橡胶废气处理：技术与实践

在橡胶制品的生产过程中，从原材料的混炼、硫化到后续的成型、加工等各个环节，都会不可避免地产生大量废气。这些废气成分复杂，不仅含有挥发性有机化合物（VOCs），如苯、甲苯、二甲苯、乙苯、烯烃等，还包含硫化氢、二氧化硫等恶臭气体以及少量的粉尘，若未经有效处理直接排放，将对周边环境、居民健康以及生态平衡造成极大危害。因此，橡胶废气处理成为橡胶行业实现可持续发展的关键环节。

一、橡胶废气的产生环节及特点

橡胶混炼阶段，橡胶原料与各类助剂（如硫化剂、促进剂、防老剂等）在高温、高剪切力作用下充分混合，助剂中的挥发性成分大量挥发，此时产生的废气温度较高，通常在 100 - 150℃之间，且 VOCs 含量相对较高，可达 1000 - 3000mg/m³。硫化过程是橡胶制品成型的关键步骤，在高温高压下，橡胶分子链发生交联反应，同时促使更多的有机物汽化逸出，废气中不仅有高浓度的 VOCs，还伴有强烈的臭味，这一阶段废气风量较大，约占整个生产过程废气总量的 60% - 70%。后续的成型、打磨等工序则会产生含少量粉尘和残余 VOCs 的废气。

二、常见橡胶废气处理技术

（一）吸附法

吸附法是利用多孔性固体吸附剂（如活性炭、分子筛等）处理橡胶废气的经典方法。活性炭具有巨大的比表面积和丰富的微孔结构，能高效吸附多种 VOCs 以及部分恶臭气体。废气通过填充有活性炭的吸附塔时，污染物分子被吸附在活性炭表面，净化后的废气达标排放。当活性炭吸附饱和后，可通过热空气脱附、蒸汽脱附等方式使其再生，脱附产生的高浓度有机废气可进一步处理，如送入燃烧装置氧化分解。吸附法的优点是净化效率高，可达 90% 以上，设备简单，操作方便；缺点是吸附剂需要定期更换或再生，对废气湿度、温度等条件较为敏感，高湿度废气可能导致吸附效果大打折扣。

（二）燃烧法

燃烧法分为直接燃烧和催化燃烧。直接燃烧是将橡胶废气中的可燃组分在高温（通常在 800 - 1000℃）下直接氧化分解为二氧化碳和水，适用于高浓度、小风量的废气，要求废气中有机物浓度达到可燃下限的 25% 以上。催化燃烧则借助催化剂（如贵金属催化剂、过渡金属氧化物催化剂）的作用，使废气在较低温度（200 - 500℃）下发生无焰燃烧，氧化分解为无害物质。燃烧法的处理效率极高，直接燃烧可达 99% 以上，催化燃烧通常也在 95% - 98%，能彻底氧化分解有机污染物，但其设备投资大，运行成本高，直接燃烧需要消耗大量燃料维持高温，催化燃烧的催化剂成本较高且易中毒失活，对废气中的杂质含量要求严格，燃烧过程还可能产生氮氧化物等二次污染物，需要后续处理。

（三）生物法

生物法利用微生物的新陈代谢作用，将橡胶废气中的有机污染物转化为无害的二氧化碳和水以及微生物自身的生物质。常见的生物处理工艺有生物滤池、生物滴滤池等。废气首先经过预处理去除粉尘等杂质，然后进入生物处理单元，微生物附着在填料表面，与废气中的有机物接触并将其分解。生物法具有处理成本低、对环境友好、无二次污染等优点，适合处理低浓度、生物可降解的橡胶废气；但其处理效率相对较低，反应速度慢，需要较大的占地面积和较长的停留时间来保证处理效果，对废气的温度、湿度和污染物浓度变化较为敏感。

（四）冷凝法

根据橡胶废气中各组分在不同温度下饱和蒸气压的差异，冷凝法通过降低废气温度，使气态污染物冷凝成液态，从而实现分离净化。通常采用多级连续冷却，如一级制冷将温度降至 0 - 5℃，处理水及 C5 或 C6 的冷凝；二级制冷至 - 30 - - 35℃，液化回收部分 C3 - C6 油气；三级制冷至 - 70 - - 75℃，液化回收轻烃。冷凝法能回收高纯度的有机液体，具有一定经济价值，尤其适用于溶剂回收行业；但制冷能耗大，运行成本较高，对于低浓度 VOCs 废气经济性较差，冷凝效果受废气组成、压力等因素影响较大，处理不完全时仍需后续净化处理。

三、综合处理案例分析

某大型橡胶制品厂，日产各类橡胶制品数十吨，废气产生量巨大，风量达到 50000m³/h，废气中 VOCs 浓度在 1500 - 2500mg/m³ 之间，含有多种复杂成分，且伴有强烈臭味。为有效治理废气，该厂采用了 “预处理 + 吸附浓缩 + 催化燃烧” 的综合处理方案。

首先，废气经过干式过滤器进行预处理，去除其中的粉尘颗粒，防止后续设备堵塞，过滤精度达到 3μm。接着，进入吸附浓缩单元，采用蜂窝活性炭作为吸附剂，废气在吸附塔内与活性炭充分接触，大部分 VOCs 被吸附，净化后的废气排放浓度可降至 200mg/m³ 以下。当活性炭吸附饱和后，利用热空气脱附，脱附温度为 180 - 220℃，脱附产生的高浓度有机废气送入催化燃烧装置。催化燃烧装置采用铂 - 钯双金属催化剂，废气在催化剂作用下，在 300 - 350℃的温度下迅速氧化分解，热回收率达到 85% 以上。

通过该综合处理方案，该厂废气排放口的 VOCs 浓度稳定在 50 - 80mg/m³ 之间，臭味基本消除，处理效率高达 97%，满足了当地严格的环保排放标准，同时通过回收热量和部分有机物质，降低了运行成本，实现了经济效益与环境效益的双赢。

随着环保要求的不断提高和橡胶行业的持续发展，橡胶废气处理技术将朝着更加高效、节能、环保的方向发展。一方面，研发新型吸附剂、催化剂，提高其性能和使用寿命，降低成本，将是技术突破的关键；另一方面，优化组合现有处理技术，开发智能化、自动化的废气处理系统，根据废气的实时成分和浓度动态调整处理工艺，以实现最佳处理效果和最低运行成本，也是未来的重要发展趋势。只有这样，橡胶行业才能在满足环保要求的同时，实现可持续发展，为经济社会的发展做出更大贡献。