Emme Ekipmanları
Absorbsiyon yöntemi, VOC'leri absorbe etmek için düşük-uçuculuğa sahip veya-uçucu olmayan solventler kullanır ve ardından bunları VOC'lerin ve emicinin fiziksel özelliklerindeki farklılıklara göre ayırır.
VOC-yüklü gaz emme kulesine alttan girer; yükseldikçe kulenin tepesinden akan emici maddeyle-karşı akım temasına girer. Arıtılmış gaz daha sonra kulenin tepesinden boşaltılır. Artık VOC'lerle yüklü olan emici, bir sıyırma kulesinin tepesine girmeden önce bir ısı eşanjöründen geçer; burada desorpsiyon, yüksek sıcaklık (absorbsiyon sıcaklığından daha yüksek) veya düşük basınç (absorbsiyon basıncından daha düşük) koşulları altında meydana gelir. Desorbe edilen emici, bir solvent yoğunlaştırıcı aracılığıyla yoğunlaştırılır ve emme kulesine geri gönderilir. Desorbe edilen VOC gazı, bir yoğunlaştırıcıdan ve bir gaz-sıvı ayırıcısından geçerek, geri kazanım ve yeniden kullanıma hazır, nispeten saf bir VOC akışı olarak sıyırma kulesinden çıkar. Bu işlem-yüksek VOC konsantrasyonları ve düşük sıcaklıklarla karakterize edilen gaz akışlarının saflaştırılması için çok uygundur; diğer koşullar altında uygun proses ayarlamaları gereklidir.
Adsorpsiyon Ekipmanları
Bir sıvı karışımı gözenekli katı malzemeler kullanılarak işlendiğinde, sıvı içindeki bir veya daha fazla bileşen katı yüzey tarafından yakalanabilir ve-bu yüzey üzerinde yoğunlaştırılabilir; bu olay adsorpsiyon olarak bilinir. Adsorpsiyon yoluyla atık gaz arıtımı bağlamında, hedef maddeler gaz halindeki kirleticilerdir ve bir gaz-katı adsorpsiyon sürecini oluşturur. Adsorbe edilen gazlı bileşenlere *adsorbatlar*, gözenekli katı malzemeye ise *adsorban* adı verilir.
Katı yüzey adsorbatı adsorbe ettiğinde, adsorbe edilen malzemenin bir kısmı daha sonra adsorban yüzeyinden ayrılabilir; bu olaya desorpsiyon denir. Ancak adsorpsiyon prosesi bir süre ilerledikten sonra yüzeyde adsorbatların birikmesi adsorbanın kapasitesinin önemli ölçüde azalmasına ve dolayısıyla etkin saflaştırma gerekliliklerinin karşılanamamasına neden olur. Bu noktada, biriken materyalin adsorbandan uzaklaştırılması ve böylece adsorbsiyon kapasitesinin eski haline getirilmesi için özel önlemlerin alınması gerekir; bu işleme *adsorban rejenerasyonu* denir. Sonuç olarak, pratik adsorpsiyon mühendisliği uygulamalarında, kirleticileri atık gazdan etkili bir şekilde uzaklaştırırken aynı zamanda gaz akışında bulunan değerli bileşenleri geri kazanmak için -adsorpsiyon, rejenerasyon ve ardından adsorpsiyonu içeren döngüsel bir süreç- kullanılır.
Arıtma Ekipmanları
Yanma- bazlı yöntemler, yüksek konsantrasyonlarda VOC ve kötü kokulu bileşikler içeren atık gaz akışlarının arıtılmasında oldukça etkilidir. Temel prensip, bu yabancı maddeleri yakmak için fazla havanın kullanılmasını içerir; Bu maddelerin çoğunluğu böylece karbondioksite ve su buharına dönüştürülür ve bunlar daha sonra güvenli bir şekilde atmosfere boşaltılabilir. Bununla birlikte, klor veya kükürt içeren organik bileşikler işlenirken yanma ürünleri arasında HCl veya SO2 bulunur; sonuç olarak,-yanma sonrası gazların daha ileri düzeyde arıtılması gerekir.
Kirlilik Kontrol Ekipmanları
Plazma iyonize haldeki bir gazdır. "Plazma" terimi, Amerikalı bilim adamı Irving Langmuir tarafından 1927 yılında düşük-basınç koşulları altında cıva buharındaki boşalma olgusunu incelerken ortaya atıldı. Bir plazma çok sayıda elektrondan, nötr atomlardan, uyarılmış-durum atomlarından, fotonlardan ve serbest radikallerden oluşur; ancak elektronların toplam negatif yükü ile iyonların toplam pozitif yükü dengelenmelidir, bu da genel elektriksel nötrlükle sonuçlanır-bu, bir "plazma"nın tanımlayıcı özelliğidir. Plazmalar iletken özellikler sergiler ve elektromanyetik alanlara katılardan, sıvılardan ve gazlardan önemli ölçüde farklı şekillerde tepki verir; bu nedenle sıklıkla "maddenin dördüncü hali" olarak anılırlar. Durumlarına, sıcaklıklarına ve iyon yoğunluklarına bağlı olarak plazmalar genellikle iki kategoriye ayrılır: yüksek-sıcaklık plazmaları ve düşük-sıcaklık plazmaları (termal plazmalar ve soğuk plazmalar dahil). Yüksek sıcaklıktaki plazmalar, birliğe yaklaşan bir iyonlaşma derecesine sahiptir ve tüm bileşen parçacıklarının sıcaklıkları neredeyse aynıdır, bu da sistemi termodinamik denge durumuna getirir; bunlar öncelikle kontrollü termonükleer füzyon reaksiyonlarını içeren araştırmalarda kullanılır. Düşük-sıcaklıktaki plazmalar ise tersine, termodinamik dengesizlik durumunda bulunur; burada çeşitli kurucu parçacıkların sıcaklıkları farklılık gösterir. Spesifik olarak, elektron sıcaklığı (Te), iyon sıcaklığından (Ti) önemli ölçüde daha yüksektir-genellikle 10^4 K'yı aşarken-iyonların ve nötr parçacıkların sıcaklıkları ise 300 ila 500 K arasında değişen nispeten düşük kalabilir. Genel gaz deşarj işlemleriyle üretilen plazmalar, düşük-sıcaklıktaki plazmalar kategorisine girer.
2013 yılı itibariyle, düşük sıcaklıktaki plazmaların-temel mekanizmaları üzerine yapılan araştırmalar, bunların etkilerinin öncelikle parçacıklar arasındaki esnek olmayan çarpışmaların sonucu olduğunu ileri sürmektedir. Düşük-sıcaklıktaki plazmalar elektronlar, iyonlar, serbest radikaller ve uyarılmış-hareket molekülleri açısından zengindir. Yüksek-enerjili elektronlar gaz molekülleri (veya atomları) ile çarpışarak kinetik enerjilerini temel durum moleküllerinin (veya atomlarının) iç enerjisine aktarırlar; bu süreç,-uyarılma, ayrışma ve iyonizasyon dahil olmak üzere-bir dizi reaksiyonu tetikler ve böylece molekülleri etkinleştirilmiş bir duruma getirir. Bu süreç bir yandan gaz içindeki moleküler bağları parçalayarak daha basit moleküller ve katı parçacıklar oluşturur; diğer yandan,-OH ve H2O2-gibi serbest radikallerin yanı sıra son derece güçlü bir oksitleyici madde olan ozon (O3) üretir. Tüm bu süreçte, yüksek-enerjili elektronlar belirleyici rol oynarken, iyonların termal hareketi yalnızca ikincil veya yardımcı bir etkiye katkıda bulunur. Atmosfer basıncı altında, gaz deşarjı tarafından oluşturulan son derece dengesiz-olmayan plazma, gaz sıcaklığından (oda sıcaklığına yakın veya 100 derece civarında kalır) çok daha yüksek olan-tipik olarak birkaç bin santigrat derece-aralığında bir elektron sıcaklığına sahiptir. Bu denge dışı plazmada çeşitli türde kimyasal reaksiyonlar meydana gelebilir; bu reaksiyonlar öncelikle ortalama elektron enerjisi, elektron yoğunluğu, gaz sıcaklığı, tehlikeli gaz moleküllerinin konsantrasyonu ve genel gaz bileşimi gibi faktörler tarafından belirlenir. Bu özellik, atmosferdeki kalıcı kirletici maddelerin uzaklaştırılması gibi yüksek aktivasyon enerjileri gerektiren reaksiyonları kolaylaştırmak için geçerli bir alternatif sunar- ve aynı zamanda düşük kirletici konsantrasyonları, yüksek akış hızları ve büyük hacimsel akış hızları (örneğin, uçucu organik bileşikler veya kükürt içeren kirletici maddeler içeren akışlar) ile karakterize edilen gaz akışlarının arıtılmasına olanak tanır.
Plazma üretmenin en yaygın yöntemi gaz deşarjıdır. Gaz deşarjı, belirli bir mekanizmanın bir elektronun bir gaz atomu veya molekülünden iyonize olmasına-ayrılmasına- neden olduğu bir süreci ifade eder. Ortaya çıkan gazlı ortam "iyonize gaz" olarak adlandırılır; eğer bu iyonize gaz harici bir elektrik alanı tarafından üretiliyorsa ve iletken bir akımı sürdürüyorsa, bu olaya özellikle "gaz deşarjı" adı verilir. Temel deşarj mekanizmasına, gaz ortamının ve güç kaynağının doğasına ve elektrotların geometrisine bağlı olarak, gaz deşarj plazmaları genel olarak aşağıdaki kategorilere ayrılır: ① Kızdırma Deşarjı; ② Dielektrik Bariyer Deşarjı (DBD); ③ Radyo-Frekans (RF) Deşarjı; ve ④ Mikrodalga Deşarjı. Kullanılan plazma üretiminin spesifik biçimi ne olursa olsun, yüksek-voltajlı bir deşarj her zaman gereklidir. Bu gereklilik, tehlikeli olabilecek potansiyel bir elektrik arkı veya kıvılcımı riski oluşturur-gaz halindeki kirletici maddelerin iyileştirilmesinin genellikle atmosferik basınç altında çalışmayı zorunlu kıldığı göz önüne alındığında bu önemli bir endişedir.
Fotokataliz ve Biyosaflaştırma Ekipmanları
Fotokataliz, ortam sıcaklıklarında çalışmak üzere tasarlanmış gelişmiş bir reaksiyon teknolojisidir. Fotokatalitik oksidasyon, su, hava ve toprakta bulunan organik kirleticilerin oda sıcaklığında-toksik olmayan ve zararsız ürünlere tamamen dönüştürülmesini sağlar. Bunun tersine, geleneksel yüksek-sıcaklıkta yakma teknolojileri, kirletici maddeleri etkili bir şekilde yok etmek için son derece yüksek sıcaklıklar gerektirir; geleneksel katalitik oksidasyon yöntemleri bile tipik olarak birkaç yüz santigrat dereceye ulaşan sıcaklıkları gerektirir.
Teorik olarak, bir yarı iletken tarafından emilen ışık enerjisinin bant aralığı enerjisine eşit veya bundan daha büyük olması koşuluyla, yarı iletken elektron-delik çiftlerini uyarmak ve oluşturmak için yeterli enerjiye sahiptir; sonuç olarak böyle bir yarı iletken potansiyel olarak bir fotokatalizör görevi görebilir. Tek-bileşik fotokatalizörlerin yaygın örnekleri arasında TiO₂, ZnO, ZnS, CdS ve PbS gibi çeşitli metal oksitler ve sülfürler- bulunur. Bu katalizörlerin her biri, spesifik reaksiyonlar için farklı avantajlar sunar ve pratik araştırmalarda ihtiyaç duyulduğunda seçilebilir. Örneğin, yarı iletken CdS, güneş spektrumunun yakın-morötesi bölgesi ile iyi bir şekilde hizalanan, dolayısıyla doğal ışık enerjisinin verimli bir şekilde kullanılmasını sağlayan nispeten dar bir bant aralığı enerjisine sahiptir; ancak foto korozyona karşı hassastır ve bu da sınırlı bir hizmet ömrüne neden olur. Buna karşılık, TiO2 üstün bir genel performans sergilemektedir ve en yaygın kullanılan ve en kapsamlı şekilde incelenen tek-bileşik fotokatalizör olarak öne çıkmaktadır.
