纺织印染工业VOCs污染的治理措施及应用

王海峰，杨智盛

（浙江仁欣环科院有限责任公司，浙江 宁波 315000）

纺织印染工业作为现代化发展的重要构成部分，在社会中承担着重要的任务，而随着城市化进程的加快，为了满足居民生产生活的需要，促使纺织印染工业飞速发展。但是纺织印染行业在生产过程中会排放出大量的VOCs等有害化合物，在对环境造成污染的同时还对工作人员的身体健康产生了危害。因此，需要相关企业加强对环保的重视程度，开展污染治理工作。但是由于VOCs成分较为复杂，其治理存在一定难度，所以在发展过程中就需要相关人员加强对纺织印染污染物排放的研究，全面了解该污染的产生机制和原因，研究出治理方法，并将其应用于纺织印染工业的污染治理工作中。

1 纺织印染工业与VOCs概述

1.1 纺织印染工业概述

纺织印染工业就是指将天然纤维和化学纤维加工成各种纱、丝、线、带、织物及其染整制品并对纺织物进行物理、化学处理过程的综合，是指对各种布料和纺织物进行染色、增加花纹、绘制图案以及改变形状的一种技术，而且还可以通过各种化学技术和物理技术实现染料和纺织物之间的化学反应，以增强纺织物的色泽及韧性，提升物品的附加值。根据印染对象的不同，还可以将纺织分为不同的类型[1]。纺织印染工业在现阶段的社会中发挥着重要作用，因此应引起相关人员的重视，在保证其功能正常发挥的同时降低其对环境造成的污染。

1.2 VOCs概述

VOCs是挥发性有机化合物的英文缩写，在我国，挥发性有机化合物是指常温下饱和蒸汽压大于70 Pa、常压下沸点在260 ℃以下的有机化合物，或在20 ℃条件下蒸汽压大于或者等于10 Pa具有相应挥发性的全部有机化合物的统称[2]。这类有机化合物经常产生于工业生产过程中，由于其化学成分较为复杂，加上具有一定的毒性，人体吸入过多就会产生严重的不良反应，而且对环境也会造成很大的影响，而其成分的复杂性更成为了治理环节的难题。现如今，挥发性有机化合物已经成为急需解决的重要问题。

2 纺织印染工业VOCs的来源

我国是纺织大国，纺织产业在为提高人民生活水平、解决就业、拉动当地经济发展作出巨大贡献的同时，在生产过程中却排放出大量的挥发性有机化合物，对大气生态环境造成较大污染。现阶段，纺织印染行业挥发性有机化合物主要来源于两个环节，一是纺织品的功能性后整理工序，即定型处理、烘焙处理及涂层整理等环节；二是在印花阶段需要的油墨、浆料，该环节主要会排放出苯、甲苯、二甲苯等挥发性化合物[3]。所以，在现阶段纺织印染行业的发展过程中，就需要着重关注这两个环节。

2.1 后整理工序排放的VOCs

定型是指纺织工业对纺织品通过加热进行形状固定的环节，在这一阶段，需要借助染料助剂才能完成定型作用，这些染料和涂层助剂在使用后经过高温会以气体的形式散发出去。根据纺织行业的需求，排放出的气体主要有甲醛、多苯类、芳香烃类等有机气体，也就是VOCs。现阶段纺织行业在进行热定型时主要通过热定型机进行作业，目前国内纺织印染热定型机有1万多台，基本以8箱热定型机为主。热定型机将内部空气加热到120～210 ℃之间，在定型的过程中，纺织品本身携带有水分、各种溶剂、大量油脂以及蜡质等，这些物质会在高温的作用下受热挥发，并随废热空气一同从排气筒排出，成为定型废气[4]。定型废气的主要污染物包括非甲烷总烃、油烟、颗粒物等，需对定型废气进行收集处理，减少对周边环境的影响。

涂层加工作为一项新颖的纺织后整理技术在国内外已发展多年，涂层的含义是在纺织品表面均匀涂以能形成薄膜的高分子化合物，使织物改变外观、风格或赋予各种功能，以提高产品的附加值。涂层整理因其工艺灵活、材料（无论基材或涂层材料）选用范围广、产品创意空间大等特点具有显著的行业优势。涂层工序需要使用涂层整理剂，包括聚氯乙烯（PVC）胶、聚氨酯（PU）胶、聚丙烯酸酯（PA）胶、聚有机硅氧烷、橡胶乳液及其他。涂层机主要由退布、浆点涂层、烘干区（电加热）、冷却、收卷等几部分组成，烘干温度为150～180 ℃，所产生涂层废气的污染物因子主要包括二甲苯、甲苯、非甲烷总烃等，因此需对涂层废气进行收集处理，以减少其对周边环境的影响。

2.2 印花工序排放的VOCs

在纺织印染行业的发展过程中，印花作为重要的一环，在行业中具有重要的作用。目前的印花方式主要以平网和圆网为主，印花工艺主要有染料印花以及涂料印花等。所以在印染过程中，就会排放出大量的苯、甲苯及二甲苯等挥发性有机化合物。而在染料配备阶段，也需要将各种颜色的涂料与辅料混合，使涂料黏度降低才能印至布料上，因此需对印花废气进行收集处理，减少其对周边环境的影响。

2.3 印染废气污染物排放标准

浙江省针对定型工艺废气、印花废气、涂层废气排放制定了相关标准，各类废气执行《纺织染整工业大气污染物排放标准》（DB33/962－2015）中表1的新建企业排放限值，见表1。另外有组织废气排气筒的高度应不低于15 m，当排气筒周围半径200 m范围内有建筑物时，排气筒的高度还应高出最高建筑物3 m以上。

表1 纺织染整工业大气污染物排放限值 （单位mg/m3，臭气浓度无量纲）

3 VOCs的危害

VOCs作为挥发性有机化合物，一经产生很容易在空气中扩散，对大气造成污染，而且其构成成分还含有对人体有害的物质，因而对人体健康会造成一定的影响。纺织印染行业在发展过程中，要想对其挥发性有机化合物进行治理，就需要明确其危害，并进行针对性地治理。首先就是对环境造成的危害，VOCs作为挥发性有机化合物的一种，具有很强的挥发性，该类化合物会在阳光和热的作用下参与氧化氮反应并形成臭氧，导致空气质量变差，所以现阶段常见的夏季光化学烟雾以及城市灰霾等的主要构成成分都是VOCs。另一方面，VOCs大多为温室效应气体，尤其是在纺织印染行业产生的有机化合物，会携带大量的热，这些物质散发到空气中，就会进一步加重温室效应，造成全球气候变暖，并对人体造成危害。VOCs的主要危害就是，当其进入人体后就会引发头痛、头晕、咳嗽、恶心、呕吐或呈酩醉状，重者还会使人体出现肝中毒甚至很快昏迷，有的还可能有生命危险。人如果长期居住在挥发性有机化合物污染的室内，可引起慢性中毒，损害肝脏和神经系统、引起全身无力、瞌睡、皮肤瘙痒等，有的还可能引起内分泌失调、影响性功能。苯和二甲苯还会损害人体系统，以致引发白血病。该化合物对幼儿的危害尤为巨大，生活在挥发性有机化合物污染环境中的孕妇，造成胎儿畸形的概率远远高于常人，并且有可能对孩子今后的智力发育造成影响。同时，室内空气中的挥发性有机化合物是造成儿童神经系统、血液系统、儿童后天疾患的重要原因。纺织行业排放出的化合物中还包含了很多致癌物质。工作人员长时间在这种环境下工作，即使配备相关防护设施，也会对身体造成严重的伤害，而且部分企业在生产过程中并未给工作人员配备专业的防范设备，因而对相关人员就会造成严重的影响。

4 纺织印染工业VOCs污染治理的难点

4.1 成分复杂，治理困难

对于污染的治理，单一的污染物治理较为简单，成分越复杂的污染物治理难度越大。在现阶段纺织行业的发展过程中，其在生产环节排放出的VOCs一般由苯类以及甲醛等多种成分构成。另外，定型工序除产生VOCs外，还会产生油烟废气。在企业的生产过程中，由于生产流程的不同和生产样式的不同，所排放出的化合物成分也不同，因而对治理造成了很大影响。所以在现阶段的发展过程中，化合物成分复杂是制约治理工作开展的重要因素之一，需要相关企业加大研发力度。

4.2 排放标准欠缺

由于我国对VOCs的关注在近些年才开始，所以缺乏相应的标准。由于城市化进程的加快，纺织行业的技术在不断更新，所排放的污染物成分越来越复杂，因而排放标准的制定严重滞后于实际需求。现阶段除部分城市针对纺织印染工业的VOCs污染制定了相应标准外，其余地区的排放标准依旧存在很大的缺陷。

5 纺织印染工业VOCs污染的治理措施及应用

5.1 静电收集法

该方法是采用静电对小颗粒物质进行收集，实现VOCs污染物的治理。静电收集法是利用静电对小颗粒物的吸附功能实现治理的一种方式，在实际应用环节，相关企业可以购置静电收集器，合理安排立式和卧式仪器的位置和数量，然后就可以将废气接入到仪器中。相关废气在进入静电设备后，固体小颗粒携带的电荷会被静电引力吸引到集油极上，实现固体小颗粒和空气的分离，从而达到净化空气的目的。这种方式能够在很大程度上对有机化合物进行治理，且操作简单，适用范围较广。但是有机化合物还有气体形态，针对这些污染物，静电装置难以进行清洁，所以静电装置只针对固体颗粒物进行治理，而且静电装置是进行污染物的收集而非处理的设备，收集的油污会粘附在收集装置上，与空气接触后会发生化学反应，并形成脂类，粘附性较强，需定期清理。

5.2 洗涤法

洗涤法是对纺织行业排放的油烟气体进行清洁的一种技术，通过液体与油烟气体充分接触，使液体中的油烟成分进入液体中，最后达到油气分离的目的。该技术是在除尘技术的基础上进行升级，其净化效果较为明显，但是净化效率较低，难以适应现阶段纺织行业发展的需要。在实际应用过程中，相关企业需要建立洗涤塔，将能够和化合物产生反应的气体和管道连接，然后注入废气，并降低风速，避免废气滞留时间不足造成的清洁不彻底。针对其清洁效率较低的问题，可以通过设置上侧喷雾喷出液体的方式，使含油烟的细小微粒气体与水雾接触，这样一来，气体和清洁用的液体就能够充分接触，从而使微小油烟与细小液滴冷凝吸附结合成较大的颗粒沉降下来，然后由螺旋转子产生的离心力除去废气中的细小水颗粒，从而实现对化合物的治理，但是该装置的净化能力相较于静电装置还有一定的不足，很容易发生液膜夹带现象，需要相关人员加强管理。

5.3 吸附技术

该技术是利用颗粒活性炭、活性炭纤维或分子筛等材料吸附去除废气中的VOCs，适用于大风量、低湿度和各种浓度的有机废气的净化处理。印花、涂层、复合等工序中产生的挥发性溶剂可采用活性炭吸附处理。吸附饱和活性炭可通过热脱附进行再生，对溶剂进行回收利用或燃烧处理。吸附装置的设计与管理应符合《吸附法工业有机废气治理工程技术规范》（HJ 2026－2013）[5]的要求。现阶段一般采用物理吸附的方式进行废弃物的处理，其具体流程一般是将废气引入吸收液中，在吸收液的吸收作用下，废气就会融入到吸收液中，在吸收液饱和之后，还需要对其进行加热处理、解析处理以及冷凝回收等，这样可以实现吸收液的二次利用，从而降低成本。这种通过吸收液净化废气的方式由于其吸收效果较好，所以一般用于总量较多、温度较低以及废气浓度较低的处理环节，在很大程度上方便了对废气的治理。但是这种处理方式还需要对吸收液进行后续处理，需要购置加热解析及回收设备，这种设备的体积较大，安置困难，投资较高，成本较高，所以目前还没有被广泛采用。现阶段一般采用活性炭进行废气处理。由于活性炭具有和吸收液相似的吸附功能，在后续处理阶段，活性炭只需要将废气吹脱后进行催化燃烧，就能将其转化为无害物质，真正实现对废气的清洁化治理，而且活性炭还能够多次循环利用，是现阶段使用最广泛的废气处理方式。在治理环节，活性炭对于苯类废气的治理效果较好，但是不适合烃类废气的吸附，再加上其运行成本较高，需要相关人员酌情使用。

5.4 生物技术

该技术适用于水溶性高、易生化降解的有机废气处理，是利用微生物的代谢作用分解VOCs。常用的生物处理技术有生物滤池和生物滴滤床。生物滤池是由碎石或塑料制品填料构成的生物处理构筑物，生物滤池治理技术是在土壤自净基础上提出的废气治理手段，并结合污水治理的实践基础，研究较为原始的间歇砂滤池和接触滤池而发展起来的，具有很强的治理能力。在实际作业中，相关人员首先要在处理场地布置一层生物滤膜，使废气和生物滤膜进行充分接触，达到污染治理目的的一种方式。这种借助微生物进行废气治理的手段在废气治理环节效果较好，而且具有很强的普适性，能在任何季节使用。再加上生物滤池可以依靠填料中有机物的繁殖生长，其启动速度也十分快速，再结合其容量大的特点，十分契合现阶段的废气治理[6]。

通过对纺织印染企业实际运行过程的调查可知，目前企业针对定型废气主要采用喷淋洗涤+静电废气处理设施，针对印花废气及涂层废气主要采取活性炭吸附废气处理设施。

6 结语

在现阶段纺织企业的发展过程中，由于其在生产过程中会产生大量的VOCs挥发性有机化合物，为了保护环境和保证工作人员的生命健康，就需要对其进行治理。但是在城市化发展过程中，纺织印染行业发展迅速，规模较大，污染治理存在一定的难度，需要相关管理人员通过各种科学合理的手段，在纺织印染各产污环节对VOCs进行治理，在保证印染企业发展的同时保护环境。