深圳电子元件制造行业挥发性有机物排放现状研究

摘 要： 深圳电子元件制造业挥发性有机物污染严重，大量易挥发有机溶剂被用于该行业，对车间工作人员的身体健康构成严重的威胁。通过调研确定该行业的一些特定工艺为受控工艺，通过采样结果发现该行业VOC排放具有种类繁多、排放分散、特定工艺排放浓度高的特点，在收集处理方面力度不够。中利用四种采样方法对该行业VOC排放进行监测，对于VOC的检测和处理给出建议。

关键词： 电子元件制造业；挥发性有机物；受控工艺；采样方法；排放标准；

0 引言

按照世界卫生组织（WHO）的定义[1]，挥发性有机化合物是指沸点范围在（50～260）℃之间，室温下饱和蒸汽压查过133.32Pa，以蒸汽形式存在于空气中的一类有机物，如烷烃、芳香烃、烯烃、萜烯、卤代烃、醛酮类、酯类、醇类等等。

电子元件是电子工业的基础，其产品一般包括电容器、电阻、电位器、电连接元件、控制元件，以及敏感元件和传感器等，电子元件产品具有种类多、生产工艺差别大，生产线更新变化快的特点，加工工艺一般涉及机械、化工、热加工或配制等多种工艺的组合，在本文中把线路板也考虑到电子元件的范畴中来。

在深圳电子元件制造车间环境中，工人工作时间在8小时以上，特别是在特定工艺处的操作人员，如清洗、蚀刻、封装、印刷、阻焊和涂绝缘材料，等，由于长时间大量VOC的排放对人体的身体造成了巨大的威胁。

1 研究内容

1.1 深圳电子元件行业VOC排放现状

在选择调研企业的过程中，出于代表性考虑，选择电容器、印刷线路板、音频磁头、覆铜板、电感，代表企业为深圳电子元件行业的领头企业，分别为深圳市塑镕电容器有限公司、深圳市沙井新岱电子厂、深圳市粤宝电子工业总公司、深圳市太平洋绝缘材料有限公司、深圳市海光电子，其中大部分为电子元件百强企业。

在几家企业中对于车间挥发性有机物的控制手段很有限，除深圳市太平洋绝缘材料有限公司有采用传统的直接焚烧法外，其他四家企业都无任何集中收集和处理措施，或仅设置少许抽风系统直接排到户外去，电子元件行业的VOC排放具有其分散性，特定工艺处排放浓度高的特点，如电容器的涂硅工艺、包封工艺；印刷线路板的线路丝印、阻焊印刷、松香涂布工艺；音频磁头的天拿水固定绕线工艺；半固化片的制作过程，如涂层等工艺；电感的点胶工艺等等，在本文内重点将这些排放高浓度的工艺确定为该行业的受控工艺。通过样品检测结果我们得出，该行业可检出的VOC种类在50～150之间，其中烷烃占1/3以上。

在我国现有的行业排放标准中，有关VOC的排放的控制标准已经涉及到一些，如半导体[2]制鞋行业[3]等，其他如水泥工业[4]也制定大气污染物的排放标准，但是没有涉及到VOC排放的规定，但是现有的行业标准覆盖面还比较有限，有待进一步完善。在国外，对工业车间环境污染的排放限制研究较为成熟。

1.2 采样及分析方法综述

1.2.1 注射器采样，气相色谱法测非甲烷总烃

方法原理：用气相色谱仪以火焰离子化检测器分别测定空气中总烃及甲烷烃的含量，两者之差为甲烷烃的含量。同时以除空气求氧的空白值，以扣除总烃色谱峰中的氧峰干扰。

1）仪器和试剂：玻璃注射器：100ml；气相色谱仪（GC—14B）；甲烷标准气体10ppm；以氮气为底气。

2）采样：用100ml注射器抽取现场空气，冲洗注射器3—4次，采气样100ml，密封注射器口，为避免样品浓度发生变化，样品应该避光保存并且及时分析，有实验研究，在光照条件下，50min内NMHC质量浓度下降至起始值的30%左右[5]。

3）色谱柱类型：空柱；检测器类型：FID。

4）色谱条件：

① 温度方面：柱温（70℃）；检测器（200℃）；进样器（120℃）。

② 流量方面：氮气（80ml/min）；氢气（60ml/min）；空气（50ml/min）。

5）定量分析：

采用校准曲线法：样品中甲烷浓度和总烃浓度，可分别由被测组分的峰的峰高h样直接从校准曲线上查出，或根据回归线计算得到。。

1.2.2 ppb RAE型VOC测定仪

检测项目：空气中的VOCs

这种仪器采用直接读数的方式，可方便快捷地得到室内挥发性有机物的质量浓度。也可以设定在一定时间内采样，在采样时间内自动会给出峰值和平均值。精度为±20ppb或者读数的10%。适合使用温度为—10℃—40℃。相对湿度为0%—95%（无冷凝）。内置102种有机蒸汽（VOC）的修正系数。使用的测量范围为：0.1—199.9ppm；分辨率为0.1ppm；响应时间

1.3 采样结果讨论

经过多次采样检测，得出如下（表1、表2、表3）平均数据：

从不同方法的采样检测结果来看几种方法的测试结果基本吻合，值得提出的是太平洋绝缘材料的半固化片涂层工艺的非甲烷总烃以及苯系物值与GC/MS法TVOC检测结果差别较大，原因是该受控工艺中排放的VOC丙酮和丁酮等非烃类物质占大部分，也表明该工艺处用的有机溶剂大部分为酮类物质，而所用到的苯系物中，苯最多。塑镕电容器的包封工艺处排放的VOC中，苯乙烯占最多。

从结果来看，深圳电子元件制造业VOC排放浓度比较高，而且无论在集中收集或者处理方面都做得很不足，甚至都处于空白阶段，制定该行业的VOC排放标准是很有必要的。

2 结语

从目前的调研情况来看，电子元件行业并不像人们想象的那样，达到了清洁生产的要求。该行业的VOC排放浓度较高平均排放浓度在55mg/m3左右，收集或者处理程度比较低。目前存在的难题是：1）该行业的部分生产线变化性较大，而且更换周期不定。2）VOC排放浓度在各个工艺之间差异较大，这对VOC集中收集造成了不小的难度，对该行业VOC排放标准的制定也有很大影响。

从调研结果来看，VOC排放污染最严重的是印刷线路板行业的松香涂布工艺（150—200mg/m3），其次是电容器的包封工艺（70—95mg/m3），往下分别是电容器涂硅工艺（25—40mg/m3）、线路板丝路印刷工艺（25—35mg/m3）、半固化片涂层工艺（20—30mg/m3）、音频磁头固定绕线工艺（20—30mg/m3）、电感点胶工艺（15—25mg/m3）。

电子元件行业中VOC排放的主要来源是大量工业有机溶剂用于稀释和元件清洗、绝缘等方面。对于VOC的检测和处理等方面，有以下三点建议：1）在VOC检测方面，不同方法的采样检测结果来看几种方法的测试结果基本吻合，GC/MS检测结果最为全面准确，但由于在设备成本和检测成本方面较高，建议采用气相色谱检测非甲烷总烃结合苯系物的方法来做比较经济可行。2）在VOC处理方面建议从源头下手，用毒性小，挥发性相对小的有机溶剂代替毒性大的有机溶剂，挥发性强的有机溶剂，经过权威测试，确定相关受控工艺，分散或者集中收集处理。3）处理技术方面，由于排放浓度较高，建议使用联合工艺进行处理，如活性炭吸附结合焚烧，或者活性炭吸附结合生物技术等。

参考文献：

[1]张少梅、沈晋明，室内挥发性有机化合物（VOC）污染的研究，洁净与空调技术，2003，3：1—4.

[2]上海市环境科学研究院，半导体行业污染物排放标准，2004.

[3]DB35/156—1996制鞋工业大气污染物排放标准.

[4]GB4915—2004水泥工业大气污染物排放标准.

[5]潘金芳、赵一先、张大年，气相色谱法测定大气和废气中非甲烷总烃，化工环保，1999，19（3）：119—127.