Equips d'absorció
El mètode d'absorció utilitza dissolvents de baixa-volatilitat o no-volàtils per absorbir els COV, separant-los posteriorment en funció de les diferències en les propietats físiques dels COV i de l'absorbent.
El gas carregat de COV-entra a la torre d'absorció des de la part inferior; a mesura que puja, entra en contacte-contracorrent amb l'absorbent que flueix des de la part superior de la torre. A continuació, el gas purificat es descarrega de la part superior de la torre. L'absorbent, ara carregat de COV, passa per un intercanviador de calor abans d'entrar a la part superior d'una torre de decapat, on la desorció es produeix en condicions de temperatura elevada (superior a la temperatura d'absorció) o de pressió reduïda (inferior a la pressió d'absorció). L'absorbent desorbit es condensa mitjançant un condensador de dissolvent i es torna a la torre d'absorció. El gas COV desorbit passa a través d'un condensador i un separador de gas-líquid, sortint de la torre d'extracció com un corrent de COV relativament pur preparat per a la seva recuperació i reutilització. Aquest procés és molt adequat-per purificar corrents de gas caracteritzats per altes concentracions de COV i temperatures baixes; en altres circumstàncies, calen ajustaments de procés adequats.
Equips d'adsorció
Quan una mescla de fluids es tracta amb materials sòlids porosos, un o més components del fluid poden ser capturats per-i concentrats sobre-la superfície sòlida; aquest fenomen es coneix com adsorció. En el context del tractament de gasos residuals mitjançant adsorció, les substàncies objectiu són contaminants gasosos, que constitueixen un procés d'adsorció de gas-sòlid. Els components gasosos que s'adsorbeixen s'anomenen *adsorbats*, mentre que el material sòlid porós s'anomena *adsorbent*.
Una vegada que la superfície sòlida ha adsorbit l'adsorbat, una part del material adsorbit es pot separar posteriorment de la superfície adsorbent; aquest fenomen es coneix com a desorció. No obstant això, després que el procés d'adsorció hagi transcorregut durant un període, l'acumulació d'adsorbats a la superfície fa que la capacitat de l'adsorbent disminueixi de manera significativa, de manera que no compleix els requisits per a una purificació eficaç. En aquest punt, s'han d'emprar mesures específiques per desorbir el material acumulat de l'adsorbent, recuperant així la seva capacitat d'adsorció; aquest procés s'anomena *regeneració adsorbent*. En conseqüència, en aplicacions pràctiques d'enginyeria d'adsorció, s'utilitza un procés cíclic-que inclou l'adsorció, la regeneració i la posterior adsorció- per eliminar eficaçment els contaminants dels gasos residuals i alhora recuperar components valuosos continguts en el corrent de gas.
Equips de purificació
Els mètodes basats en la-combustió són molt efectius per tractar corrents de gasos residuals que contenen altes concentracions de COV i compostos malolorosos. El principi subjacent consisteix a utilitzar un excés d'aire per cremar aquestes impureses; D'aquesta manera, la majoria d'aquestes substàncies es converteixen en diòxid de carboni i vapor d'aigua, que després es poden descarregar a l'atmosfera de manera segura. Tanmateix, quan es processen compostos orgànics que contenen clor o sofre, els productes de la combustió inclouen HCl o SO2; en conseqüència, els gasos post-combustió requereixen un tractament addicional.
Equips de control de la contaminació
Un plasma és un gas en estat ionitzat. El terme "plasma" va ser encunyat pel científic nord-americà Irving Langmuir l'any 1927 mentre estudiava els fenòmens de descàrrega en vapor de mercuri en condicions de baixa-pressió. Un plasma està format per un gran nombre d'electrons, àtoms neutres, àtoms-excitats, fotons i radicals lliures; tanmateix, la càrrega negativa total dels electrons i la càrrega positiva total dels ions s'han d'equilibrar, donant lloc a una neutralitat elèctrica general-aquesta és la característica definitòria d'un "plasma". Els plasmas presenten propietats conductores i responen als camps electromagnètics de maneres que difereixen significativament dels sòlids, líquids i gasos; per aquest motiu, sovint se'ls coneix com el "quart estat de la matèria". Segons el seu estat, temperatura i densitat d'ions, els plasmes es classifiquen normalment en dues categories: plasmes d'alta-temperatura i plasmes de baixa-temperatura (inclosos plasmes tèrmics i plasmes freds). Els plasmes d'alta-temperatura posseeixen un grau d'ionització proper a la unitat i les temperatures de totes les partícules constitutives són gairebé idèntiques, col·locant el sistema en un estat d'equilibri termodinàmic; aquests s'utilitzen principalment en investigacions que impliquen reaccions de fusió termonuclear controlades. Els plasmes de baixa-temperatura, per contra, existeixen en un estat de no-equilibri termodinàmic, on les temperatures de les diferents partícules constituents difereixen. Concretament, la temperatura de l'electró (Te) és significativament més alta que la temperatura dels ions (Ti)-sovint supera els 10^4 K-, mentre que les temperatures dels ions i les partícules neutres poden romandre relativament baixes, que oscil·len entre 300 i 500 K. Els plasmes generats mitjançant processos generals de descàrrega de gas entren dins de la categoria de temperatures de plasma baixes.
A partir del 2013, la investigació sobre els mecanismes subjacents dels plasmes de baixa-temperatura suggereix que els seus efectes són principalment el resultat de col·lisions inelàstiques entre partícules. Els plasmes de baixa-temperatura són rics en electrons, ions, radicals lliures i molècules-en estat excitat. Els electrons d'alta-energia xoquen amb molècules (o àtoms) de gas, transferint la seva energia cinètica a l'energia interna de les molècules (o àtoms) d'estat-fonamental; aquest procés desencadena una cascada de reaccions-incloent excitació, dissociació i ionització-conduint així les molècules a un estat activat. D'una banda, aquest procés escinda enllaços moleculars dins del gas, generant molècules més simples i partícules sòlides; d'altra banda, produeix radicals lliures-com ara •OH i H2O2-a més d'ozó (O3), un agent oxidant molt potent. En tot aquest procés, els electrons d'alta-energia juguen el paper decisiu, mentre que el moviment tèrmic dels ions només aporta un efecte secundari o auxiliar. Sota pressió atmosfèrica, el plasma d'alt-equilibri generat per la descàrrega de gas presenta una temperatura d'electrons-normalment en el rang de diversos milers de graus Celsius-que és molt més alta que la temperatura del gas (que roman a prop de la temperatura ambient, o al voltant dels 100 graus). Dins d'aquest plasma no-s'hi poden produir diversos tipus de reaccions químiques; aquestes reaccions estan determinades principalment per factors com l'energia mitjana d'electrons, la densitat d'electrons, la temperatura del gas, la concentració de molècules de gas perilloses i la composició global del gas. Aquesta capacitat ofereix una alternativa viable per facilitar reaccions que requereixen altes energies d'activació-com l'eliminació de contaminants persistents a l'atmosfera-i també permet el tractament de corrents de gas caracteritzats per baixes concentracions de contaminants, altes velocitats de flux i grans cabals volumètrics (per exemple, corrents que contenen compostos orgànics contaminants volàtils o sofre).
El mètode més comú per generar plasma és la descàrrega de gas. La descàrrega de gas fa referència a un procés en què un mecanisme específic fa que un electró s'ionitzi-se desprengui-d'un àtom o molècula de gas. El medi gasós resultant s'anomena "gas ionitzat"; si aquest gas ionitzat és generat per un camp elèctric extern i manté un corrent conductor, el fenomen s'anomena específicament "descàrrega de gas". Segons el mecanisme de descàrrega subjacent, la naturalesa del medi de gas i la font d'energia i la geometria dels elèctrodes, els plasmes de descàrrega de gas es classifiquen àmpliament en les categories següents: ① Descàrrega brillant; ② Descàrrega de barrera dielèctrica (DBD); ③ Descàrrega de ràdio-freqüència (RF); i ④ Descàrrega de microones. Independentment de la forma específica de generació de plasma emprada, invariablement es requereix una descàrrega d'alta tensió. Aquest requisit crea un risc potencial d'arc elèctric o espurnes, que pot ser perillós-una preocupació important atès que la remediació de contaminants gasosos normalment obliga a funcionar sota pressió atmosfèrica.
Equips de fotocatàlisi i biopurificació
La fotocatàlisi és una tecnologia de reacció avançada dissenyada per funcionar a temperatura ambient. L'oxidació fotocatalítica permet la conversió completa dels contaminants orgànics presents a l'aigua, l'aire i el sòl en productes no-tòxics i inofensius a temperatura ambient. En canvi, les tecnologies tradicionals d'incineració d'alta-temperatura requereixen temperatures extremadament altes per destruir eficaçment els contaminants; fins i tot els mètodes d'oxidació catalítica convencionals solen requerir temperatures que arriben a diversos centenars de graus centígrads.
Teòricament, sempre que l'energia lluminosa absorbida per un semiconductor sigui igual o superior a la seva energia de banda buida, posseeix energia suficient per excitar i generar parells d'electrons-forats; en conseqüència, aquest semiconductor pot servir potencialment com a fotocatalitzador. Els exemples habituals de fotocatalitzadors d'un sol -compost inclouen diversos òxids i sulfurs de metalls-com ara TiO₂, ZnO, ZnS, CdS i PbS. Cadascun d'aquests catalitzadors ofereix diferents avantatges per a reaccions específiques i es pot seleccionar segons sigui necessari en la investigació pràctica. Per exemple, el semiconductor CdS posseeix una energia de banda bretxa relativament estreta, que s'alinea bé amb la regió propera-ultraviolada de l'espectre solar, permetent així una utilització eficient de l'energia de la llum natural; tanmateix, és susceptible a la fotocorrosió, el que resulta en una vida útil limitada. En canvi, el TiO2 presenta un rendiment global superior i és el fotocatalitzador d'un sol -compost més utilitzat i estudiat.
