Oprema za apsorpciju
Metoda apsorpcije koristi nisko{0}}hlapljiva ili ne-hlapljiva otapala za apsorpciju HOS-eva, naknadno ih odvajajući na temelju razlika u fizičkim svojstvima HOS-eva i apsorbenta.
VOC-nakrcani plin ulazi u apsorpcijski toranj s dna; dok se diže, dolazi u protu-kontakt s apsorbentom koji teče s vrha tornja. Pročišćeni plin se zatim ispušta s vrha tornja. Apsorbent, sada napunjen HOS-evima, prolazi kroz izmjenjivač topline prije ulaska na vrh tornja za skidanje, gdje dolazi do desorpcije u uvjetima povišene temperature (više od temperature apsorpcije) ili smanjenog tlaka (niže od tlaka apsorpcije). Desorbirani apsorbent se kondenzira preko kondenzatora otapala i vraća u apsorpcijski toranj. Desorbirani VOC plin prolazi kroz kondenzator i separator plin-tekućine, izlazeći iz tornja za uklanjanje kao relativno čisti VOC tok spreman za obnavljanje i ponovnu upotrebu. Ovaj je postupak-prikladan za pročišćavanje plinskih struja koje karakteriziraju visoke koncentracije HOS-a i niske temperature; u drugim okolnostima potrebne su odgovarajuće prilagodbe procesa.
Adsorpcijska oprema
Kada se tekućinska smjesa tretira korištenjem poroznih čvrstih materijala, jedna ili više komponenti unutar tekućine može biti zahvaćena-i koncentrirana na-čvrstoj površini; ova pojava je poznata kao adsorpcija. U kontekstu obrade otpadnog plina putem adsorpcije, ciljne tvari su plinoviti zagađivači, koji čine proces adsorpcije plina-krute tvari. Plinovite komponente koje se adsorbiraju nazivaju se *adsorbati*, dok se porozni čvrsti materijal naziva *adsorbent*.
Nakon što čvrsta površina adsorbira adsorbat, dio adsorbiranog materijala može se naknadno odvojiti od površine adsorbensa; ovaj fenomen je poznat kao desorpcija. Međutim, nakon što je proces adsorpcije trajao neko vrijeme, nakupljanje adsorbata na površini uzrokuje značajno smanjenje kapaciteta adsorpcije, čime ne ispunjava zahtjeve za učinkovito pročišćavanje. U ovom trenutku moraju se primijeniti posebne mjere za desorpciju nakupljenog materijala iz adsorbensa, čime se vraća njegov adsorpcijski kapacitet; ovaj proces se naziva *regeneracija adsorbensa*. Posljedično, u praktičnim primjenama adsorpcijskog inženjeringa, ciklički proces-koji uključuje adsorpciju, regeneraciju i kasniju adsorpciju-koristi se za učinkovito uklanjanje onečišćujućih tvari iz otpadnog plina dok se istovremeno obnavljaju vrijedne komponente sadržane u struji plina.
Oprema za pročišćavanje
Metode-temeljene na izgaranju vrlo su učinkovite za obradu tokova otpadnih plinova koji sadrže visoke koncentracije HOS-eva i spojeva neugodnog mirisa. Temeljni princip uključuje korištenje viška zraka za sagorijevanje tih nečistoća; većina tih tvari se pritom pretvara u ugljični dioksid i vodenu paru, koji se zatim mogu sigurno ispustiti u atmosferu. Međutim, kod obrade organskih spojeva koji sadrže klor ili sumpor, produkti izgaranja uključuju HCl ili SO2; posljedično, plinovi nakon-izgaranja zahtijevaju daljnju obradu.
Oprema za kontrolu onečišćenja
Plazma je plin u ioniziranom stanju. Izraz "plazma" skovao je američki znanstvenik Irving Langmuir 1927. dok je proučavao fenomene pražnjenja u živinim parama pod uvjetima niskog-tlaka. Plazma se sastoji od ogromnog broja elektrona, neutralnih atoma, atoma u pobuđenom-stanju, fotona i slobodnih radikala; međutim, ukupni negativni naboj elektrona i ukupni pozitivni naboj iona moraju se uravnotežiti, što rezultira ukupnom električnom neutralnošću-to je karakteristika koja definira "plazmu". Plazma pokazuje vodljiva svojstva i reagira na elektromagnetska polja na načine koji se značajno razlikuju od krutina, tekućina i plinova; zbog toga se često nazivaju "četvrtim agregatnim stanjem". Na temelju svog stanja, temperature i gustoće iona, plazme se obično klasificiraju u dvije kategorije: plazma visoke-temperature i plazma niske-temperature (uključujući toplinsku plazmu i hladnu plazmu). Visok{11}}plazme visoke temperature posjeduju stupanj ionizacije koji se približava jedinici, a temperature svih sastavnih čestica gotovo su identične, što dovodi sustav u stanje termodinamičke ravnoteže; prvenstveno se koriste u istraživanjima koja uključuju kontrolirane reakcije termonuklearne fuzije. Nisko{13}}temperaturne plazme, nasuprot tome, postoje u stanju termodinamičke ne-ravnoteže, pri čemu se temperature različitih sastavnih čestica razlikuju. Konkretno, temperatura elektrona (Te) znatno je viša od temperature iona (Ti)-često prelazi 10^4 K-dok temperature iona i neutralnih čestica mogu ostati relativno niske, u rasponu od 300 do 500 K. Plazma nastala općim procesima plinskog pražnjenja spada u kategoriju plazme niske-temperature.
Od 2013. godine istraživanje temeljnih mehanizama nisko{1}}temperaturne plazme sugerira da su njihovi učinci primarno rezultat neelastičnih sudara među česticama. Plazma niske-temperature bogata je elektronima, ionima, slobodnim radikalima i molekulama u-pobuđenom stanju. Elektroni visoke-energije sudaraju se s molekulama plina (ili atomima), prenoseći svoju kinetičku energiju u unutarnju energiju molekula (ili atoma) osnovnog{7}}stanja; ovaj proces pokreće kaskadu reakcija-uključujući ekscitaciju, disocijaciju i ionizaciju-čime se molekule dovode u aktivirano stanje. S jedne strane, ovaj proces cijepa molekularne veze unutar plina, stvarajući jednostavnije molekule i krute čestice; s druge strane, proizvodi slobodne radikale-kao što su •OH i H2O2-kao i ozon (O3), vrlo snažno oksidacijsko sredstvo. U cijelom ovom procesu, visoko{18}}energijski elektroni igraju odlučujuću ulogu, dok toplinsko gibanje iona doprinosi samo sekundarnom ili pomoćnom učinku. Pod atmosferskim tlakom, visoko ne{19}}ravnotežna plazma koju stvara plinsko pražnjenje ima temperaturu elektrona-obično u rasponu od nekoliko tisuća Celzijevih stupnjeva-što je daleko više od temperature plina (koja ostaje blizu sobne temperature ili oko 100 stupnjeva). Različite vrste kemijskih reakcija mogu se dogoditi unutar ove ne-ravnotežne plazme; ove reakcije prvenstveno određuju čimbenici kao što su prosječna energija elektrona, gustoća elektrona, temperatura plina, koncentracija opasnih molekula plina i ukupni sastav plina. Ova sposobnost nudi održivu alternativu za olakšavanje reakcija koje zahtijevaju visoke aktivacijske energije-kao što je uklanjanje dugotrajnih zagađivača u atmosferi-i također omogućuje obradu struja plina koje karakteriziraju niske koncentracije onečišćivača, velike brzine protoka i velike volumetrijske brzine protoka (npr. struje koje sadrže hlapljive organske spojeve ili zagađivače koji sadrže sumpor).
Najčešća metoda za stvaranje plazme je plinsko pražnjenje. Plinsko pražnjenje odnosi se na proces u kojem određeni mehanizam uzrokuje ionizaciju-odvajanja-elektrona od atoma ili molekule plina. Rezultirajući plinoviti medij naziva se "ionizirani plin"; ako je ovaj ionizirani plin generiran vanjskim električnim poljem i održava vodljivu struju, fenomen se posebno naziva "plinsko pražnjenje". Na temelju osnovnog mehanizma pražnjenja, prirode plinskog medija i izvora energije te geometrije elektroda, plazma s plinskim pražnjenjem općenito se klasificira u sljedeće kategorije: ① Tijajuće pražnjenje; ② Dielektrično barijerno pražnjenje (DBD); ③ Radio{5}}pražnjenje (RF); i ④ mikrovalno pražnjenje. Bez obzira na specifičan oblik generiranja plazme koji se koristi, visoko{7}}pražnjenje je uvijek potrebno. Ovaj zahtjev stvara potencijalni rizik od električnog luka ili iskrenja, što može biti opasno-što predstavlja značajnu zabrinutost s obzirom na to da sanacija plinovitih zagađivača obično zahtijeva rad pod atmosferskim tlakom.
Oprema za fotokatalizu i biopročišćavanje
Fotokataliza je napredna tehnologija reakcije dizajnirana za rad na sobnoj temperaturi. Fotokatalitička oksidacija omogućuje potpunu pretvorbu organskih zagađivača prisutnih u vodi, zraku i tlu u ne-toksične i bezopasne proizvode na sobnoj temperaturi. Nasuprot tome, tradicionalne tehnologije spaljivanja na visokim-temperaturama zahtijevaju ekstremno visoke temperature za učinkovito uništavanje zagađivača; čak i konvencionalne metode katalitičke oksidacije obično zahtijevaju temperature koje dosežu nekoliko stotina Celzijevih stupnjeva.
Teoretski, pod uvjetom da je svjetlosna energija koju apsorbira poluvodič jednaka ili veća od njegove energije zabranjenog pojasa, on posjeduje dovoljno energije za pobuđivanje i generiranje parova elektrona-rupa; posljedično, takav poluvodič potencijalno može poslužiti kao fotokatalizator. Uobičajeni primjeri jedno-složenih fotokatalizatora uključuju razne metalne okside i sulfide-kao što su TiO₂, ZnO, ZnS, CdS i PbS. Svaki od ovih katalizatora nudi različite prednosti za specifične reakcije i može se odabrati prema potrebi u praktičnim istraživanjima. Na primjer, poluvodič CdS posjeduje relativno usku energiju zabranjenog pojasa, koja je dobro usklađena s bliskim-ultraljubičastim područjem sunčevog spektra, čime se omogućuje učinkovito korištenje prirodne svjetlosne energije; međutim, osjetljiv je na fotokoroziju, što rezultira ograničenim vijekom trajanja. Nasuprot tome, TiO2 pokazuje superiornu ukupnu izvedbu i stoji kao najkorišteniji i opsežno proučavani jedno-fotokatalizator.
