橡胶制品生产过程中异味物质分析及相关处理工艺

橡胶制品生产过程中异味物质分析及相关处理工艺

党明江

四川省剑阁县

摘要：根据国际橡胶研究组织（IRSG）发布的数据显示，2019年全球橡胶使用量约5930万t，其中天然橡胶和合成橡胶的分别为2800万t和3130万t。如今橡胶制品已广泛应用于汽车制造、光学器械、医疗器械及家电等领域，因此对橡胶制品生产过程中的污染物的研究，尤其是针对异味废气的研究愈加重要。

关键词：橡胶；异味气体；处理工艺

引言：根据美国橡胶制造者协会对橡胶废气的研究成果，分析出常见种类橡胶制品生产过程中产生的异味废气主要来自于炼胶、硫化等工序，异味物质主要包括苯系物、酮类、二硫化碳等。橡胶制品企业常见的异味废气处理措施包括碱喷淋、光催化氧化及活性炭吸附等，通过橡胶制品企业对异味废气处理的实际效果进行分析，发现光催化氧化+活性炭吸附装置对橡胶制品企业异味气体的处理效果较为显著。

1工业用橡胶制品的种类及材料

橡胶制品是以橡胶为主要原料经过一系列加工制得成品的总称。橡胶制品的共同特点是具有特殊的高弹性，优异的耐磨、减震、绝缘和密封等性能。橡胶工业生产的橡胶制品，种类和规格繁多。当前，橡胶制品还没有统一的科学分类，习惯上分为轮胎、工业制品和生活卫生用品。橡胶制品应用广泛，按照用途来分，通常分为工业用和民用两大类。工业用橡胶制品主要有：轮胎、胶带、胶管、胶板、胶布及胶布制品、密封件、减震件、胶乳制品、硬质橡胶制品、橡胶绝缘制品、胶辊以及橡胶衬里等。橡胶制品的材料有如下种类。

1. 通用橡胶：是指部分或全部代替天然橡胶使用的胶种，如丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶等，主要用于制造轮胎和一般工业橡胶制品。通用橡胶的需求量很大，是合成橡胶的主要品种。、

2. 丁苯橡胶（SBR)：又称聚苯乙烯丁二烯共聚物。其物理机构性能、加工性能及制品的使用性能接近于天然橡胶，有些性能如耐磨、耐热、耐老化及硫化速度较天然橡胶更为优良，可与天然橡胶及多种合成橡胶并用，广泛用于轮胎、胶带、胶管、电线电缆、医疗器具及各种橡胶制品的生产等领域，是最大的通用合成橡胶品种，有乳聚丁苯橡胶、溶聚丁苯橡胶和热塑性橡胶（SBS），也是最早实现工业化生产的橡胶品种之一。

3. 顺丁橡胶：是顺式-1，4-聚丁二烯橡胶的简称，顺丁橡胶是由丁二烯聚合而成的结构规整的合成橡胶，其顺式结构含量在95%以上。根据催化剂的不同，可分成镍系、钴系、钛系和稀土系（钕系）顺丁橡胶。顺丁橡胶是仅次于丁苯橡胶的第二大合成橡胶。与天然橡胶和丁苯橡胶相比，硫化后具有特别优异的耐寒性、耐磨性和弹性，还具有较好的耐老化性能。顺丁橡胶绝大部分用于生产轮胎，少部分用于制造耐寒制品、缓冲材料以及胶带、胶鞋等。还可以制造缓冲材料及各种胶鞋、胶布、胶带和海绵胶等，易与天然橡胶、氯丁橡胶或丁腈橡胶并用。顺丁橡胶的缺点是抗撕裂性能较差，抗湿滑性能不好。

4. 异戊橡胶：是聚异戊二烯橡胶的简称，采用溶液聚合法生产。最接近天然橡胶，而耐水性，电绝缘性超过天然橡胶。全名为顺-1，4-聚异戊二烯橡胶。由异戊二烯制得的高顺式(顺-1，4含量为92～97％)合成橡胶，因其结构和性能与天然橡胶近似，故又称合成天然橡胶。异戊橡胶与天然橡胶一样，具有良好的弹性和耐磨性，优良的耐热性和较好的化学稳定性。异戊橡胶生胶强度显著低于天然橡胶，但质量均一性、加工性能等优于天然橡胶。可制造载重轮胎和越野轮胎，还可以用于生产各种橡胶制品。它是一种综合性能很好的通用合成橡胶。但它的生胶强度、粘着性、加工性能以及硫化胶的抗撕裂强度、耐疲劳性等均稍低于天然橡胶。

2. 橡胶中异味气体种类

橡胶制品生产过程中主要涉及橡胶的炼胶、压延、硫化等工序，根据相关研究显示橡胶制品生产过程中产生的废气约60%的含量均为异味废气，同时这类废气具有产气量大、温度较高、成分较复杂、但浓度相对较低、呈恶臭味等特点，给工厂内员工及周边居民的身体健康造成一定危害。根据调查显示近年来，橡胶制品企业因异味气体的排放，导致环保投诉的情况日益增加[1]。研究显示，异味气体会给人带来嗅觉上的不适，同时会使人产生恶心、心情烦躁的现象，进一步导致失眠、厌食、记忆力下降、心血管疾病等产生。随着人们对生活质量的要求提高，异味气体污染已成为当前反应最强烈的环境问题之一，因此橡胶制品项目环评中对异味气体进行详细分析并提出可行的处理措施非常必要。目前，国内鲜少对橡胶制品生产过程中排放的异味气体进行研究，导致环评机构在进行橡胶制品类环境影响评价时对异味气体分析及源强计算缺乏理论依据和实测数据佐证，导致生态环境管理部门对橡胶制品企业的后续环境监管带来了一系列问题。

3异味气体处理方法

橡胶中产生的异味气体，除二硫化碳外，主要为有机物质。常见的异味气体处理方法主要分为：化学除臭法、物化除臭法和生物除臭法等几类。

1. 化学除臭法：通过添加化学药剂，使之与异味气体发生反应，从而达到除臭的目的。目前橡胶行业企业中用的较多的有光催化氧化法，催化剂吸收紫外线后产生电子和正穴，将异味物质氧化分解为CO2、H2O等无机小分子，达到除臭的目的。

2. 物化除臭法：目前普遍应用的物化除臭法是吸附法及碱喷淋法。吸附法常用的吸附剂有活性炭，利用活性炭能吸附臭气物质。活性炭吸附技术也是橡胶制品企业治理异味气体使用的最多的一种处理方式。碱喷淋法利用碱性吸收液与废气成分发生物理溶解或化学反应，达到去除废气中污染成分的目的。

3. 生物除臭法：是通过微生物的生理代谢将具有异味的物质转化，达到除臭的目的。因为微生物只能利用溶解于水的物质，所以异味物质首先需要溶解在水中，再转移到微生物体内，通过微生物的代谢活动降解[8]。橡胶制品生产过程中产生的异味气体多为难溶或不溶于水的物质，因此橡胶制品企业较少采用生物除臭法处理废气。

3环保橡胶制品的监测及控制措施

现阶段环保橡胶制品监测及控制措施主要包括以下方面：

1. 建立完善的监测及控制制度，并以制度为基础，规范环保橡胶制品监测及控制行为，保证其工作开展的规范性和质量。

2. 加强原材料环保安全监管。使用X射线荧光光谱分析法对进厂原材料进行安全监测，保证原材料环保安全性的同时，避免原材料发生交叉污染。橡胶助剂中或多或少含有一定量的铅元素和汞元素，可选用纳米碳酸钙、硫酸钡等助剂，对橡胶助剂中的铅汞元素进行中和，减轻其对环境的污染。

3. 特殊材料重点监测。氧化锌是环保问题较为严重的橡胶助剂，市场价格较为昂贵，市场中假冒伪劣的情况时有发生。在环保橡胶制品监测及控制工作中，需要注重对氧化锌特殊材料的重点监测，充分保证氧化锌材料的真实性，避免假冒伪劣产品的流入。

4. 环保替代品使用及化合物控制。特定胺是一种致癌的芳胺，在进行橡胶制品生产时可增加替代品的使用，例如用不含特定胺的黄色着色剂来替代永固黄，从而减少有害物质对人体和环境的影响。

结束语：橡胶制品制造过程中产生异味气体的工序主要为混炼及硫化等，产生的异味气体主要包括1，3-丁二烯、2-丁酮、乙腈、丙烯腈、苯、二氯甲烷、二甲苯、甲苯、二硫化碳、乙苯等。橡胶制品行业主要选取光催化氧化、碱喷淋及活性炭吸附等方式处理异味废气，根据橡胶制品企业实测数据可知光催化氧化、碱喷淋及活性炭吸附对异味气体的处理效果较为显著，碱喷淋塔在对橡胶生产过程中产生的二硫化碳具有较好的去除效果。

参考文献：

[1].2019年1～9月橡胶用原材料及橡胶制品进出口情况[J].中国橡胶,2019,35(12):60-62.

2. 方卫国.橡胶制品在污水工程中的应用[J].建设科技,2019(23):64-67.

3. 吴波.橡胶制品硫化废气的收集及处理探讨[J].绿色科技,2019(22):121-124.

4. 赵敏.一种四丙氟橡胶材料扶正器及其生产工艺[J].橡胶工业,2018,65(12):1418.

5. 万力橡胶轮胎研究院检测中心[J].广州化工,2018,46(24):14.

2. 李玲玲.某特种橡胶制品公司职业病危害现状评价[J].中国卫生工程学,2018,17(06):844-846.

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