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浅谈我国包装印刷业对大气环境的污染及其防治措施的研究与应用
摘要:随着工业化的进一步发展,我国的印刷包装业实现了突破性发展,整体规模居世界第二。伴随着印刷包装业的持续性发展,挥发性有机物(VOCs)的排放量也逐渐增加。近年来,臭氧日益成为影响我国环境空气质量的重要因子,臭氧污染也是我国出现污染天气的主要原因,VOCs、氮氧化物(NOx)作为细颗粒物(PM2.5)和臭氧(O3)等二次污染物的重要前体物,对环境空气质量造成较大影响,且部分VOCs是有毒物质和恶臭物质。因而,这就需要我国的印刷包装业能够有效地了解与掌握废气的相关治理方法,因地制宜的采取有效的治理方法,实现印刷包装业高效的挥发性有机物的治理,为我国印刷包装业的稳步发展提供环境保障。本文将从包装印刷对大气环境的污染展开全面论述,同时制定一系列治理措施,控制包装印刷对周边环境产生的影响。
关键词:包装印刷;环境污染;治理措施
引言
为深入贯彻习近平生态文明思想,全面贯彻落实党的二十大精神,聚焦挥发性有机物减排,着力打好臭氧污染防治攻坚战,以环境空气质量全面改善助推经济社会高质量发展。基于此,必须从本源上对包装印刷业所带来的大气污染实施有效预防及治理,据此保障社会生态环境的健康性和稳定性。
1包装印刷生产工艺
印刷生产一般包括印前、印刷、印后加工三个工艺过程。印前过程主要包括制版及印前处理(洗罐、涂布等)等工序。印刷过程主要包括油墨调配和输送、印刷、在机上光、烘干等工序,以及橡皮布清洗和墨路清洗等配套工序。印后过程主要包括装订、表面整饰和包装成型工序。装订可分为精装、平装、骑马订装等;表面整饰工序包括覆膜、上光、烫箔、模切等;包装成型工序包括胶粘剂及光油调配和输送、复合、烘干、糊盒、制袋、装裱、裁切等。
2包装印刷对大气环境的污染
印刷生产过程中产生的大气污染物主要为VOCs和颗粒物,其中颗粒物产生量较少,VOCs为主要污染物,且大多为有毒物质。VOCs主要产生于含VOCs原辅材料的贮存、调配和输送,以及印刷、润版、烘干、清洗、上光、覆膜、复合、涂布等工序和含VOCs危险废物的贮存;其中出版物、纸包装等的平版印刷工艺VOCs主要产生于润版和清洗工序,塑料、纸包装等的凹版印刷工艺VOCs主要产生于印刷和复合工序。颗粒物主要产生于平版印刷的喷粉和装订裁切工序。
3包装印刷大气污染的防治措施
正是因为包装印刷对社会生态环境有非常严重的污染,才需要相关人员结合包装印刷制定一系列治理措施,严格控制包装印刷污染延伸,从而保障环境绿色健康水平。当前我国有关部门针对包装印刷造成的大气污染制定一系列防治措施,同时引入绿色包装印刷模式。积极改善传统包装印刷缺陷,以促使我国包装印刷行业向着可持续方向发展。
3.1对包装印刷实施绿色化管理
为控制包装印刷对生态环境产生的污染,必须加强包装印刷行业绿色换管理力度,从环保的角度出发进行包装印刷工作,减少包装印刷污染物排放量,从本源上实现包装印刷环保性能提升的目标。与此同时,还应要求有关管理部门结合包装印刷行业现有发展形势和包装印刷来源等方面制定一系列规章条例,转变包装印刷企业现有经营模式和发展方向,将绿色化管理制度贯穿于整个包装印刷企业。
3.2确保包装印刷能够通过相应绿色验证
在环境污染日益严峻的条件下,一系列环境保护条例受到人们高度重视。为保证包装印刷能够满足我国环境保护多方面要求,就需要在权威组织的支持下对我国有关部门所制定的新型包装印刷模式展开绿色认证。如果包装印刷没有达到绿色认证要求,则需要结合一系列规章挑理对现存的包装印刷模式实施优化调整,以促使各项包装印刷模式可以通过绿色认证,继而强化包装印刷绿色环保效益。而且对包装印刷污染制定针对性治理措施,不仅能够降低包装印刷对周边环境产生的污染,还能够提升相关企业社会发展效益,确保我国社会经济发展水平有进一步提升。
3.3大气污染防治方法研究与应用
3.3.1大气污染预防措施
目前推广意义较大的预防技术有水性油墨及水性胶粘剂替代技术(属原辅材料替代技术),无溶剂复合技术(属设备或工艺革新技术)。
水性凸印油墨替代技术适用于纸包装、标签、票证、塑料包装、铝罐等的凸版印刷工艺。水性凸印油墨由连结料、颜料、水以及助剂等组成。水性凸印油墨VOCs质量占比应小于等于10%,采用水性凸印油墨替代溶剂型凸印油墨,VOCs产生量一般可减少80%以上。目前凸版印刷领域,水性凸印油墨应用非常广泛,印刷工艺非常成熟,市场接受程度高。该替代技术不需进行印刷设备进行改造,无需改造成本。
水性凹印油墨替代技术适用于塑料表印、塑料轻包装及纸张凹版印刷工艺。水性凹印油墨由水溶性连结料、颜料、水、辅助有机溶剂以及助剂等组成,辅助有机溶剂一般为醇类和醚类。水性凹印油墨VOCs质量占比应小于等于30%。采用水性凹印油墨替代溶剂型凹印油墨,VOCs产生量一般可减少30%~80%。塑料薄膜印刷水性凹印油墨应用范围不广,成熟度一般,主要由于塑料薄膜为非吸收性承印物,而水性墨以水作为溶剂,蒸发较慢,根据调研情况,正常情况下,油性墨生产速率可达200m/min,而水性墨生产速率较低,一般仅约为90m/min,对生产效率影响比较严重,且印后的图案附着力不强,耐晒、耐摩擦牢度不高,易出现散影现象,鲜艳度较低,产品质量影响比较大。另外,水性凹印油墨源头替代改造,需要对烘箱、辊筒等进行改造,单色改造成本约为15万元,改造成本高。目前水性凹印油墨替代技术市场接受程度低。
水性胶粘剂替代技术适用于方便面包装袋、膨化食品包装袋等轻包装制品的覆膜工序,以及纸包装的复合工序。水性胶粘剂以水作为分散介质,由基料、固化剂、促进剂、交联剂、填料、助剂等组成。水性胶粘剂VOCs含量≤5%,溶剂型胶粘剂VOCs含量约为70%,用水性胶粘剂替代溶剂型胶粘剂可减少VOCs产生量90%以上。水性胶粘剂复合工艺当前比较成熟,但市场接受程度偏低。该替代技术需投入一定的改造成本,随着替代完成后环保投入的下降,综合成本总体降低。
无溶剂复合技术使用无溶剂聚氨酯胶粘剂,通过反应固化将不同基材粘结在一起,获得新的功能性材料。无溶剂聚氨酯胶粘剂通常分为单组分和双组分两类。该技术仅在清洗胶辊、混胶部件时使用少量含VOCs原辅材料(通常为乙酸乙酯)。与干式复合技术相比,该技术VOCs产生量一般可减少99%以上。该技术在塑料薄膜包装复合工艺应用广泛,技术成熟,但水煮和高温蒸煮类软包装产品中的应用不成熟。
3.3.2大气污染治理措施
当前常见且高效的VOCs治理技术主要有吸附法、燃烧法、冷凝法、及其组合技术;各类技术都有其一定的适用范围,其对废气组分及浓度、温度、湿度、风量等因素有不同要求,因此排污单位在选用治理技术时,应从技术可行性和经济性多方面进行考虑。当前典型治理技术路线有“旋转式分子筛吸附浓缩/减风增浓+蓄热燃烧技术(RTO)/催化燃烧技术(CO)”、“活性炭吸附+热氮气再生+冷凝回收”、“活性炭吸附+催化燃烧技术(CO)”。
对于低浓度的VOCs(通常为小于1000ppm),目前有很多的治理技术可以选择,如吸附浓缩后处理技术、吸收技术、生物技术等,在大多数情况下需要采用组合技术进行深度净化。吸附浓缩技术(固定床或沸石转轮吸附)近年来在低浓度VOCs的治理中得到了广泛应用,对于水溶性高的VOCs,可采用生物滴滤法和生物洗涤法,水溶性稍低的可采用生物滤床。对于中等浓度的VOCs(数千ppm范围),一般采用催化燃烧(CO/RCO)和高温焚烧(TO/RTO)技术进行治理。在该浓度范围内,催化燃烧和高温燃烧技术的安全性和经济性是较为合理的,因此是目前应用最为广泛的治理技术。蓄热式催化燃烧(RCO)和蓄热式高温燃烧技术(RTO)近年来得到了广泛的应用,提高了催化燃烧和高温燃烧技术的经济性,使得催化燃烧和高温燃烧技术可以在更低的浓度下使用。
废气流量较大时,可以采用多套设备分开进行处理,提高经济性。吸附浓缩+脱附排气高温焚烧/催化燃烧组合技术适用于大风量低浓度VOCs废气的治理;生物法适用于中等风量较低浓度VOCs废气的治理;吸附法适用于小风量低浓度VOCs废气的治理;催化燃烧法、高温燃烧治理技术适用于中小风量中高浓度VOCs废气的治理;冷凝回收法适用于中低风量高浓度VOCs废气的治理。
废气温度也是考虑的因素之一,吸附法要求气体温度一般低于40℃;燃烧法中当气体温度比较高,接近或达到催化剂的起燃温度时,由于不再需要对废气进行加热,即使有机物浓度较低,采用催化燃烧技术是最为经济的。
废气的湿度对某些技术的治理效果的影响非常大,如吸附回收技术,活性炭、沸石和活性炭纤维在高湿度条件下对有机物的吸附效果会明显降低,因此应该首先对废气进行除湿处理或不采用此技术。
结语
综上所述,了解到包装印刷对大气环境产生的污染较为复杂,这就需要对包装对环境的污染展开有效分析,并结合分析结果制定合理的改善措施。在社会生态可持续发展的要求下,还应要求包装企业按照自身发展形势和包装材料来源等方面规划绿色包装印刷技术,实时优化改善包装印刷缺陷。在提升包装印刷行业综合发展水平的同时,控制包装印刷对周边大气环境产生的污染,落实社会生态环境可持续发展的目标。
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