Sprzęt absorpcyjny
Metoda absorpcji wykorzystuje rozpuszczalniki o niskiej-lotności lub-nielotności do absorpcji LZO, a następnie oddzielania ich w oparciu o różnice we właściwościach fizycznych LZO i absorbenta.
Gaz zawierający LZO- wchodzi do wieży absorpcyjnej od dołu; gdy się unosi, wchodzi w kontakt-przeciwprądowy z absorbentem napływającym ze szczytu wieży. Oczyszczony gaz jest następnie odprowadzany ze szczytu wieży. Absorbent, obecnie obciążony LZO, przechodzi przez wymiennik ciepła przed wejściem na szczyt wieży odpędowej, gdzie desorpcja zachodzi w warunkach podwyższonej temperatury (wyższej niż temperatura absorpcji) lub obniżonego ciśnienia (niższego niż ciśnienie absorpcji). Zdesorbowany absorbent jest skraplany w skraplaczu rozpuszczalnika i zawracany do wieży absorpcyjnej. Zdesorbowany gaz LZO przechodzi przez skraplacz i separator gaz-ciecz, opuszczając wieżę odpędową jako stosunkowo czysty strumień LZO, gotowy do odzysku i ponownego użycia. Proces ten-dobrze nadaje się do oczyszczania strumieni gazów charakteryzujących się wysokim stężeniem LZO i niskimi temperaturami; w innych okolicznościach wymagane są odpowiednie dostosowania procesu.
Sprzęt adsorpcyjny
Gdy płynna mieszanina jest poddawana obróbce przy użyciu porowatych materiałów stałych, jeden lub więcej składników płynu może zostać wychwyconych przez-i skoncentrowanych na-powierzchni stałej; zjawisko to znane jest jako adsorpcja. W kontekście oczyszczania gazów odlotowych poprzez adsorpcję substancjami docelowymi są zanieczyszczenia gazowe, stanowiące proces adsorpcji-gazu stałego. Adsorbowane składniki gazowe nazywane są *adsorbatami*, natomiast porowaty materiał stały nazywany jest *adsorbentem*.
Gdy powierzchnia stała zaadsorbuje adsorbat, część zaadsorbowanego materiału może następnie odłączyć się od powierzchni adsorbentu; zjawisko to znane jest jako desorpcja. Jednakże po pewnym czasie trwania procesu adsorpcji nagromadzenie adsorbatów na powierzchni powoduje znaczne zmniejszenie pojemności adsorbentu, przez co nie spełnia on wymagań skutecznego oczyszczania. W tym momencie należy zastosować specjalne środki w celu desorpcji nagromadzonego materiału z adsorbentu, przywracając w ten sposób jego zdolność adsorpcji; proces ten nazywany jest *regeneracją adsorbentu*. W związku z tym w praktycznych zastosowaniach inżynierii adsorpcji wykorzystuje się cykliczny proces-obejmujący adsorpcję, regenerację i późniejszą adsorpcję-w celu skutecznego usuwania substancji zanieczyszczających z gazów odlotowych przy jednoczesnym odzyskiwaniu cennych składników zawartych w strumieniu gazu.
Sprzęt do oczyszczania
Metody oparte na spalaniu-są bardzo skuteczne w oczyszczaniu strumieni gazów odlotowych zawierających wysokie stężenia lotnych związków organicznych i związków o nieprzyjemnym zapachu. Podstawowa zasada polega na wykorzystaniu nadmiaru powietrza do spalania tych zanieczyszczeń; większość tych substancji przekształca się w ten sposób w dwutlenek węgla i parę wodną, które można następnie bezpiecznie usunąć do atmosfery. Jednakże podczas przetwarzania związków organicznych zawierających chlor lub siarkę produktami spalania są HCl lub SO2; w rezultacie gazy po-spalaniu wymagają dalszej obróbki.
Sprzęt do kontroli zanieczyszczeń
Plazma to gaz w stanie zjonizowanym. Termin „plazma” został ukuty przez amerykańskiego naukowca Irvinga Langmuira w 1927 r. podczas badania zjawisk wyładowań w parach rtęci w warunkach niskiego-ciśnienia. Plazma składa się z ogromnej liczby elektronów, atomów obojętnych, atomów-w stanie wzbudzonym, fotonów i wolnych rodników; jednakże całkowity ładunek ujemny elektronów i całkowity ładunek dodatni jonów muszą się równoważyć, co skutkuje ogólną neutralnością elektryczną-jest to cecha charakterystyczna „plazmy”. Plazma wykazuje właściwości przewodzące i reaguje na pola elektromagnetyczne w sposób znacznie różniący się od ciał stałych, cieczy i gazów; z tego powodu często określa się je mianem „czwartego stanu skupienia”. Na podstawie stanu, temperatury i gęstości jonów plazmę dzieli się zazwyczaj na dwie kategorie: plazmę wysoko-i plazmę niskotemperaturową- (w tym plazmę termiczną i plazmę zimną). Plazma-wysokotemperaturowa ma stopień jonizacji bliski jedności, a temperatury wszystkich cząstek składowych są prawie identyczne, co stawia układ w stanie równowagi termodynamicznej; są one wykorzystywane głównie w badaniach obejmujących kontrolowane reakcje syntezy termojądrowej. Z drugiej strony plazma niskotemperaturowa-istnieje w stanie termodynamicznej nierównowagi, w którym temperatury różnych cząstek składowych różnią się. W szczególności temperatura elektronów (Te) jest znacznie wyższa niż temperatura jonów (Ti)-często przekracza 10^4 K-podczas gdy temperatury jonów i cząstek obojętnych mogą pozostać stosunkowo niskie i wahać się od 300 do 500 K. Plazma wytwarzana w ogólnych procesach wyładowania gazowego zalicza się do kategorii plazmy nisko-temperaturowej.
Od 2013 r. badania nad mechanizmami leżącymi u podstaw plazmy-niskotemperaturowej sugerują, że jej działanie wynika głównie z niesprężystych zderzeń między cząsteczkami. Plazma-niskotemperaturowa jest bogata w elektrony, jony, wolne rodniki i cząsteczki w stanie-wzbudzonym. Elektrony-o wysokiej energii zderzają się z cząsteczkami (lub atomami) gazu, przekazując swoją energię kinetyczną na energię wewnętrzną cząsteczek (lub atomów)-stanu podstawowego; proces ten wyzwala kaskadę reakcji,-w tym wzbudzenie, dysocjację i jonizację,-w ten sposób wprowadzając cząsteczki w stan aktywowany. Z jednej strony proces ten rozrywa wiązania molekularne w gazie, tworząc prostsze cząsteczki i cząstki stałe; z drugiej strony wytwarza wolne rodniki,-takie jak •OH i H2O2-a także ozon (O3), bardzo silny środek utleniający. W całym tym procesie decydującą rolę-odgrywają elektrony o wysokiej energii, podczas gdy ruch termiczny jonów ma jedynie efekt wtórny lub pomocniczy. Pod ciśnieniem atmosferycznym-plazma wysoce nierównowagowa wytwarzana przez wyładowanie gazowe charakteryzuje się temperaturą elektronów-zwykle w zakresie kilku tysięcy stopni Celsjusza-, czyli znacznie wyższą niż temperatura gazu (która pozostaje bliska temperatury pokojowej, czyli około 100 stopni). W tej nierównowagowej plazmie mogą zachodzić różne rodzaje reakcji chemicznych; reakcje te zależą przede wszystkim od takich czynników, jak średnia energia elektronów, gęstość elektronów, temperatura gazu, stężenie niebezpiecznych cząsteczek gazu i ogólny skład gazu. Ta zdolność stanowi realną alternatywę dla ułatwiania reakcji wymagających wysokich energii aktywacji,-takich jak usuwanie trwałych substancji zanieczyszczających w atmosferze-, a także umożliwia oczyszczanie strumieni gazu charakteryzujących się niskim stężeniem substancji zanieczyszczających, dużymi prędkościami przepływu i dużymi prędkościami przepływu objętościowego (np. strumieni zawierających lotne związki organiczne lub zanieczyszczenia zawierające siarkę).
Najpopularniejszą metodą wytwarzania plazmy jest wyładowanie gazowe. Wyładowanie gazowe odnosi się do procesu, w którym specyficzny mechanizm powoduje jonizację-odłączenia-elektronu od atomu lub cząsteczki gazu. Powstały ośrodek gazowy nazywany jest „gazem zjonizowanym”; jeśli ten zjonizowany gaz jest wytwarzany przez zewnętrzne pole elektryczne i podtrzymuje prąd przewodzący, zjawisko to jest określane jako „wyładowanie gazowe”. W oparciu o podstawowy mechanizm wyładowania, charakter ośrodka gazowego i źródła zasilania oraz geometrię elektrod, plazmę wyładowania gazowego dzieli się ogólnie na następujące kategorie: ① Wyładowanie jarzeniowe; ② Wyładowanie z barierą dielektryczną (DBD); ③ Wyładowanie-częstotliwości radiowej (RF); oraz ④ Wyładowanie mikrofalowe. Bez względu na konkretną formę wytwarzania plazmy, niezmiennie wymagane jest wyładowanie-wysokim napięciem. Wymóg ten stwarza potencjalne ryzyko wystąpienia łuku elektrycznego lub iskry, co może być niebezpieczne-co stanowi poważny problem, biorąc pod uwagę, że usuwanie zanieczyszczeń gazowych zazwyczaj wymaga pracy pod ciśnieniem atmosferycznym.
Sprzęt do fotokatalizy i biooczyszczania
Fotokataliza to zaawansowana technologia reakcji przeznaczona do pracy w temperaturze otoczenia. Utlenianie fotokatalityczne umożliwia całkowitą konwersję zanieczyszczeń organicznych obecnych w wodzie, powietrzu i glebie w nie-toksyczne i nieszkodliwe produkty w temperaturze pokojowej. Natomiast tradycyjne technologie spalania-w wysokiej temperaturze wymagają wyjątkowo wysokich temperatur, aby skutecznie zniszczyć zanieczyszczenia; nawet konwencjonalne metody utleniania katalitycznego zazwyczaj wymagają temperatur sięgających kilkuset stopni Celsjusza.
Teoretycznie, pod warunkiem, że energia świetlna zaabsorbowana przez półprzewodnik jest równa lub większa od energii jego pasma wzbronionego, posiada on energię wystarczającą do wzbudzenia i wytworzenia par-elektronowo-dziurowych; w konsekwencji taki półprzewodnik może potencjalnie służyć jako fotokatalizator. Typowe przykłady fotokatalizatorów jedno-złożonych obejmują różne tlenki i siarczki metali,-takie jak TiO₂, ZnO, ZnS, CdS i PbS. Każdy z tych katalizatorów oferuje wyraźne korzyści dla określonych reakcji i można go wybrać w zależności od potrzeb w badaniach praktycznych. Na przykład półprzewodnik CdS charakteryzuje się stosunkowo wąską przerwą wzbronioną, która dobrze dopasowuje się do bliskiego-ultrafioletowego obszaru widma słonecznego, umożliwiając w ten sposób efektywne wykorzystanie energii światła naturalnego; jest jednak podatny na fotokorozję, co skutkuje ograniczoną żywotnością. W przeciwieństwie do tego TiO2 charakteryzuje się doskonałą ogólną wydajnością i jest najpowszechniej stosowanym i szeroko badanym fotokatalizatorem jednoskładnikowym.
