Absorptieapparatuur
De absorptiemethode maakt gebruik van lage-vluchtige of niet-vluchtige oplosmiddelen om VOC's te absorberen, en deze vervolgens te scheiden op basis van de verschillen in de fysieke eigenschappen van de VOC's en het absorbens.
VOS-geladen gas komt de absorptietoren binnen vanaf de bodem; terwijl het omhoog komt, komt het in tegen-stroomcontact met het absorberende materiaal dat vanaf de top van de toren naar binnen stroomt. Het gezuiverde gas wordt vervolgens uit de torentop afgevoerd. Het absorbens, nu beladen met VOC's, passeert een warmtewisselaar voordat het de top van een striptoren binnengaat, waar desorptie plaatsvindt onder omstandigheden van verhoogde temperatuur (hoger dan de absorptietemperatuur) of verlaagde druk (lager dan de absorptiedruk). Het gedesorbeerde absorbeermiddel wordt gecondenseerd via een oplosmiddelcondensor en teruggevoerd naar de absorptietoren. Het gedesorbeerde VOC-gas passeert een condensor en een gas{6}}vloeistofscheider en verlaat de striptoren als een relatief zuivere VOC-stroom, klaar voor terugwinning en hergebruik. Dit proces is zeer geschikt voor het zuiveren van gasstromen die worden gekenmerkt door hoge VOS-concentraties en lage temperaturen; onder andere omstandigheden zijn passende procesaanpassingen vereist.
Adsorptieapparatuur
Wanneer een vloeistofmengsel wordt behandeld met poreuze vaste materialen, kunnen een of meer componenten in de vloeistof worden opgevangen door- en geconcentreerd op- het vaste oppervlak; dit fenomeen staat bekend als adsorptie. In de context van afgasbehandeling via adsorptie zijn de doelstoffen gasvormige verontreinigende stoffen, die een gas-vaste adsorptieproces vormen. De gasvormige componenten die worden geadsorbeerd worden *adsorbaten* genoemd, terwijl het poreuze vaste materiaal het *adsorbens* wordt genoemd.
Zodra het vaste oppervlak het adsorbaat heeft geadsorbeerd, kan een deel van het geadsorbeerde materiaal vervolgens loskomen van het adsorbensoppervlak; dit fenomeen staat bekend als desorptie. Nadat het adsorptieproces echter een tijdje heeft geduurd, zorgt de accumulatie van adsorbaten op het oppervlak ervoor dat de capaciteit van het adsorbens aanzienlijk afneemt, waardoor het niet voldoet aan de vereisten voor effectieve zuivering. Op dit moment moeten specifieke maatregelen worden genomen om het verzamelde materiaal uit het adsorbens te desorberen, waardoor het adsorptievermogen ervan wordt hersteld; dit proces wordt *adsorberende regeneratie* genoemd. Bijgevolg wordt in praktische adsorptietechnische toepassingen een cyclisch proces-bestaande uit adsorptie, regeneratie en daaropvolgende adsorptie-gebruikt om verontreinigende stoffen effectief uit afgas te verwijderen en tegelijkertijd waardevolle componenten uit de gasstroom terug te winnen.
Zuiveringsapparatuur
Op verbranding-gebaseerde methoden zijn zeer effectief voor de behandeling van afgasstromen die hoge concentraties VOC's en onwelriekende verbindingen bevatten. Het onderliggende principe houdt in dat een overmaat aan lucht wordt gebruikt om deze onzuiverheden te verbranden; het merendeel van deze stoffen wordt daarbij omgezet in kooldioxide en waterdamp, die vervolgens veilig in de atmosfeer kunnen worden geloosd. Bij de verwerking van organische verbindingen die chloor of zwavel bevatten, omvatten de verbrandingsproducten echter HCl of SO2; bijgevolg vereisen de na-verbrandingsgassen verdere behandeling.
Apparatuur voor verontreinigingsbeheersing
Een plasma is een gas in geïoniseerde toestand. De term 'plasma' werd in 1927 bedacht door de Amerikaanse wetenschapper Irving Langmuir tijdens het bestuderen van ontladingsverschijnselen in kwikdamp onder lage- omstandigheden. Een plasma bestaat uit een groot aantal elektronen, neutrale atomen, aangeslagen-toestandsatomen, fotonen en vrije radicalen; de totale negatieve lading van de elektronen en de totale positieve lading van de ionen moeten echter in evenwicht zijn, wat resulteert in algehele elektrische neutraliteit.-Dit is het bepalende kenmerk van een 'plasma'. Plasma's vertonen geleidende eigenschappen en reageren op elektromagnetische velden op manieren die aanzienlijk verschillen van vaste stoffen, vloeistoffen en gassen; om deze reden worden ze vaak de 'vierde toestand van de materie' genoemd. Op basis van hun toestand, temperatuur en ionendichtheid worden plasma's doorgaans in twee categorieën ingedeeld: plasma's met hoge- temperatuur en plasma's met lage- temperatuur (inclusief thermische plasma's en koude plasma's). Plasma's met hoge temperatuur-hebben een ionisatiegraad die de eenheid benadert, en de temperaturen van alle samenstellende deeltjes zijn vrijwel identiek, waardoor het systeem in een staat van thermodynamisch evenwicht verkeert; deze worden voornamelijk gebruikt bij onderzoek naar gecontroleerde thermonucleaire fusiereacties. Plasma's met lage-temperaturen bestaan daarentegen in een toestand van thermodynamisch niet-evenwicht, waarbij de temperaturen van de verschillende samenstellende deeltjes verschillen. Concreet is de elektronentemperatuur (Te) aanzienlijk hoger dan de ionentemperatuur (Ti)- en overschrijdt vaak 10^4 K-terwijl de temperaturen van de ionen en neutrale deeltjes relatief laag kunnen blijven, variërend van 300 tot 500 K. Plasma's die worden gegenereerd via algemene gasontladingsprocessen vallen onder de categorie plasma's met lage- temperatuur.
Sinds 2013 suggereert onderzoek naar de onderliggende mechanismen van plasma's bij lage- temperaturen dat hun effecten voornamelijk het gevolg zijn van inelastische botsingen tussen deeltjes. Plasma's met lage-temperaturen zijn rijk aan elektronen, ionen, vrije radicalen en moleculen in de aangeslagen-toestand. Hoogenergetische elektronen botsen met gasmoleculen (of atomen) en brengen hun kinetische energie over naar de interne energie van moleculen in de grondtoestand (of atomen); dit proces veroorzaakt een cascade van reacties-waaronder excitatie, dissociatie en ionisatie-waardoor de moleculen in een geactiveerde toestand worden gebracht. Aan de ene kant splitst dit proces moleculaire bindingen in het gas, waardoor eenvoudiger moleculen en vaste deeltjes ontstaan; aan de andere kant produceert het vrije radicalen-zoals •OH en H2O2-evenals ozon (O3), een zeer krachtig oxidatiemiddel. In dit hele proces spelen hoogenergetische elektronen de beslissende rol, terwijl de thermische beweging van de ionen slechts een secundair of aanvullend effect heeft. Onder atmosferische druk heeft het zeer onevenwichtsplasma dat wordt gegenereerd door gasontladingen een elektronentemperatuur-doorgaans in het bereik van enkele duizenden graden Celsius-die veel hoger is dan de gastemperatuur (die dichtbij kamertemperatuur blijft, of rond de 100 graden). Er kunnen verschillende soorten chemische reacties optreden in dit niet--evenwichtsplasma; deze reacties worden voornamelijk bepaald door factoren zoals gemiddelde elektronenenergie, elektronendichtheid, gastemperatuur, de concentratie van gevaarlijke gasmoleculen en de algehele gassamenstelling. Deze mogelijkheid biedt een haalbaar alternatief voor het faciliteren van reacties die hoge activeringsenergieën vereisen-zoals de verwijdering van persistente verontreinigende stoffen in de atmosfeer-en maakt ook de behandeling mogelijk van gasstromen die worden gekenmerkt door lage concentraties van verontreinigende stoffen, hoge stroomsnelheden en grote volumetrische stroomsnelheden (bijvoorbeeld stromen die vluchtige organische stoffen of zwavelhoudende verontreinigende stoffen bevatten).
De meest gebruikelijke methode voor het genereren van plasma is gasontlading. Gasontlading verwijst naar een proces waarbij een specifiek mechanisme ervoor zorgt dat een elektron wordt geïoniseerd-losgemaakt- van een gasatoom of -molecuul. Het resulterende gasvormige medium wordt een "geïoniseerd gas" genoemd; als dit geïoniseerde gas wordt gegenereerd door een extern elektrisch veld en een geleidende stroom onderhoudt, wordt het fenomeen specifiek een 'gasontlading' genoemd. Op basis van het onderliggende ontladingsmechanisme, de aard van het gasmedium en de stroombron, en de geometrie van de elektroden, worden gasontladingsplasma's grofweg ingedeeld in de volgende categorieën: ① Gloeiontlading; ② Diëlektrische barrière-ontlading (DBD); ③ Radio-Frequentie (RF) ontlading; en ④ Magnetronontlading. Ongeacht de specifieke vorm van plasma-opwekking die wordt gebruikt, is altijd een hoge-spanningsontlading vereist. Deze vereiste creëert een potentieel risico op elektrische vonken of vonken, wat gevaarlijk kan zijn-een belangrijke zorg aangezien de sanering van gasvormige verontreinigende stoffen doorgaans het gebruik onder atmosferische druk vereist.
Fotokatalyse- en biozuiveringsapparatuur
Fotokatalyse is een geavanceerde reactietechnologie die is ontworpen voor gebruik bij omgevingstemperaturen. Fotokatalytische oxidatie maakt de volledige omzetting van organische verontreinigende stoffen in water, lucht en bodem mogelijk in niet-giftige en onschadelijke producten bij kamertemperatuur. Daarentegen vereisen traditionele verbrandingstechnologieën bij hoge- temperaturen extreem hoge temperaturen om verontreinigende stoffen effectief te vernietigen; zelfs conventionele katalytische oxidatiemethoden vereisen doorgaans temperaturen die enkele honderden graden Celsius bereiken.
Theoretisch gezien beschikt de halfgeleider, op voorwaarde dat de door een halfgeleider geabsorbeerde lichtenergie gelijk is aan of groter is dan zijn bandafstandsenergie, over voldoende energie om elektron-gatparen te exciteren en te genereren; bijgevolg kan een dergelijke halfgeleider potentieel als fotokatalysator dienen. Veel voorkomende voorbeelden van enkelvoudige{2}}samengestelde fotokatalysatoren zijn verschillende metaaloxiden en sulfiden-zoals TiO₂, ZnO, ZnS, CdS en PbS. Elk van deze katalysatoren biedt duidelijke voordelen voor specifieke reacties en kan naar behoefte worden geselecteerd in praktisch onderzoek. De halfgeleider CdS bezit bijvoorbeeld een relatief smalle bandafstand-energie, die goed aansluit bij het nabije -ultraviolette gebied van het zonnespectrum, waardoor een efficiënt gebruik van natuurlijke lichtenergie mogelijk wordt gemaakt; het is echter gevoelig voor fotocorrosie, wat resulteert in een beperkte levensduur. TiO2 vertoont daarentegen superieure algehele prestaties en is de meest gebruikte en uitgebreid bestudeerde enkelvoudige-samengestelde fotokatalysator.
