อุปกรณ์การดูดซึม
วิธีการดูดซับใช้ตัวทำละลาย-ที่มีความผันผวนต่ำหรือ-ไม่ระเหยในการดูดซับ VOC จากนั้นจึงแยกสารดังกล่าวตามความแตกต่างในคุณสมบัติทางกายภาพของ VOC และตัวดูดซับ
ก๊าซอินทรีย์ระเหยง่าย-จะเข้าสู่หอดูดซับจากด้านล่าง เมื่อมันลอยขึ้น มันจะเกิดการสัมผัสกับ-กระแสโต้ตอบกับสารดูดซับที่ไหลเข้ามาจากด้านบนของหอคอย จากนั้นก๊าซบริสุทธิ์จะถูกระบายออกจากยอดหอคอย สารดูดซับซึ่งขณะนี้เต็มไปด้วย VOCs จะผ่านตัวแลกเปลี่ยนความร้อนก่อนจะเข้าสู่ด้านบนของหอลอก ซึ่งการดูดซับจะเกิดขึ้นภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิสูงขึ้น (สูงกว่าอุณหภูมิการดูดซับ) หรือความดันลดลง (ต่ำกว่าความดันการดูดซับ) สารดูดซับที่ถูกดูดซับจะถูกควบแน่นผ่านคอนเดนเซอร์ตัวทำละลายและกลับสู่หอดูดซับ ก๊าซ VOC ที่ถูกดูดซับจะผ่านคอนเดนเซอร์และตัวแยกของเหลว-ก๊าซ และออกจากหอแยกก๊าซเป็นกระแส VOC ที่ค่อนข้างบริสุทธิ์ซึ่งพร้อมสำหรับการนำกลับคืนและนำกลับมาใช้ใหม่ กระบวนการนี้เหมาะอย่างยิ่ง-สำหรับการทำให้กระแสก๊าซบริสุทธิ์ซึ่งมีความเข้มข้นของสารอินทรีย์ระเหยง่ายสูงและอุณหภูมิต่ำ ภายใต้สถานการณ์อื่นๆ จำเป็นต้องมีการปรับเปลี่ยนกระบวนการอย่างเหมาะสม
อุปกรณ์ดูดซับ
เมื่อส่วนผสมของของไหลถูกบำบัดโดยใช้วัสดุแข็งที่มีรูพรุน ส่วนประกอบหนึ่งหรือหลายชิ้นภายในของไหลอาจถูกดักจับโดย-และรวมตัวไปที่-พื้นผิวของแข็ง ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการดูดซับ ในบริบทของการบำบัดก๊าซเสียโดยการดูดซับ สารเป้าหมายคือมลพิษที่เป็นก๊าซ ซึ่งประกอบขึ้นเป็นกระบวนการ-ดูดซับของแข็งด้วยก๊าซ ส่วนประกอบของก๊าซที่ถูกดูดซับเรียกว่า *ตัวดูดซับ* ในขณะที่วัสดุแข็งที่มีรูพรุนเรียกว่า *ตัวดูดซับ*
เมื่อพื้นผิวแข็งดูดซับตัวดูดซับแล้ว ส่วนหนึ่งของวัสดุที่ถูกดูดซับอาจหลุดออกจากพื้นผิวตัวดูดซับในเวลาต่อมา ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการคายการดูดซึม อย่างไรก็ตาม หลังจากกระบวนการดูดซับดำเนินไประยะหนึ่ง การสะสมของตัวดูดซับบนพื้นผิวทำให้ความสามารถของตัวดูดซับลดลงอย่างมีนัยสำคัญ จึงไม่เป็นไปตามข้อกำหนดสำหรับการทำให้บริสุทธิ์ที่มีประสิทธิผล ในช่วงหัวเลี้ยวหัวต่อนี้ ต้องใช้มาตรการเฉพาะเพื่อขจัดวัสดุที่สะสมออกจากตัวดูดซับ ซึ่งจะทำให้ความสามารถในการดูดซับกลับคืนมา กระบวนการนี้เรียกว่า *การสร้างตัวดูดซับใหม่* ด้วยเหตุนี้ ในการใช้งานจริงทางวิศวกรรมการดูดซับ กระบวนการที่เป็นวัฏจักร-ซึ่งประกอบด้วยการดูดซับ การสร้างใหม่ และการดูดซับที่ตามมา-จึงถูกนำมาใช้เพื่อกำจัดมลพิษออกจากก๊าซเสียอย่างมีประสิทธิภาพ ขณะเดียวกันก็นำส่วนประกอบอันมีค่ากลับคืนมาซึ่งอยู่ภายในกระแสก๊าซไปพร้อมๆ กัน
อุปกรณ์ทำให้บริสุทธิ์
วิธีการเผาไหม้-มีประสิทธิภาพสูงในการบำบัดก๊าซเสียที่มีความเข้มข้นสูงของสารอินทรีย์ระเหย (VOC) และสารประกอบที่มีกลิ่นเหม็น หลักการพื้นฐานเกี่ยวข้องกับการใช้อากาศส่วนเกินเพื่อเผาไหม้สิ่งเจือปนเหล่านี้ สารเหล่านี้ส่วนใหญ่จึงถูกแปลงเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และไอน้ำ ซึ่งสามารถถูกปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศได้อย่างปลอดภัย อย่างไรก็ตาม เมื่อแปรรูปสารประกอบอินทรีย์ที่มีคลอรีนหรือซัลเฟอร์ ผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ประกอบด้วย HCl หรือ SO2 ด้วยเหตุนี้ ก๊าซหลังการเผาไหม้-จึงต้องมีการบำบัดเพิ่มเติม
อุปกรณ์ควบคุมมลพิษ
พลาสมาคือก๊าซที่มีสถานะแตกตัวเป็นไอออน คำว่า "พลาสมา" ได้รับการประดิษฐ์ขึ้นโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน เออร์วิงก์ แลงเมียร์ ในปี 1927 ขณะศึกษาปรากฏการณ์การคายประจุในไอปรอทภายใต้-สภาวะความดันต่ำ พลาสมาประกอบด้วยอิเล็กตรอน อะตอมที่เป็นกลาง อะตอมที่มีสถานะตื่นเต้น- โฟตอน และอนุมูลอิสระจำนวนมาก อย่างไรก็ตาม ประจุลบรวมของอิเล็กตรอนและประจุบวกรวมของไอออนจะต้องสมดุลกัน ส่งผลให้ความเป็นกลางทางไฟฟ้าโดยรวม-นี่คือคุณลักษณะที่กำหนดของ "พลาสมา" พลาสมามีคุณสมบัติเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าและตอบสนองต่อสนามแม่เหล็กไฟฟ้าในลักษณะที่แตกต่างอย่างมีนัยสำคัญจากของแข็ง ของเหลว และก๊าซ ด้วยเหตุนี้จึงมักเรียกกันว่า "สถานะที่สี่ของสสาร" ขึ้นอยู่กับสถานะ อุณหภูมิ และความหนาแน่นของไอออน พลาสมามักถูกจำแนกออกเป็นสองประเภท: พลาสมาอุณหภูมิสูง-และพลาสมาอุณหภูมิต่ำ- (รวมถึงพลาสมาความร้อนและพลาสมาเย็น) พลาสมาอุณหภูมิสูง-มีระดับไอออไนเซชันที่เข้าใกล้เอกภาพ และอุณหภูมิของอนุภาคที่เป็นส่วนประกอบทั้งหมดแทบจะเท่ากัน ส่งผลให้ระบบอยู่ในสภาวะสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ สิ่งเหล่านี้ใช้เป็นหลักในการวิจัยที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาฟิวชั่นเทอร์โมนิวเคลียร์ที่ควบคุม ในทางกลับกัน พลาสมาที่มีอุณหภูมิต่ำ-จะมีอยู่ในสภาวะไม่สมดุลทางอุณหพลศาสตร์- ซึ่งอุณหภูมิของอนุภาคที่เป็นส่วนประกอบต่างๆ จะแตกต่างกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง อุณหภูมิของอิเล็กตรอน (Te) สูงกว่าอุณหภูมิไอออน (Ti)- ซึ่งมักจะเกิน 10^4 K- อย่างมีนัยสำคัญ ในขณะที่อุณหภูมิของไอออนและอนุภาคที่เป็นกลางอาจยังคงค่อนข้างต่ำ โดยอยู่ระหว่าง 300 ถึง 500 เคลวิน พลาสมาที่สร้างขึ้นผ่านกระบวนการปล่อยก๊าซทั่วไปจัดอยู่ในหมวดหมู่ของพลาสมาที่มีอุณหภูมิต่ำ-
ในปี 2013 การวิจัยเกี่ยวกับกลไกพื้นฐานของพลาสมาอุณหภูมิต่ำ- ชี้ให้เห็นว่าผลกระทบของพวกมันส่วนใหญ่เป็นผลมาจากการชนที่ไม่ยืดหยุ่นระหว่างอนุภาค พลาสมาที่อุณหภูมิต่ำ-อุดมไปด้วยอิเล็กตรอน ไอออน อนุมูลอิสระ และโมเลกุลที่มีสถานะตื่นเต้น- อิเล็กตรอนพลังงานสูง-ชนกับโมเลกุลของก๊าซ (หรืออะตอม) โดยถ่ายโอนพลังงานจลน์ของพวกมันไปเป็นพลังงานภายในของโมเลกุลสถานะ (หรืออะตอมของพื้นดิน)- กระบวนการนี้จะกระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยาต่อเนื่องกัน-รวมทั้งการกระตุ้น การแยกตัว และการแตกตัวเป็นไอออน- ซึ่งส่งผลให้โมเลกุลมีสถานะถูกกระตุ้น ในด้านหนึ่ง กระบวนการนี้จะแยกพันธะโมเลกุลภายในแก๊ส ทำให้เกิดโมเลกุลและอนุภาคของแข็งที่เรียบง่ายขึ้น ในทางกลับกัน จะก่อให้เกิดอนุมูลอิสระ-เช่น •OH และ H2O2-รวมทั้งโอโซน (O3) ซึ่งเป็นสารออกซิไดซ์ที่มีศักยภาพสูง ในกระบวนการทั้งหมดนี้ อิเล็กตรอนพลังงานสูง-มีบทบาทชี้ขาด ในขณะที่การเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของไอออนก่อให้เกิดผลรองหรือผลเสริมเท่านั้น ภายใต้ความกดอากาศ พลาสมาที่ไม่สมดุล-สูงที่เกิดจากการปล่อยก๊าซจะมีอุณหภูมิอิเล็กตรอน-โดยทั่วไปในช่วงหลายพันองศาเซลเซียส-ซึ่งสูงกว่าอุณหภูมิของก๊าซมาก (ซึ่งยังคงอยู่ใกล้อุณหภูมิห้องหรือประมาณ 100 องศา ) ปฏิกิริยาเคมีหลายประเภทสามารถเกิดขึ้นได้ภายในพลาสมาที่ไม่-สมดุลนี้ ปฏิกิริยาเหล่านี้ถูกกำหนดโดยปัจจัยต่างๆ เป็นหลัก เช่น พลังงานอิเล็กตรอนเฉลี่ย ความหนาแน่นของอิเล็กตรอน อุณหภูมิของก๊าซ ความเข้มข้นของโมเลกุลก๊าซอันตราย และองค์ประกอบของก๊าซโดยรวม ความสามารถนี้นำเสนอทางเลือกที่เป็นไปได้สำหรับการอำนวยความสะดวกในการเกิดปฏิกิริยาที่ต้องใช้พลังงานกระตุ้นสูง-เช่น การกำจัดสารมลพิษที่ตกค้างยาวนานในชั้นบรรยากาศ-และยังช่วยให้สามารถบำบัดกระแสก๊าซที่มีความเข้มข้นของสารก่อมลพิษต่ำ ความเร็วการไหลสูง และอัตราการไหลของปริมาตรสูง (เช่น กระแสที่มีสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่ายหรือสารมลพิษที่มีกำมะถัน)
วิธีการทั่วไปในการสร้างพลาสมาคือการปล่อยก๊าซ การปล่อยก๊าซหมายถึงกระบวนการที่กลไกเฉพาะทำให้อิเล็กตรอน-แยกตัวออก-จากอะตอมหรือโมเลกุลของก๊าซ ตัวกลางที่เป็นก๊าซที่เกิดขึ้นจะเรียกว่า "ก๊าซไอออไนซ์"; หากก๊าซไอออไนซ์นี้ถูกสร้างขึ้นโดยสนามไฟฟ้าภายนอกและคงกระแสไฟฟ้าที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าไว้ ปรากฏการณ์นี้จะถูกเรียกโดยเฉพาะว่า "การปล่อยก๊าซ" ขึ้นอยู่กับกลไกการปล่อยก๊าซธรรมชาติ ลักษณะของตัวกลางก๊าซและแหล่งพลังงาน และรูปทรงของอิเล็กโทรด พลาสมาการปล่อยก๊าซจะถูกจำแนกกว้างๆ เป็นประเภทต่างๆ ดังต่อไปนี้: 1 การปลดปล่อยแสง; Dis การปลดปล่อยสิ่งกีดขวางอิเล็กทริก (DBD); 3 การคายประจุคลื่นวิทยุ-; และ ④ การคายประจุไมโครเวฟ ไม่ว่าจะใช้รูปแบบเฉพาะของการสร้างพลาสมา จำเป็นต้องมีการปล่อยแรงดันไฟฟ้าสูง-อย่างสม่ำเสมอ ข้อกำหนดนี้สร้างความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้นจากไฟฟ้าลุกไหม้หรือประกายไฟ ซึ่งอาจเป็นอันตราย-ซึ่งเป็นข้อกังวลที่สำคัญ เนื่องจากการแก้ไขมลพิษที่เป็นก๊าซโดยทั่วไปจะต้องดำเนินการภายใต้ความดันบรรยากาศ
อุปกรณ์โฟโตคะตะไลซิสและการทำให้บริสุทธิ์ทางชีวภาพ
โฟโตคะตะไลซิสเป็นเทคโนโลยีปฏิกิริยาขั้นสูงที่ออกแบบมาเพื่อการทำงานที่อุณหภูมิแวดล้อม ปฏิกิริยาออกซิเดชันด้วยแสงช่วยให้สามารถเปลี่ยนมลพิษอินทรีย์ที่มีอยู่ในน้ำ อากาศ และดินให้เป็นผลิตภัณฑ์ที่ไม่{1}}เป็นพิษและไม่เป็นอันตรายได้อย่างสมบูรณ์ที่อุณหภูมิห้อง ในทางตรงกันข้าม เทคโนโลยีการเผาที่อุณหภูมิสูง-แบบเดิมๆ ต้องใช้อุณหภูมิสูงมากเพื่อทำลายมลพิษได้อย่างมีประสิทธิภาพ แม้แต่วิธีการออกซิเดชันแบบเร่งปฏิกิริยาแบบเดิมๆ ก็ยังจำเป็นต้องมีอุณหภูมิสูงถึงหลายร้อยองศาเซลเซียส
ตามทฤษฎี หากพลังงานแสงที่เซมิคอนดักเตอร์ดูดซับมีค่าเท่ากับหรือมากกว่าพลังงานช่องว่างของแถบความถี่ สารกึ่งตัวนำก็จะมีพลังงานเพียงพอที่จะกระตุ้นและสร้างคู่รูอิเล็กตรอน- ดังนั้นเซมิคอนดักเตอร์ดังกล่าวจึงสามารถทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยแสงได้ ตัวอย่างทั่วไปของตัวเร่งปฏิกิริยาโฟโตคะตะลิสต์แบบเดี่ยว-ได้แก่โลหะออกไซด์และซัลไฟด์ต่างๆ- เช่น TiO₂, ZnO, ZnS, CdS และ PbS ตัวเร่งปฏิกิริยาแต่ละตัวมีข้อได้เปรียบที่แตกต่างกันสำหรับปฏิกิริยาเฉพาะ และสามารถเลือกได้ตามความจำเป็นในการวิจัยเชิงปฏิบัติ ตัวอย่างเช่น สารกึ่งตัวนำ CdS มีพลังงานช่องว่างของแถบความถี่ที่ค่อนข้างแคบ ซึ่งสอดคล้องกับบริเวณใกล้-รังสีอัลตราไวโอเลตของสเปกตรัมแสงอาทิตย์ ดังนั้นจึงทำให้สามารถใช้ประโยชน์จากพลังงานแสงธรรมชาติได้อย่างมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม อาจเกิดการกัดกร่อนจากแสงได้ ส่งผลให้มีอายุการใช้งานที่จำกัด ในทางตรงกันข้าม TiO2 แสดงให้เห็นประสิทธิภาพโดยรวมที่เหนือกว่าและเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาโฟโตคะตาลิสต์-สารประกอบเดี่ยวที่ใช้กันอย่างแพร่หลายและมีการศึกษาอย่างกว้างขวางที่สุด
