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摘要：注塑是一种工业产品生产造型的方法，产品主要是塑料制品。注射成型机具有能一次成型外型复杂、尺寸精确或带有金属嵌件的质地密致的塑料制品，被广泛应用于国防、机电、汽车、交通运输、建材、包装、农业、文教卫生及人们日常生活各个领域。
注塑挤出成型过程会产生有机废气，主要成分为非甲烷总烃等，具体成分需根据溶胶温度确定。本文通过对广佛地区现主要采用的收集措施和处理措施进行论述并分析，并根据现行的环保要求以及实际操作中存在的难点，提出一些参考建议。
关键词：注塑有机废气；收集措施；处理措施
注塑是一种工业产品生产造型的方法，而塑料制品又应用于国防、机电、汽车、交通运输、建材、包装、农业、文教卫生及人们日常生活各个领域，注塑工序也基本存在于以上的各个行业。
注塑工序所采用的原材料主要为高分子聚合物，如ABS（丙烯腈、1，3-丁二烯、苯乙烯的三元共聚物），PP（聚丙烯树脂），PVC（聚碳酸酯），PC（聚碳酸酯）等，在挤出成型过程需要对其加温以融化设备中的原材料颗粒，一般这个加热温度都会控制在原材料的分解温度以下，所以融化过程不会分解出单体，废气中的主要污染物为非甲烷总烃。
一、执行标准和其他环保要求
1、执行标准
目前，注塑行业无相对应污染物排放行业标准。广佛地区多年来注塑行业废气中各污染物的排放标准参照地方的综合标准执行，即：广东省《大气污染物排放限值》（DB44/27-1001）第二时段二级标准（有组织排放的最高允许浓度：非甲烷总烃120mg/m3）。
2015年，国家颁布了《合成树脂工业污染物排放标准（GB31572-2015）》，该标准的适用范围包括合成树脂加工企业及其生产设施产生废气。注塑工序所使用的原材料基本都为树脂类物质，因此，自该标准颁布以后，珠三角地区的注塑废气逐渐采用该标准进行达标控制，如广佛地区。该标准中设置有大气污染物特别排放限值，广佛地区属于珠三角重点区域，注塑有机废气中各污染物的排放执行大气污染物特别排放限值的要求（排放限值：非甲烷总烃60mg/m3））。
2、其他环保要求
自2012年开始，为加强对涉及VOCs排放的各行各业大气污染物的污染治理及控制，国家和地方陆续出台了《印发<关于珠江三角洲地区严格控制工业企业挥发性有机物（VOCs）排放的意见>的通知》（粤环〔2012〕18号）、《关于印发<重点区域大气污染防治“十二五”规划>的通知》（环发[2012]130号）、《挥发性有机物（VOCs）污染防治技术政策》（公告2013年第31号）、《广东省环境保护厅关于重点行业挥发性有机物综合整治的实施方案（2014-2017年）》等文件，主要是对涉及VOCs排放个各类行业做重点行业规定、同时对VOCs收集与处理过程所采用的措施及效率进行了相应的规定。
根据《广东省环境保护厅关于重点行业挥发性有机物综合整治的实施方案（2014-2017年）》，塑料制造及塑料制品行业属于整治范围内的行业。对注塑等涉及VOCs排放的生产环节，要求设置在密闭的车间内，同时必须安装有符合环保要求的废气收集系统和净化处理设施，总净化效率须达到90%以上。
二、注塑工序简介
注塑工艺遍布各行各业，运行原理几乎都大同小异，注塑工序的工艺流程图如下：
图1注塑工序的工艺流程图
注塑工艺流程说明：
将原材料通过人工投料或者抽料管的方式投至搅拌仓，搅拌混合，搅拌机搅拌时密闭。搅拌均匀后，通过设备内管道将原材料输送至溶胶区域，溶胶区域的温度一般会设置在所用原材料的分解温度以下。经高温熔化后，射入模具内仓，经保压、冷却成型后，开模取出半成品，再将其周边框架裁剪后，即可成品。
三、常用的收集措施及处理措施
注塑废气不同于涂料、印刷、油墨等行业产生的有机废气，注塑废气中主要污染物的成分主要取决于挤出成型时的融化温度，在本次调查的10家单位中，全部的挤出温度均在所用原材料的最低分解温度以下，因此，注塑过程较少会出现聚合物分解为单体，产生的废气是溶胶加热过程挥发出来的一些气味，因其属于烃类，根据《合成树脂工业污染物排放标准（GB31572-2015）》，以非甲烷总烃计。2010年前，广佛地区的注塑废气基本都是按无组织排放的，未经收集和处理。
自2010年起，国家和地方陆续颁布了关于VOCs的污染控制文件，并在其中对VOCs排放的重点行业进行了划分，同时，对VOCs处理过程中的收集效率和处理效率均设置了具体的要求（两个90%）。之后，各环保部门便开始加强对注塑废气的管控要求。
1、收集措施
通过对广佛地区不同行业注塑废气收集方式的调查结果显示，注塑有机废气的收集方式主要是采用集气罩，会根据设备的类型、车间的大小、注塑机的摆放情况等因素的不同，集气罩的规格和安装位置等也会有所不同。目前比较常见的集气罩安装方式主要为垂直设置于注塑机上方。
①设备类型
注射成型机是将热塑性塑料或热固性塑料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的一种成型设备。按照注射装置和锁模装置的排列方式，可分为立式、卧式和立卧复合式。
②车间大小及设备安装位置
通过对不同工业注塑车间的走访，目前，注塑工序的设置情况有以下几种：
a.注塑机数量较多(5台以上)且集中摆放，并设置独立车间，车间面积为设备集中摆放区的1.5~3倍。
b.注塑机数量较多(5台以上)且集中摆放，与其他生产工序共用车间，车间面积为设备集中摆放区的3倍以上。
c.注塑机数量较多，但分散布置，与其他生产工序共用车间，车间面积为设备集中摆放区的3倍以上。
d.注塑机数量较少（1~3台），与其他生产工序共用车间。
各行业的厂家根据不同的订单要求，需要经常对注塑机进行模具更换，由于模具为钢制、较重，厂家们都会对注塑机的所在区域设置行吊，因此，目前较为常见的注塑成型机在其模具所在位置上方都是敞口的，方便模具更换。
对于收集方式，广州市花都区某一塑料制品企业负责人说，注塑成型机不是密闭型设备，且设备上方设置有行吊，若在设备上方垂直安装集气罩并铺设废气收集管道，是会加大生产的安全隐患的。因此，注塑工序产生有机废气若要收集，在设备上方只能在行吊的相对面，并在开模处两侧设置侧吸。
2、处理措施
非甲烷总烃(NMHC)通常是指除甲烷以外的所有可挥发的碳氢化合物(其中主要是C2～C8)。大气中的NMHC若超过一定浓度，除直接对人体健康有害外，在一定条件下经日光照射还能产生光化学烟雾，对环境和人类造成危害。
目前，广佛地区对有机废气处理中比较常用的工艺有活性炭吸附法、吸收法、UV光解法、低温等离子法等，简要分析如下：
a.吸附法
吸附——吸收法。吸附法是用多空固体（吸附剂）将有机废气中烃类组分捕获聚集在表面，使烃类与废气分离，吸附饱和的吸附剂通过加热解吸或降压进行再生，再生出的烃类气体用溶剂进行吸收，从而使烃类得到回收。目前常用的吸附剂有活性炭、活性氧化铝、硅胶、分子筛等，其中活性炭是最常用的吸附剂，由于它的疏水性，常被用吸附废气中的有机物、恶臭物质等。
吸附法的优点：适用于几乎所有的气相污染物的吸附，尤其是大流量、中低浓度的气相污染物，去除效率高，能耗低，工艺成熟，去除率可达90%以上；
吸附法缺点：设备占地面积大，存在二次污染。
注：UV光解和低温等离子的设备连接图，即把该图中活性炭吸附器换成相应的设备即可。
图2活性炭吸附法的设备连接图
b.吸收法
吸收法分为两种：物理吸收和化学吸收。
物理吸收是通过洗涤装置使废气中的有害成分被吸收剂所溶解，再利用有机分子和吸收剂物理性质的差异进行分离。
化学吸收式通过废气中的污染物与吸收剂中的活性成分发生化学反应，达到将废气中的有害成分分离处理的过程。
吸收法的优点是：既能消除气态污染物，还能回收一部分有用的物质。缺点是：需配套加热解析回收装置，设备体积大，投资较高，对所处理的废气中有机成分选择性较大。
c.UV光解法
UV光解法是将有机废气收集至该设备内，在波长范围为170nm-184.9nm（704kj/mol-647kj/mol）高能紫外线的作用下，一方面将空气中的氧气裂解，然后组合产生臭氧；另一方面将有机废气中污染物的化学键断裂，使之形成游离态的原子或基团；同时与产生的臭氧参与到反应过程中，使恶臭气体最终被裂解、氧化生成简单的稳定的化合物，如CO2、H2O、SO2、N2等。
d.低温等离子法
有机废气经收集进入处理设备后，需经降温除水后进入等离子体反应区，在高能电子的作用下，使有机废气中的分子受激发，带电粒子或分子间的化学键被打断，同时空气中的水和氧气在高能电子轰击下也会产生OH自由基、活性氧等强氧化性物质，这些强氧化性物质会与有机废气中分子反应，使其分解以净化。
以上四种处理工艺中，活性炭吸附法最为成熟，处理效率也最为高效和稳定，但鉴于很多企业对废气处理设施的监管不够积极，活性炭吸附饱和后未及时进行更换，导致该设施形同摆设。
为解决以上问题，近几年，UV光解法和低温等离子法在广佛地区有机废气处理的市场占有率在不断提升，主要原因是成本低、管理简单、无二次污染等。但同时通过统计近几年采用UV光解法和低温等离子法的处理有机废气的一些工程实例，可知，实际操作过程中，UV光解法对有机废气的去除效率一般在30%，最好的情况50%，处理效率较低；而低温等离子法对设备的制造精度和严密性要求较高，且存在火灾和爆炸的危险性。
四、实际操作中存在的技术难点及解决方案
1、技术难点
a.对于采用注塑成型机产生的有机废气，由于这类机器的模具都比较大且重，基本都采用行吊的方式将其更换，无法在设备上面直接设置固定的集气罩，有机废气的收集在实际操作中是个难点。
b.根据国家和地方对VOCs的管控要求，其废气收集效率和处理效率分别均达到90%以上，为了满足该要求，收集系统和处理系统的设置方案是实际操作中的一个难点。
2、解决方案
对于注塑机有机废气的收集问题，主要考虑三个方面：1）注塑工序最好能独立车间，若根据厂区生产布局无法独立设置，注塑机在车间内最好集中区域摆放，便于车间内风管的设置；2）行吊有固定的路线，为尽可能满足环保要求的收集效率，可在行吊运行的反方向上方，即挤出管道处上方设置一个侧向模具口的集气罩，同时，在开模侧设置一个侧吸的集气罩，设置两级收集，以保证满足收集效率90%的要求；3）根据厂区或者车间的平面布局合理设置风管，做到尽可能短、不挡道、废气不回流，如出现管线设置较长的情况下，要根据设计风量在风管不同位置加设抽风机，以保证废气可以顺利进入处理设施。
对于注塑机有机废气的处理问题，主要考虑三个方面：1）所采用措施的去除效率能否满足90%的要求，一级不能满足的，可以设置串联二级处理；2）选好了处理措施后，就要根据选用的处理措施，制定运营管理方案或者委托第三方运营。比如若是选用了活性炭吸附工艺，那就要了解清楚所用设施的规格大小（箱体大小，可否满足处理废气的停留时间，比如2.5s以上；箱体所装载的活性炭重量是多少，可以吸附多少有机废气（1t活性炭约可以吸附250kg~300kg的有机物），并根据实际生产情况计算多久进行更换，以保证去除效率），以便制定合理的运营监管方案；3）处理设备的定期维护。
图3解决方案所用措施示意图
五、结论和建议
注塑挤出成型过程会产生有机废气，主要成分为非甲烷总烃等，具体成分需根据溶胶温度确定。本文通过对广佛地区现主要采用的收集措施和处理措施进行论述并分析，得出目前广佛地区常用的4中处理措施中，UV光解由于处理效率低（30%~50%），不能满足现行的环保要求，因此，不能单独设置。而注塑有机废气的收集是该废气处理重点，若收集率低，废气中的污染物大部分以无组织的形式车间内排放，即便处理效率再高，在控制注塑有机废气的环保要求上意义不大。注塑机在废气收集过程虽有它的局限，但也不是完全无法操作的，而这个收集系统的具体设置方案是要在上述基础上因地制宜的。综上，只有控制好了收集率，注塑有机废气的处理才起到应有的效果。
本文主要介绍了注塑过程无单体产生的有机废气的处理，但根据所用原材料的不同，有些塑料粒在加工过程中会有单体释放，虽然污染物也属于有机废气中的一种，收集及方式大体相同，但若单体污染物有相应的排放标准，单体污染物须根据相应的排放标准要求选择符合其处理效率的收集及处理措施。
参考文献：
[1]《广东省环境保护厅关于重点行业挥发性有机物综合整治的实施方案（2014-2017年）》。
[2]《合成树脂工业污染物排放标准（GB31572-2015）》。
[3]《挥发性有机物（VOCs）污染防治技术政策》，公告2013年第31号，2013-05-24实施。
[4]《印发<关于珠江三角洲地区严格控制工业企业挥发性有机物（VOCs）排放的意见>的通知》，粤环〔2012〕18号，2012年3月23日，广东省环保厅。
[5]《关于印发<重点区域大气污染防治“十二五”规划>的通知》，环发[2012]130号。