Absorpčné vybavenie
Absorpčná metóda využíva nízko{0}}prchavé alebo neprchavé rozpúšťadlá na absorpciu VOC a následne ich oddeľuje na základe rozdielov vo fyzikálnych vlastnostiach VOC a absorbentu.
Plyn s obsahom VOC-vstupuje do absorpčnej veže zdola; ako stúpa, prichádza do protiprúdu{1}}kontaktu s absorbentom prúdiacim z vrchu veže. Vyčistený plyn sa potom vypustí z vrcholu veže. Absorbent, teraz naplnený VOC, prechádza cez výmenník tepla pred vstupom do hornej časti stripovacej veže, kde dochádza k desorpcii za podmienok zvýšenej teploty (vyššej ako absorpčná teplota) alebo zníženého tlaku (nižšieho ako absorpčný tlak). Desorbovaný absorbent kondenzuje cez kondenzátor rozpúšťadla a vracia sa do absorpčnej veže. Desorbovaný plyn VOC prechádza cez kondenzátor a separátor kvapalín-plynu a opúšťa stripovaciu vežu ako relatívne čistý prúd VOC pripravený na regeneráciu a opätovné použitie. Tento proces je-vhodný na čistenie prúdov plynu, ktoré sa vyznačujú vysokými koncentráciami VOC a nízkymi teplotami; za iných okolností sú potrebné vhodné úpravy procesu.
Adsorpčné zariadenia
Keď sa tekutá zmes upravuje pomocou poréznych pevných materiálov, jedna alebo viacero zložiek v tekutine môže byť zachytené-a koncentrovať sa na-pevnom povrchu; tento jav je známy ako adsorpcia. V súvislosti so spracovaním odpadových plynov adsorpciou sú cieľovými látkami plynné znečisťujúce látky, ktoré tvoria proces adsorpcie v plynnej-tuhej fáze. Adsorbované plynné zložky sa nazývajú *adsorbáty*, zatiaľ čo porézny pevný materiál sa nazýva *adsorbent*.
Akonáhle pevný povrch adsorbuje adsorbát, časť adsorbovaného materiálu sa môže následne oddeliť od povrchu adsorbentu; tento jav je známy ako desorpcia. Po určitom čase adsorpčného procesu však akumulácia adsorbátov na povrchu spôsobí výrazné zníženie kapacity adsorbentu, čím nespĺňa požiadavky na účinné čistenie. V tomto momente sa musia použiť špecifické opatrenia na desorbovanie nahromadeného materiálu z adsorbentu, čím sa obnoví jeho adsorpčná kapacita; tento proces sa označuje ako *regenerácia adsorbentu*. V dôsledku toho sa v praktických aplikáciách adsorpčného inžinierstva využíva cyklický proces-zahŕňajúci adsorpciu, regeneráciu a následnú adsorpciu-na efektívne odstraňovanie znečisťujúcich látok z odpadového plynu a súčasne získavanie cenných zložiek obsiahnutých v prúde plynu.
Zariadenie na čistenie
Metódy-založené na spaľovaní sú vysoko účinné pri čistení prúdov odpadových plynov obsahujúcich vysoké koncentrácie VOC a zapáchajúcich zlúčenín. Základný princíp zahŕňa využitie prebytku vzduchu na spálenie týchto nečistôt; väčšina týchto látok sa tak premení na oxid uhličitý a vodnú paru, ktoré potom možno bezpečne vypustiť do atmosféry. Pri spracovaní organických zlúčenín obsahujúcich chlór alebo síru však produkty spaľovania zahŕňajú HCl alebo SO2; v dôsledku toho si plyny po-spaľovaní vyžadujú ďalšiu úpravu.
Zariadenia na kontrolu znečistenia
Plazma je plyn v ionizovanom stave. Pojem „plazma“ zaviedol americký vedec Irving Langmuir v roku 1927 pri štúdiu výbojov v ortuťových parách v podmienkach nízkeho-tlaku. Plazma pozostáva z obrovského množstva elektrónov, neutrálnych atómov, atómov excitovaného-stavu, fotónov a voľných radikálov; celkový záporný náboj elektrónov a celkový kladný náboj iónov sa však musia vyrovnať, čo vedie k celkovej elektrickej neutralite-toto je definujúca charakteristika „plazmy“. Plazmy vykazujú vodivé vlastnosti a reagujú na elektromagnetické polia spôsobmi, ktoré sa výrazne líšia od pevných látok, kvapalín a plynov; z tohto dôvodu sa často označujú ako „štvrté skupenstvo hmoty“. Na základe ich stavu, teploty a hustoty iónov sú plazmy zvyčajne rozdelené do dvoch kategórií: vysokoteplotné plazmy a nízkoteplotné plazmy - (vrátane termálnych a studených plazm). Vysokoteplotné plazmy majú stupeň ionizácie blížiaci sa k jednotke a teploty všetkých zložiek sú takmer totožné, čím sa systém dostáva do stavu termodynamickej rovnováhy; tieto sa primárne využívajú vo výskume zahŕňajúcom reakcie riadenej termonukleárnej fúzie. Nízkoteplotné plazmy, naopak, existujú v stave termodynamickej nerovnováhy, kde sa teploty rôznych čiastočiek líšia. Konkrétne, teplota elektrónov (Te) je výrazne vyššia ako teplota iónov (Ti)-často presahujúca 10^4 K-, zatiaľ čo teploty iónov a neutrálnych častíc môžu zostať relatívne nízke, v rozmedzí od 300 do 500 K. Plazmy generované všeobecnými procesmi výboja plynu patria do kategórie nízkoteplotnej-plazmy.
Od roku 2013 výskum základných mechanizmov nízkoteplotnej plazmy naznačuje, že ich účinky sú primárne výsledkom nepružných zrážok medzi časticami. Nízkoteplotné plazmy sú bohaté na elektróny, ióny, voľné radikály a molekuly excitovaného-stavu. Elektróny s vysokou energiou sa zrážajú s molekulami plynu (alebo atómami), pričom svoju kinetickú energiu prenášajú na vnútornú energiu molekúl základného- stavu (alebo atómov); tento proces spúšťa kaskádu reakcií-vrátane excitácie, disociácie a ionizácie-, čím uvedie molekuly do aktivovaného stavu. Na jednej strane tento proces štiepi molekulárne väzby v plyne, čím vznikajú jednoduchšie molekuly a pevné častice; na druhej strane produkuje voľné radikály-ako •OH a H2O2-, ako aj ozón (O3), vysoko účinné oxidačné činidlo. V celom tomto procese zohrávajú rozhodujúcu úlohu elektróny s vysokou energiou, zatiaľ čo tepelný pohyb iónov prispieva len sekundárnym alebo pomocným účinkom. Pri atmosférickom tlaku má vysoko nerovnovážna plazma{19}}vytvorenú výbojom plynu teplotu elektrónov,-zvyčajne v rozsahu niekoľkých tisíc stupňov Celzia{23}}, ktorá je oveľa vyššia ako teplota plynu (ktorá zostáva blízko izbovej teploty alebo okolo 100 stupňov ). V tejto nerovnovážnej plazme môžu prebiehať rôzne typy chemických reakcií; tieto reakcie sú primárne určené faktormi, ako je priemerná energia elektrónov, hustota elektrónov, teplota plynu, koncentrácia nebezpečných molekúl plynu a celkové zloženie plynu. Táto schopnosť ponúka životaschopnú alternatívu na uľahčenie reakcií, ktoré si vyžadujú vysoké aktivačné energie,-ako je odstraňovanie perzistentných znečisťujúcich látok v atmosfére-a tiež umožňuje úpravu prúdov plynov charakterizovaných nízkymi koncentráciami znečisťujúcich látok, vysokými rýchlosťami prúdenia a veľkými objemovými prietokmi (napr. prúdy obsahujúce prchavé organické zlúčeniny alebo znečisťujúce látky obsahujúce síru).
Najbežnejšou metódou na generovanie plazmy je plynový výboj. Plynový výboj sa týka procesu, pri ktorom špecifický mechanizmus spôsobí, že elektrón sa ionizuje-oddelí- od atómu plynu alebo molekuly. Výsledné plynné médium sa nazýva "ionizovaný plyn"; ak je tento ionizovaný plyn generovaný vonkajším elektrickým poľom a udržiava vodivý prúd, tento jav sa špecificky označuje ako "výboj plynu". Na základe základného výbojového mechanizmu, povahy plynného média a zdroja energie a geometrie elektród sú plazmy s plynovým výbojom vo všeobecnosti klasifikované do nasledujúcich kategórií: ① Žiarivý výboj; ② výboj dielektrickej bariéry (DBD); ③ Rádio{5}}frekvenčný (RF) výboj; a ④ Mikrovlnný výboj. Bez ohľadu na použitú špecifickú formu generovania plazmy je vždy potrebný vysokonapäťový výboj. Táto požiadavka vytvára potenciálne riziko vzniku elektrického oblúka alebo iskrenia, čo môže byť nebezpečné-, čo je významný problém vzhľadom na to, že sanácia plynných znečisťujúcich látok zvyčajne vyžaduje prevádzku pri atmosférickom tlaku.
Zariadenia na fotokatalýzu a biočistenie
Fotokatalýza je pokročilá reakčná technológia navrhnutá na prevádzku pri teplote okolia. Fotokatalytická oxidácia umožňuje úplnú premenu organických znečisťujúcich látok prítomných vo vode, vzduchu a pôde na ne-toxické a neškodné produkty pri izbovej teplote. Na rozdiel od toho, tradičné technológie spaľovania pri vysokých{3}}teplotách vyžadujú extrémne vysoké teploty na účinné zničenie znečisťujúcich látok; dokonca aj konvenčné metódy katalytickej oxidácie zvyčajne vyžadujú teploty dosahujúce niekoľko stoviek stupňov Celzia.
Teoreticky, za predpokladu, že svetelná energia absorbovaná polovodičom je rovnaká alebo väčšia ako energia jeho zakázaného pásma, má dostatočnú energiu na vybudenie a generovanie párov elektrónových -dier; v dôsledku toho môže takýto polovodič potenciálne slúžiť ako fotokatalyzátor. Bežné príklady-jednozložkových fotokatalyzátorov zahŕňajú rôzne oxidy a sulfidy kovov-ako TiO₂, ZnO, ZnS, CdS a PbS. Každý z týchto katalyzátorov ponúka odlišné výhody pre špecifické reakcie a môže byť vybraný podľa potreby v praktickom výskume. Napríklad polovodičový CdS má relatívne úzku energiu pásma, ktorá sa dobre zhoduje s blízkou -ultrafialovou oblasťou slnečného spektra, čím umožňuje efektívne využitie prirodzenej svetelnej energie; je však náchylný na fotokoróziu, čo má za následok obmedzenú životnosť. Naproti tomu TiO2 vykazuje vynikajúci celkový výkon a predstavuje najpoužívanejší a najrozsiahlejšie študovaný jednozložkový fotokatalyzátor.
