Abszorpciós berendezések
Az abszorpciós módszer alacsony-illékony vagy nem -illékony oldószereket használ a VOC-ok felszívódására, majd a VOC-k és az abszorbens fizikai tulajdonságainak különbségei alapján elkülöníti őket.
VOC{0}}töltött gáz alulról jut be az abszorpciós toronyba; ahogy felemelkedik, ellenáramú-kontaktusba kerül a torony tetejéről beáramló abszorbenssel. A tisztított gáz ezután kiürül a torony tetejéről. Az immár illékony szerves vegyületekkel terhelt abszorbens egy hőcserélőn halad át, mielőtt belép a sztrippelőtorony tetejére, ahol a deszorpció megemelt hőmérséklet (magasabb, mint az abszorpciós hőmérséklet) vagy csökkentett nyomás (alacsonyabb, mint az abszorpciós nyomás) körülményei között megy végbe. A deszorbeált abszorbenst egy oldószerkondenzátoron keresztül kondenzálják és visszavezetik az abszorpciós toronyba. A deszorbeált VOC-gáz egy kondenzátoron és egy gáz{6}}folyadékleválasztón halad át, és viszonylag tiszta VOC-áramként távozik a leválasztó toronyból, amely készen áll a visszanyerésre és újrafelhasználásra. Ez az eljárás jól-alkalmas a magas VOC-koncentrációval és alacsony hőmérséklettel jellemezhető gázáramok tisztítására; egyéb körülmények között a folyamat megfelelő módosítására van szükség.
Adszorpciós berendezések
Amikor egy folyékony keveréket porózus szilárd anyagokkal kezelnek, a folyadékban lévő egy vagy több komponens megfoghatja a szilárd felületet, és a szilárd felületre koncentrálódhat; ezt a jelenséget adszorpciónak nevezik. A füstgáz adszorpcióval történő kezelésével összefüggésben a célanyagok gáz-halmazállapotú szennyező anyagok, amelyek egy gáz-szilárd adszorpciós folyamatot alkotnak. Az adszorbeálandó gáznemű komponenseket *adszorbátumoknak*, míg a porózus szilárd anyagokat *adszorbensnek* nevezzük.
Miután a szilárd felület adszorbeálta az adszorbeált anyagot, az adszorbeált anyag egy része ezt követően leválhat az adszorbens felületről; ezt a jelenséget deszorpciónak nevezik. Azonban, miután az adszorpciós folyamat egy ideig lezajlott, az adszorbátumok felhalmozódása a felületen az adszorbens kapacitásának jelentős csökkenését okozza, így nem felel meg a hatékony tisztítás követelményeinek. Ezen a ponton speciális intézkedéseket kell alkalmazni az adszorbensből felhalmozódott anyag deszorpciójára, ezáltal helyreállítva annak adszorpciós képességét; ezt a folyamatot *adszorbens regenerációnak* nevezik. Következésképpen a gyakorlati adszorpciós mérnöki alkalmazásokban egy ciklikus folyamatot-, amely adszorpciót, regenerációt és ezt követő adszorpciót- foglal magában, hogy hatékonyan eltávolítsák a szennyező anyagokat a füstgázból, miközben egyidejűleg visszanyerik a gázáramban lévő értékes összetevőket.
Tisztító berendezések
Az égetésen{0}} alapuló módszerek rendkívül hatékonyak a magas koncentrációjú illékony szerves vegyületeket és kellemetlen szagú vegyületeket tartalmazó füstgázáramok kezelésére. Az alapelv magában foglalja a levegő feleslegének felhasználását ezen szennyeződések elégetésére; ezeknek az anyagoknak a többsége ezáltal szén-dioxiddá és vízgőzné alakul, amelyek azután biztonságosan kibocsáthatók a légkörbe. A klórt vagy ként tartalmazó szerves vegyületek feldolgozásakor azonban az égéstermékek közé tartozik a HCl vagy a SO2; következésképpen az égés utáni-gázok további kezelést igényelnek.
Szennyezés-ellenőrző berendezések
A plazma ionizált állapotú gáz. A "plazma" kifejezést Irving Langmuir amerikai tudós alkotta meg 1927-ben, amikor a higanygőz kisülési jelenségeit tanulmányozta alacsony nyomású körülmények között. A plazma hatalmas számú elektronból, semleges atomból, gerjesztett-állapotú atomokból, fotonokból és szabad gyökökből áll; azonban az elektronok teljes negatív töltésének és az ionok teljes pozitív töltésének ki kell egyensúlyoznia, ami általános elektromos semlegességet eredményez -ez a "plazma" meghatározó jellemzője. A plazmák vezető tulajdonságokat mutatnak, és olyan módon reagálnak az elektromágneses mezőkre, amelyek jelentősen eltérnek a szilárd anyagoktól, folyadékoktól és gázoktól; emiatt gyakran „az anyag negyedik halmazállapotának” nevezik őket. Állapotuk, hőmérsékletük és ionsűrűségük alapján a plazmákat jellemzően két kategóriába sorolják: magas-hőmérsékletű plazmák és alacsony-hőmérsékletű plazmák (beleértve a termikus és hideg plazmákat is). A magas hőmérsékletű plazmák ionizációs foka megközelíti az egységet, és az összes részecske hőmérséklete közel azonos, ami a rendszert termodinamikai egyensúlyi állapotba hozza; ezeket elsősorban a szabályozott termonukleáris fúziós reakciókkal kapcsolatos kutatásokban használják. Az alacsony hőmérsékletű plazmák ezzel szemben termodinamikai nem{14}}egyensúlyi állapotban léteznek, ahol a különböző alkotórészecskék hőmérséklete eltérő. Pontosabban, az elektronhőmérséklet (Te) lényegesen magasabb, mint az ionhőmérséklet (Ti)-gyakran meghaladja a 10^4 K-értéket, miközben az ionok és a semleges részecskék hőmérséklete viszonylag alacsony maradhat, 300 és 500 K között. Az általános gázkisülési folyamatok során keletkező plazmák az alacsony hőmérsékletű plazma3}}}alacsony hőmérsékletű{{2 kategóriájába tartoznak.
2013-ban az alacsony hőmérsékletű plazmák mögött meghúzódó mechanizmusok kutatása azt sugallja, hogy hatásaik elsősorban a részecskék közötti rugalmatlan ütközések következményei. Az alacsony hőmérsékletű plazmák elektronokban, ionokban, szabad gyökökben és gerjesztett-állapotú molekulákban gazdagok. A nagy-energiájú elektronok gázmolekulákkal (vagy atomokkal) ütköznek, mozgási energiájukat átadva az alapállapotú molekulák (vagy atomok) belső energiájába; ez a folyamat reakciók sorozatát indítja el, -beleértve a gerjesztést, a disszociációt és az ionizációt,-és ezáltal a molekulák aktivált állapotba kerülnek. Egyrészt ez a folyamat felhasítja a molekuláris kötéseket a gázon belül, egyszerűbb molekulákat és szilárd részecskéket hozva létre; másrészt szabad gyököket, -például •OH-t és H2O2-t{16}}, valamint ózont (O3) termel, amely rendkívül erős oxidálószer. Ebben az egész folyamatban a nagy-energiájú elektronok játsszák a döntő szerepet, míg az ionok hőmozgása csak másodlagos vagy segédhatásként járul hozzá. Légköri nyomáson a gázkisülés által generált, erősen nem-egyensúlyi állapotú plazma elektronhőmérséklete-jellemzően több ezer Celsius-fok{23}}tartományba esik, ami jóval magasabb, mint a gáz hőmérséklete (amely szobahőmérséklet közelében, vagy 100 fok körül marad). Különféle kémiai reakciók léphetnek fel ebben a nem{25}}egyensúlyi plazmában; ezeket a reakciókat elsősorban olyan tényezők határozzák meg, mint az átlagos elektronenergia, az elektronsűrűség, a gáz hőmérséklete, a veszélyes gázmolekulák koncentrációja és a gáz általános összetétele. Ez a képesség életképes alternatívát kínál a nagy aktiválási energiát igénylő reakciók elősegítésére,-például a légkörben makacs szennyeződések eltávolítására-, valamint lehetővé teszi az alacsony szennyezőanyag-koncentrációval, nagy áramlási sebességgel és nagy térfogatáramokkal jellemezhető gázáramok kezelését (pl. illékony szerves szennyező anyagokat vagy ként tartalmazó áramlások).
A plazma előállításának legáltalánosabb módja a gázkisülés. A gázkisülés olyan folyamatra utal, amelyben egy meghatározott mechanizmus hatására egy elektron ionizálódik -leválik- egy gázatomról vagy molekuláról. A keletkező gáznemű közeget "ionizált gáznak" nevezik; ha ezt az ionizált gázt külső elektromos tér hozza létre, és vezetőképes áramot tart fenn, a jelenséget kifejezetten "gázkisülésnek" nevezik. A mögöttes kisülési mechanizmus, a gázközeg és az áramforrás jellege, valamint az elektródák geometriája alapján a gázkisüléses plazmákat nagy vonalakban a következő kategóriákba sorolják: ① Glow Discharge; ② Dielektromos gátkisülés (DBD); ③ Rádió{5}}frekvenciás (RF) kisülés; és ④ Mikrohullámú kisütés. Az alkalmazott plazmagenerálás konkrét formájától függetlenül mindig nagyfeszültségű kisülésre van{7}} szükség. Ez a követelmény potenciális elektromos ívképződés vagy szikraképződés kockázatát hordozza magában, ami veszélyes lehet-, és jelentős aggodalomra ad okot, mivel a gáz-halmazállapotú szennyeződések helyreállítása általában légköri nyomás alatti működést tesz szükségessé.
Fotokatalízis és biotisztító berendezések
A fotokatalízis egy fejlett reakciótechnológia, amelyet környezeti hőmérsékleten történő működésre terveztek. A fotokatalitikus oxidáció lehetővé teszi a vízben, levegőben és talajban jelenlévő szerves szennyező anyagok teljes átalakulását szobahőmérsékleten nem-toxikus és ártalmatlan termékekké. Ezzel szemben a hagyományos magas hőmérsékletű-égetési technológiák rendkívül magas hőmérsékletet igényelnek a szennyező anyagok hatékony elpusztításához; még a hagyományos katalitikus oxidációs eljárások is jellemzően több száz Celsius-fok hőmérsékletet tesznek szükségessé.
Elméletileg, feltéve, hogy a félvezető által elnyelt fényenergia egyenlő vagy nagyobb, mint a sávrés energiája, elegendő energiával rendelkezik az elektron{0}}lyukpárok gerjesztéséhez és generálásához; következésképpen egy ilyen félvezető potenciálisan fotokatalizátorként is szolgálhat. Az egy-vegyületből álló fotokatalizátorok gyakori példái közé tartoznak a különböző fém-oxidok és -szulfidok-, mint például a TiO₂, ZnO, ZnS, CdS és PbS. Ezen katalizátorok mindegyike külön előnyöket kínál specifikus reakciókhoz, és szükség szerint kiválasztható a gyakorlati kutatás során. Például a félvezető CdS viszonylag szűk sávú energiával rendelkezik, amely jól illeszkedik a napspektrum közeli ultraibolya tartományához, ezáltal lehetővé teszi a természetes fényenergia hatékony felhasználását; azonban érzékeny a fotokorrózióra, ami korlátozott élettartamot eredményez. Ezzel szemben a TiO2 kiváló általános teljesítményt mutat, és a legszélesebb körben használt és legszélesebb körben vizsgált egyetlen vegyületből álló fotokatalizátor.
