引言
印刷工业的发展，客观上要求印刷生产企业高效、保质保量生产;而可持续发展战略的深入贯彻执行对印刷行业生产过程的绿色、环保要求标准也进一步提高。制约印刷高效生产和绿色生产的关键因素是印刷生产过程中散发的有机废气。
1印刷车间有机废气来源及散发特点
在此所述有机废气主要指挥发性有机化合物(VolatileOrganicCompounds,VOCs)，即沸点在50℃~260℃之间，室温下饱和蒸汽压力超过133.322Pa的易挥发性化合物[1]。印刷车间有机废气来源主要为烘干油墨时干燥箱散发的有机溶剂尾气和印刷单元周围溶剂型油墨自然挥发的废气。其中绝大多数是在干燥箱烘干油墨的过程中挥发出来的，由于干燥箱受爆炸极限浓度值(LEL)的限制，废气排风量大，且同时存在多种浓度较低的有机污染物：如溶剂型油墨产生的苯、二甲苯、丙酮、丁醇、乙酸乙酯，无苯油墨产生的乙醇、异丙醇或正丙醇、乙酸乙酯或乙酸丁酯等，通常排出的浓度都在千分之几以下。文献[2]按照“源头追踪”思路，采用排放因子法，对我国工业源VOCs排放量进行了计算，建立了我国工业源VOCs的行业排放清单。结果显示油墨的排放比重占46%，其中平板印刷和凹版印刷的排放贡献分别为25%和11%，印刷机清洗剂和胶黏剂的排放量分别占39%和14%。
印刷生产多为流水式作业，承印材料与印刷设备之间的相对运动使印刷有机废气的散发不仅包括扩散传质，还有对流传质，质量传递的同时伴随着热量的传递和相变的发生，极易受温湿度、风速等变化影响。
2印刷车间有机废气治理策略
对印刷生产过程中的有机废气进行治理，首先要明确治理的目标：1)减少有机废气散发量、缩小其扩散范围、缩短其在车间滞留时间从而减轻其对车间内部空气的污染，保证操作人员的健康和产品质量;2)在排气末端彻底处理、杜绝二次污染以减轻室外大气的负荷。前者是研究的重点。基于有机废气散发特点及其治理目标，本文主要从有机废气散发源头、扩散路径及排放末端的治理进行分析。
2.1从源头减少有机废气散发
有机废气从承印材料表面散发到空气中，其传质方式分为扩散传质和对流传质，决定这两种质量传递方式质传递速率的关键性参数主要为扩散系数D和对流传质系数hm。从有机废气散发源头上减少有机废气释放的主要着手点是控制扩散系数D。
扩散系数D主要取决于扩散物质和扩散介质的种类及温度和压力。为探索其具体关系，基于菲克定律，A.Bodalal等[3]在此边界和初始条件下利用拉普斯-卡森转换方法求解菲克定律方程，通过实验测试了3种干建筑材料(胶合板、乙烯地砖、家用地毯)在一定温湿度条件下(23℃±1℃，RH50%±5%)的VOCs散发特性，并用线性回归分析验证了其质扩散系数D和分离常数Ke值与VOCs分子质量、VOCs蒸汽压之间的如下关系：质扩散系数D与VOCs分子质量呈负相关;分离常数Ke却与VOCs蒸汽压呈正相关。该研究手段及所得结论为探索承印材料表面有机废气散发特点，如何选择溶剂型油墨、溶剂及承印材料，从而在源头减少有机废气释放量提供了参考和依据。何晓辉[4]对印刷中使用的油墨、润版液、洗车水、胶黏剂、光油等主要原材料的VOCs含量进行测试比较，测试结果表明，不同印刷方式所使用的油墨VOCs含量不同，凹印油墨的VOCs含量最多，溶剂型柔印油墨次之，单张纸胶印油墨相对较少，针对胶印印刷材料进行分析，润版液和洗车水是最主要的VOCs污染源，水性胶黏剂和光油的VOCs含量相对较小。文献[5]在对印刷车间污染的来源及健康危害分析基础上，为提高车间空气质量，提出了对污染物有效控制方法：一方面通过开发环保材料、革新工艺从源头上减少污染，另一方面实时处理印刷过程中的废气、废物、合理设计空调通风净化系统来控制污染。
从源头上减少有机废气的生成和挥发，首先要强化科技研发和推广，不断改进生产的工艺和设备，包括改进原材料、操作的工艺条件，并建立印刷机工作运行条件下的热质交换模型，熟悉有机废气及其携带余热余湿散发机理及过程;其次优化空调的送风参数(温湿度、风速)，从而减少有机废气与废热的散发。
2.2从传播路径减少有机废气散发
有机废气散发特性除与承印材料及油墨等生产原料的物理性质和化学性质(影响状态参数D)有关外，还与产品表面的气流速度以及环境的温湿度条件(影响过程参数hm)有关。有机废气散发的控制主要依赖于通风与空调系统合适的温湿度、风速、换气次数等控制参数，合理的输送气路和气流组织设计。
印刷车间本身具有大空间建筑的特点，即空间范围大，再加上其内热源温度高，影响其气流组织的因素多而复杂，使得其所需循环风量大、冷量大，且容易出现温度分层、上下温度梯度大的现象。另外，建筑造型和车间内印刷机高大体积的影响，使得送、回风口的布置位置受限，大风量送风时，易造成水平方向温度分布不均问题。上述种种都对印刷车间的气流组织设计提出了很高的要求，不仅如此，印刷过程中各个工序对室内温度、湿度和气流速度都有着严格的工艺性要求，这就使得进行印刷车间的气流组织设计时，不仅要满足一般高大空间的室内热舒适要求，更要满足印刷工艺性要求，以保证产品质量。
对送风参数的选择和风口布置，JinkyunCho[6]对高热量的数据中心冷却系统参数和服务器环境进行研究，运用CFD模拟分析比较各种送风方式的温度、风速分布和散热效率，并用实地测量加以验证。模拟对比上送风与下送风的降温效果，表明下送风更靠近热源、换热效率更高，但其温度分布和气流分布稳定性差。考虑到厂房内热源对气流组织的影响，同济大学陈沛霖[7]等用CFD软件对高大空间恒温空调的4种气流组织进行模拟，发现室内的温度场和速度场同时受到冷射流和热源的影响，论证了高大空间恒温空调的气流组织设计必须同时考虑送风射流和内扰的作用。基于高大空间建筑常用的4种空调方式：分层空调、置换通风、地板送风以及碰撞射流，文献[8]以一航站楼为工程案例，借助Fluent软件，对这4种室内气流组织进行模拟计算，比较各自的气流分布特性及送风能耗，为高大空间空调系统室内热环境的改善与节能提供依据。
对于车间节能空调模式的探索，从国内来讲，完全应用于印刷车间和厂房的案例并不多。朱建春[9]结合印刷厂房或印钞厂房设备发热量大、生产过程中产生挥发性油墨和废气、纸张印刷对温湿度要求高、产生粉尘等特点重点介绍了空气处理方案和加湿方式，提出了温湿度独立控制、新风采用溶液调湿新风机组空调系统。喻继平[10]基于CFD模拟方法，分析了印刷车间可能采用的4种气流组织方式，得出异侧分层送风方式优于其他方式的结论。
孙洪刚[11]针对半精纺纺纱车间高温高湿环境特点，提出了利用水空调(水的蒸发冷却原理)降温增湿的方案，证明了水空调特别适用于大空间、人流密集、需要换气通风的场所。由于纺织厂车间与印刷厂车间同为有内热源的大空间建筑，且对温湿度及风速工艺性要求较严格、室内空气含尘量与洁净度要求也类似，所以纺织空调给印刷车间在防止污染物的扩散上提供了参考和设计思路。
对于印刷车间这种特殊的大空间工业厂房，常规的气流组织设计方法更是不能综合考虑温度、湿度、气流速度和空气洁净度等多相耦合条件下车间工人的身体健康和舒适感，也不能保证生产质量。尽管近年来国内外对高大建筑空调系统和气流组织设计具有较多经验，但对满足上述印刷车间工艺及人员舒适度要求的气流组织形式有待于进一步研究确定。
2.3有机废气排放末端净化处理的集成创新和改进
基于印刷车间有机废气大风量、低浓度(但直接排放又不满足相关排放标准)且间歇释放的特点，最为成熟的处理方法为活性炭吸附和催化燃烧法[12-16]。但是针对催化燃烧法处理VOCs时，若VOCs浓度低于一定值则需补充热能的缺点，国外发展了吸附-流向变换催化燃烧耦合技术[17-19]来处理低浓度的有机废气，其流程图见图3。有机废气治理装置目前正朝着耦合化和集成化的方向发展。
国外研究不再是单纯的理论公式分析和数学模型的呈现，而是集理论、搭建试验台实验探索、经验公式的得出与验证于一体的系统工程。S.Bordel[20]等根据挥发性有机化合物(VOCs)废气的一般质量守恒和传递方程建立了两液相分离式生物反应器中VOCs废气处理可靠的数学描述简化模型，该模型预测了有机(液)相部分与用对数表示的仍为气态的污染废气之间的负线性关系，其预测的平均相对误差<7%。该模型的建立会成为保证废气处理稳定效率的设计和运行指导依据，该模型的进一步发展和完善则需结合两液相分离式生物反应器中搅拌器的型号和尺寸，以及生物降解动力学知识。
为研究标准化反应器中光催化作用处理VOCs的动力学原理，N.Doucet[21]等设置了光催化处理VOCs废气实验，该实验所得数据与简化的Langmuir-Hinshelwood模型吻合很好，这将会成为空气污染治理的有用工具。但该实验中苯的状况与简化的Langmuir-Hinshelwood模型并不总是很吻合，这也许是因为催化剂受到污染需要更精密的试验方法，亟需进一步探索。Ling-JungHsu[22]等研究了具有叶片填片的转轮收集床关于二元VOCs的吸收情况，强调了其质交换过程，研究结果表明，其气态质量传递系数与VOCs入口浓度呈负相关关系，随转速、气流速度和液流速度的增加而增大。
