Absorpční zařízení
Absorpční metoda využívá k absorbování VOC málo -těkavá nebo netěkavá rozpouštědla a následně je odděluje na základě rozdílů ve fyzikálních vlastnostech VOC a absorbentu.
Plyn s obsahem VOC-vstupuje do absorpční věže zdola; jak stoupá, dostává se do protiproudu{1}}kontaktu s absorbentem přitékajícím z horní části věže. Vyčištěný plyn je pak vypouštěn z vrcholu věže. Absorbent, nyní zatížený VOC, prochází tepelným výměníkem před vstupem do horní části stripovací věže, kde dochází k desorpci za podmínek zvýšené teploty (vyšší než absorpční teplota) nebo sníženého tlaku (nižší než absorpční tlak). Desorbovaný absorbent kondenzuje přes kondenzátor rozpouštědla a vrací se do absorpční věže. Desorbovaný plyn VOC prochází kondenzátorem a separátorem plyn-kapaliny a opouští stripovací věž jako relativně čistý proud VOC připravený k regeneraci a opětovnému použití. Tento proces je vhodný- pro čištění proudů plynů vyznačujících se vysokými koncentracemi VOC a nízkými teplotami; za jiných okolností jsou nutné vhodné úpravy procesu.
Adsorpční zařízení
Když je tekutá směs zpracovávána pomocí porézních pevných materiálů, může být jedna nebo více složek tekutiny zachyceno-a koncentrováno na-pevném povrchu; tento jev je známý jako adsorpce. V souvislosti se zpracováním odpadních plynů prostřednictvím adsorpce jsou cílovými látkami plynné znečišťující látky, které tvoří proces adsorpce plynů-pevných látek. Adsorbované plynné složky se nazývají *adsorbáty*, zatímco porézní pevný materiál se nazývá *adsorbent*.
Jakmile pevný povrch adsorbuje adsorbát, část adsorbovaného materiálu se může následně oddělit od povrchu adsorbentu; tento jev je známý jako desorpce. Avšak poté, co adsorpční proces po určitou dobu pokračoval, akumulace adsorbátů na povrchu způsobí výrazné snížení kapacity adsorbentu, čímž nesplňuje požadavky na účinné čištění. V tomto okamžiku musí být použita specifická opatření k desorbci nahromaděného materiálu z adsorbentu, čímž se obnoví jeho adsorpční kapacita; tento proces se nazývá *regenerace adsorbentu*. V důsledku toho se v praktických aplikacích adsorpčního inženýrství využívá cyklický proces -zahrnující adsorpci, regeneraci a následnou adsorpci- k účinnému odstraňování znečišťujících látek z odpadního plynu a současnému získávání cenných složek obsažených v proudu plynu.
Zařízení pro čištění
Metody-založené na spalování jsou vysoce účinné pro čištění proudů odpadních plynů obsahujících vysoké koncentrace VOC a zapáchajících sloučenin. Základní princip spočívá ve využití přebytku vzduchu ke spalování těchto nečistot; většina těchto látek se tím přemění na oxid uhličitý a vodní páru, které pak lze bezpečně vypustit do atmosféry. Při zpracování organických sloučenin obsahujících chlor nebo síru však produkty spalování zahrnují HCl nebo SO2; následně-plyny po spalování vyžadují další úpravu.
Zařízení pro kontrolu znečištění
Plazma je plyn v ionizovaném stavu. Termín „plazma“ zavedl americký vědec Irving Langmuir v roce 1927 při studiu výbojových jevů ve rtuťových parách za nízkých-tlaků. Plazma se skládá z obrovského množství elektronů, neutrálních atomů, atomů excitovaného-stavu, fotonů a volných radikálů; celkový záporný náboj elektronů a celkový kladný náboj iontů se však musí vyrovnat, což vede k celkové elektrické neutralitě-to je definující charakteristika „plazmy“. Plazma vykazují vodivé vlastnosti a reagují na elektromagnetická pole způsoby, které se výrazně liší od pevných látek, kapalin a plynů; z tohoto důvodu jsou často označovány jako „čtvrté skupenství hmoty“. Na základě jejich stavu, teploty a hustoty iontů se plazma typicky dělí do dvou kategorií: vysokoteplotní plazma a nízkoteplotní plazma - (včetně termálního plazmatu a studeného plazmatu). Vysokoteplotní plazma má stupeň ionizace blížící se jednotce a teploty všech složek jsou téměř totožné, čímž se systém dostává do stavu termodynamické rovnováhy; ty jsou primárně využívány ve výzkumu zahrnujícím řízené termonukleární fúzní reakce. Nízkoteplotní plazma naopak existují ve stavu termodynamické nerovnováhy, kde se teploty různých částic, které tvoří, liší. Konkrétně teplota elektronů (Te) je výrazně vyšší než teplota iontů (Ti)-často přesahující 10^4 K-, zatímco teploty iontů a neutrálních částic mohou zůstat relativně nízké, v rozmezí od 300 do 500 K. Plazma generovaná obecnými procesy výboje plynu spadají do kategorie nízkoteplotních-plazmat.
Od roku 2013 výzkumy základních mechanismů nízkoteplotního plazmatu naznačují, že jejich účinky jsou primárně výsledkem nepružných srážek mezi částicemi. Nízkoteplotní plazma jsou bohatá na elektrony, ionty, volné radikály a molekuly excitovaného -stavu. Elektrony s vysokou energií se srážejí s molekulami plynu (nebo atomy) a přenášejí svou kinetickou energii na vnitřní energii molekul (nebo atomů) základního- stavu; tento proces spouští kaskádu reakcí-včetně excitace, disociace a ionizace-, čímž uvede molekuly do aktivovaného stavu. Na jedné straně tento proces štěpí molekulární vazby v plynu a vytváří jednodušší molekuly a pevné částice; na druhé straně produkuje volné radikály-jako •OH a H2O2-a také ozón (O3), vysoce účinné oxidační činidlo. V celém tomto procesu hrají rozhodující roli-vysokoenergetické elektrony, zatímco tepelný pohyb iontů přispívá pouze sekundárním nebo pomocným efektem. Za atmosférického tlaku má vysoce nerovnovážné plazma -vytvářené plynovým výbojem elektronovou teplotu,-obvykle v rozmezí několika tisíc stupňů Celsia-, která je mnohem vyšší než teplota plynu (která zůstává blízko pokojové teploty, tedy kolem 100 stupňů). V tomto nerovnovážném plazmatu mohou probíhat různé typy chemických reakcí; tyto reakce jsou primárně určeny faktory, jako je průměrná energie elektronů, hustota elektronů, teplota plynu, koncentrace nebezpečných molekul plynu a celkové složení plynu. Tato schopnost nabízí životaschopnou alternativu pro usnadnění reakcí, které vyžadují vysokou aktivační energii-, jako je odstraňování perzistentních znečišťujících látek v atmosféře-, a také umožňuje úpravu proudů plynů vyznačujících se nízkou koncentrací znečišťujících látek, vysokými rychlostmi toku a velkými objemovými průtoky (např. toky obsahující těkavé organické sloučeniny nebo síru obsahující znečišťující látky).
Nejběžnější metodou pro generování plazmy je plynový výboj. Plynový výboj označuje proces, při kterém specifický mechanismus způsobí, že se elektron ionizuje-oddělí- od atomu nebo molekuly plynu. Výsledné plynné médium se nazývá "ionizovaný plyn"; pokud je tento ionizovaný plyn generován vnějším elektrickým polem a udržuje vodivý proud, je tento jev specificky označován jako "výboj plynu". Na základě základního výbojového mechanismu, povaze plynného média a zdroje energie a geometrie elektrod jsou plazma s plynovým výbojem široce klasifikována do následujících kategorií: ① Doutnavý výboj; ② výboj dielektrické bariéry (DBD); ③ Rádiový-frekvenční (RF) výboj; a ④ Mikrovlnný výboj. Bez ohledu na konkrétní formu generování plazmatu je vždy vyžadován vysokonapěťový výboj. Tento požadavek vytváří potenciální riziko elektrického oblouku nebo jiskření, což může být nebezpečné-, což je významný problém vzhledem k tomu, že sanace plynných znečišťujících látek obvykle vyžaduje provoz za atmosférického tlaku.
Zařízení pro fotokatalýzu a biočištění
Fotokatalýza je pokročilá reakční technologie navržená pro provoz při okolní teplotě. Fotokatalytická oxidace umožňuje úplnou přeměnu organických znečišťujících látek přítomných ve vodě, vzduchu a půdě na ne-toxické a neškodné produkty při pokojové teplotě. Naproti tomu tradiční vysokoteplotní-technologie spalování vyžadují extrémně vysoké teploty k účinnému zničení znečišťujících látek; dokonce i konvenční metody katalytické oxidace obvykle vyžadují teploty dosahující několika set stupňů Celsia.
Teoreticky, za předpokladu, že světelná energie absorbovaná polovodičem je stejná nebo větší než energie jeho zakázaného pásma, má tento polovodič dostatečnou energii k buzení a generování párů elektron{0}}děr; v důsledku toho může takový polovodič potenciálně sloužit jako fotokatalyzátor. Mezi běžné příklady jednosložkových fotokatalyzátorů patří různé oxidy a sulfidy kovů-, jako je TiO₂, ZnO, ZnS, CdS a PbS. Každý z těchto katalyzátorů nabízí odlišné výhody pro specifické reakce a může být vybrán podle potřeby v praktickém výzkumu. Například polovodič CdS má relativně úzkou energii zakázaného pásma, která se dobře shoduje s blízkou -ultrafialovou oblastí slunečního spektra, což umožňuje efektivní využití přirozené světelné energie; je však náchylný k fotokorozi, což má za následek omezenou životnost. Naproti tomu TiO2 vykazuje vynikající celkový výkon a je nejrozšířenějším a rozsáhle studovaným jednosložkovým fotokatalyzátorem.
