作為細顆粒物（PM2.5）和臭氧（O3）形成的重要前體物，VOCs在一定條件下也會對氣候變化產(chǎn)生影響。因此，近年來，國家對VOCs的重視程度也越來越高，在出臺一系列強有力的法律法規(guī)后，京津冀及周邊地區(qū)、長三角地區(qū)等的PM2.5污染已有改善明顯，但是與以往相比，PM2.5濃度仍處于高位。與此同時，在京津冀等重點區(qū)域，VOCs仍然是現(xiàn)階O3污染生成的主要因素之一。2017年，原環(huán)境保護部等部門聯(lián)合發(fā)布了《關于印發(fā)〈“十三五”揮發(fā)性有機物污染防治工作方案〉的通知》（環(huán)大氣〔2017〕121號），文件要求，到2020年，實施重點地區(qū)、重點行業(yè)VOCs污染減排總量下降10%，尤其是橡膠等VOCs排放重點行業(yè)，在有必要的情況下，人們要結合環(huán)境空氣質(zhì)量季節(jié)性變化特征，研究制定行業(yè)生產(chǎn)調(diào)控措施。

1橡膠工業(yè)VOCs

橡膠廣泛用于制造輪胎、膠管、膠帶和電纜等產(chǎn)品，是我國國民經(jīng)濟的重要基礎產(chǎn)業(yè)之一。但是，煉膠過程中如纖維織物浸膠、烘干、壓延和硫化都會產(chǎn)生VOCs，此外，在配料和存放時，樹脂、溶劑及其他揮發(fā)性有機物也會產(chǎn)生有機廢氣。橡膠工業(yè)產(chǎn)生的廢氣排放量大，污染成分復雜，非甲烷總烴含量高，惡臭成分會對周邊環(huán)境成嚴重污染。大氣環(huán)境的改善迫在眉睫，總量減排勢在必行。

2橡膠工業(yè)VOCs治理技術

橡膠工業(yè)產(chǎn)生廢氣的主要來源包括密煉、硫化以及壓延等過程，不同工藝車間產(chǎn)生的廢氣成分及濃度也存在一定的差異。

目前，橡膠工業(yè)VOCs的治理方法包括低溫等離子技術、吸附-回收技術、冷凝-除霧-催化氧化法、熱氧化技術、沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮-RTO協(xié)同技術以及低溫等離子體-光催化協(xié)同技術等。

2.1低溫等離子技術

低溫等離子技術通過電離產(chǎn)生的活性粒子和廢氣中的污染物產(chǎn)生作用，以達到分解污染物的目的。趙忠林等以甲苯等代表性有機廢氣為研究對象，發(fā)現(xiàn)在凈化300min時，凈化率均達到90%。吳蕭等則通過介質(zhì)阻擋放電低溫等離子體技術處理VOCs，降解率可達99%，降解效果還與電壓和氣速有關，如果氣速從300L/h下降到100L/h，則降解率從78%提高到97%。

雖然低溫等離子體技術具有獨特的性能，被認為是處理VOCs的有效方法，但是其通常只適用于大風量、低濃度的有機廢氣處理，對高濃度有機廢氣的處理效果并不理想。

2.2吸附回收法

吸附回收法是利用活性炭吸附廢氣中的有機物，其原理是當有機廢氣的吸附量達到飽和，利用水蒸汽進行脫附冷凝，以達到回收部分有機物的目的。目前，根據(jù)內(nèi)部結構，常用的活性炭主要分為顆?；钚蕴亢突钚蕴坷w維，由于活性炭纖維具有非常高的比表面積和孔隙率，因此活性炭纖維吸附效果遠高于顆?；钚蕴俊埧∠阊芯堪l(fā)現(xiàn)，球形活性炭上VOC分子的氣體飽和吸附容量越大，吸附質(zhì)所需脫附時間越長，不同VOC分子的氣體回收難易還與活性炭的內(nèi)部結構、VOC分子本身物性和化性相關。此外，吸附和回收時的溫度、氣體濃度和氣體體積流率都對回收效率有比較大的影響，而且水蒸汽法要比熱空氣法脫附的效果好。不過，橡膠的VOCs中環(huán)己烷沸點較低，單一的吸附回收法無法回收環(huán)己烷，因此暫未發(fā)現(xiàn)單一活性炭吸附法在橡膠VOCs治理方面的成功案例。

2.3熱氧化法

根據(jù)燃燒溫度和輔助介質(zhì)的不同，熱氧化法主要分為蓄熱式燃燒法（RTO）和催化燃燒法（RCO），其主要原理是通過直接燃燒或添加催化劑進行燃燒，將有機廢氣氧化分解為CO2和H2O。

2.3.1蓄熱式燃燒法。

蓄熱式燃燒法（RTO）主要是將有機廢氣加熱到不低于760℃，使其氧化分解為二氧化碳和水，同時將產(chǎn)生的熱量存儲于蓄熱體，使蓄熱體升溫“蓄熱”，而這些蓄積的熱量可用于后續(xù)有機廢氣的預熱，從而節(jié)省廢氣升溫過程的燃料消耗，其間應控制廢氣中有機物的爆炸下限在25%以內(nèi)。RTO處理法基本可以把非甲烷總烴轉(zhuǎn)化為CO2和H2O。但是，根據(jù)防火規(guī)范要求，此方法需要的安全間距較大，在高溫環(huán)境中，可能會產(chǎn)生氮氧化物等二次污染，需要嚴格控制反應條件。當處理廢氣濃度較低時，燃料消耗較大，導致運行費用較高。

2.3.2催化氧化燃燒法。

催化氧化燃燒法主要應用于VOCs濃度廢氣變化大且濃度高的工況，它主要是利用催化劑（溫度保持在250～500℃）使VOCs中的非甲烷總烴等有害物發(fā)生氧化反應，生成水和二氧化碳等無害物質(zhì)，同時產(chǎn)生大量熱量。這些熱量可以用來預熱反應器進口的廢氣，從而實現(xiàn)熱量重復利用，降低能耗成本。當廢氣含有能夠引起催化劑中毒的硫、鹵素有機化合物時，不宜采用催化燃燒法，因此是否使用催化氧化燃燒法，人們需要考慮廢氣主要成分。

2.4冷凝-除霧-催化氧化法

橡膠工業(yè)產(chǎn)生的VOCs具有排放量大、污染物濃度的特點，廢氣中一般含環(huán)己烷等有機廢氣，使用傳統(tǒng)單一的吸附回收法無法高效治理環(huán)己烷。趙磊等采用冷凝-除霧-催化氧化法治理橡膠生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的尾氣，冷凝技術利用氣態(tài)污染物具有不同的飽和蒸氣壓，通過降低溫度或加大壓力，使VOCs冷凝從氣體中分離出來，再借助不同的冷凝溫度實現(xiàn)污染物的逐步分離。經(jīng)過處理排放的廢氣，其非甲烷總烴濃度最高也僅有16.25mg/m3，甚至未檢出，遠低于國家規(guī)定的標準，總烴處理效率達到99.7%。此項技術已成功在中國石化燕山石化公司推廣應用，廢氣排放濃度均低于20mg/m3。

該方法可實現(xiàn)有機溶劑的回收，同時可處理多種混合成分的有機廢氣，適用于高濃度的廢氣處理。沸點較低的物質(zhì)不適用這種方式，當廢氣濃度較低時，處理效果不好。

2.5沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮-RTO協(xié)同技術

橡膠工業(yè)VOCs廢氣成分復雜，在實際工況應用中，僅靠單一的治理技術往往難以達到有機廢氣治理的要求。目前，越來越多的VOCs治理方案開始采取多技術協(xié)同治理工藝，不僅可以滿足廢氣處理排放要求，還可以降低廢氣處理設備的運行費用。

例如，當處理大風量、低濃度、低溫度的有機廢氣時，直接燃燒會消耗大量燃料，將大幅增加設備運行成本，這時可采用沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮+RTO協(xié)同技術。橡膠有機廢氣先通過沸石濃縮轉(zhuǎn)輪的吸附區(qū)被吸附，轉(zhuǎn)輪每小時持續(xù)以一定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，同時將吸附的VOCs傳送至脫附區(qū)，脫附后的沸石轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)至吸附區(qū)，持續(xù)吸附VOCs，脫附后的高濃度小風量有機廢氣送至RTO焚燒爐中，燃燒后轉(zhuǎn)化成二氧化碳及水蒸氣排放至大氣中。這樣大大減少了后續(xù)焚燒的氣流量和RTO設備的體積，增加了單位時間內(nèi)VOCs自身的燃燒熱量。與同樣條件下使用的單一蓄熱式燃燒系統(tǒng)相比，沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮-RTO協(xié)同技術具有占地少、易操作、能耗低等特點，極大地降低了設備投資和運行費用。

編輯：李丹