是一種集合了吸附、燃燒技術特點的聯合處理方法，系統主要由風機、沸石轉輪、燃燒室、排氣筒及各種相應的儀器儀表組成。沸石轉輪分為三個操作區間，即吸附區、脫附再生區及冷卻區，沸石轉輪以每小時2-6轉的可調速度緩慢轉動實現三個操作區的輪換。有機廢氣在進入沸石轉輪前被分為兩路，其中干管中約有95%的廢氣通入沸石轉輪吸附區，廢氣中的揮發性有機物被吸附凈化后直接排放。隨著轉輪的轉動，接近吸附飽和的轉輪吸附區會轉至脫附再生區，原進氣支管中5%的有機廢氣流過轉輪冷卻區，被換熱成高溫（180～220℃）脫附再生氣體，用于揮發性有機物的脫附，實現轉輪吸附飽和區的解吸再生。吸附飽和后的沸石轉輪通過脫附、冷卻后再次轉入吸附工作區。而含有高濃度揮發性有機物的脫附氣體最終進入燃燒爐，在天然氣的參與下被燃燒分解。沸石轉輪濃縮倍率可達10倍，通過吸附解吸作用可將原有的低濃度有機廢氣高度濃縮，達到了經濟燃燒的條件。圖1為沸石轉輪吸附濃縮燃燒處理技術流程圖。

另外，TFT-LCD陣列工程的濕刻剝離工序會產生濕度較大的高濃度有機廢氣，在進入轉輪濃縮吸附前需通過水洗冷凝預處理去除廢氣中的水分和部分揮發性有機物，因此可在沸石轉輪吸附濃縮燃燒系統前段增加水洗冷凝裝置作為改良。其系統流程圖如圖2：

沸石轉輪吸附濃縮燃燒系統的特點是可以進行動態吸附和解吸，不會出現因吸附容量達到飽和而出現系統癱瘓的問題，適合于大流量低濃度有機廢氣的處理，對有機廢氣的處理效率可達90%以上，某TFT-LCD企業沸石轉輪吸附濃縮燃燒系統排口VOCs（24項）濃度僅為5 mg/m3。

4 結語

揮發性有機物因其具有直接、間接的環境危害已受到環保部門的大力關注，北京、上海、天津、重慶、山東等地環保部門已發布相關的排放控制標準，其他省市也在陸續制定發布中，揮發性有機物的治理已成當前大氣污染防治工作的重中之重。

揮發性有機物來源廣泛，其具體成分及排放特點因行業性質而各有差異，相應的控制技術也有所不同。TFT-LCD行業在生產過程中會使用到多種含有揮發性有機物的化學品，其產生的有機廢氣經產線密閉設備及管道的收集，呈現為大風量低濃度的特點。從運行成本和處理效率等方面考慮，傳統單一的控制技術并不適用于TFT-LCD行業揮發性有機物的治理。沸石轉輪吸附濃縮燃燒法結合了吸附燃燒技術的優點，對大風量低濃度有機廢氣具有較好的處理效果，該法已被環保部列入《2016年國家先進污染防治技術目錄》（VOCs防治領域）推廣技術類別，并廣泛應用于TFT-LCD行業的揮發性有機物的治理。

參考文獻

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收稿日期：2019-04-01

作者簡介：戴翔（1986-），男，漢族，工程師，碩士。