Absorbcijas aprīkojums
Absorbcijas metode izmanto zemas-gaistības vai ne-gaistošus šķīdinātājus, lai absorbētu GOS, pēc tam tos atdalot, pamatojoties uz GOS un absorbenta fizikālo īpašību atšķirībām.
GOS{0}}gāze ieplūst absorbcijas tornī no apakšas; paceļoties, tas saskaras ar pretstrāvu-ar absorbentu, kas ieplūst no torņa augšdaļas. Pēc tam attīrītā gāze tiek izvadīta no torņa augšdaļas. Absorbents, kas tagad ir piekrauts ar GOS, iet caur siltummaini pirms nokļūšanas noņemšanas torņa augšpusē, kur desorbcija notiek paaugstinātas temperatūras (augstāka par absorbcijas temperatūru) vai pazemināta spiediena (zemāka par absorbcijas spiedienu) apstākļos. Desorbētais absorbents tiek kondensēts caur šķīdinātāja kondensatoru un atgriezts absorbcijas tornī. Desorbētā GOS gāze iziet cauri kondensatoram un gāzes -šķidruma separatoram, izejot no noņemšanas torņa kā salīdzinoši tīra GOS plūsma, kas ir gatava reģenerācijai un atkārtotai izmantošanai. Šis process ir labi-piemērots tādu gāzu plūsmu attīrīšanai, kurām raksturīga augsta GOS koncentrācija un zema temperatūra; citos apstākļos ir nepieciešama atbilstoša procesa korekcija.
Adsorbcijas aprīkojums
Kad šķidro maisījumu apstrādā, izmantojot porainus cietus materiālus, vienu vai vairākas šķidrumā esošās sastāvdaļas var uztvert-un koncentrēties uz-cietā virsma; šo parādību sauc par adsorbciju. Saistībā ar izplūdes gāzu apstrādi, izmantojot adsorbciju, mērķa vielas ir gāzveida piesārņotāji, kas veido gāzveida{3}adsorbcijas procesu. Gāzveida komponentus, kas tiek adsorbēti, sauc par *adsorbātiem*, savukārt poraino cieto materiālu sauc par *adsorbentu*.
Kad cietā virsma ir adsorbējusi adsorbātu, daļa adsorbētā materiāla pēc tam var atdalīties no adsorbenta virsmas; šī parādība ir pazīstama kā desorbcija. Tomēr pēc tam, kad adsorbcijas process ir noritējis kādu laiku, adsorbātu uzkrāšanās uz virsmas izraisa adsorbenta kapacitātes ievērojamu samazināšanos, tādējādi neatbilstot efektīvas attīrīšanas prasībām. Šajā posmā ir jāveic īpaši pasākumi, lai desorbētu uzkrāto materiālu no adsorbenta, tādējādi atjaunojot tā adsorbcijas spēju; šo procesu sauc par *adsorbenta reģenerāciju*. Līdz ar to praktiskos adsorbcijas inženierijas lietojumos tiek izmantots ciklisks process-, kas ietver adsorbciju, reģenerāciju un sekojošu adsorbciju-, lai efektīvi noņemtu piesārņotājus no izplūdes gāzēm, vienlaikus atgūstot vērtīgos komponentus, kas atrodas gāzes plūsmā.
Attīrīšanas iekārtas
Metodes, kuru pamatā ir sadedzināšana{0}}, ir ļoti efektīvas, lai attīrītu atgāzu plūsmas, kas satur augstu GOS koncentrāciju un nepatīkamus savienojumus. Pamatprincips ietver gaisa pārpalikuma izmantošanu šo piemaisījumu sadedzināšanai; Lielākā daļa šo vielu tādējādi tiek pārvērstas oglekļa dioksīdā un ūdens tvaikos, ko pēc tam var droši izvadīt atmosfērā. Tomēr, apstrādājot organiskos savienojumus, kas satur hloru vai sēru, sadegšanas produkti ietver HCl vai SO2; līdz ar to pēc-degšanas gāzēm ir nepieciešama turpmāka apstrāde.
Piesārņojuma kontroles iekārtas
Plazma ir gāze jonizētā stāvoklī. Terminu "plazma" 1927. gadā ieviesa amerikāņu zinātnieks Ērvings Langmuirs, pētot dzīvsudraba tvaikos izplūdes parādības zema spiediena apstākļos. Plazma sastāv no liela skaita elektronu, neitrālu atomu, ierosinātu -stāvokļa atomu, fotonu un brīvo radikāļu; tomēr kopējam elektronu negatīvajam lādiņam un kopējam pozitīvajam jonu lādiņam ir jāsabalansē, tādējādi radot vispārēju elektrisko neitralitāti -tā ir "plazmas" raksturīgā īpašība. Plazmām piemīt vadošas īpašības un tās reaģē uz elektromagnētiskajiem laukiem tādā veidā, kas būtiski atšķiras no cietām vielām, šķidrumiem un gāzēm; šī iemesla dēļ tos bieži sauc par "ceturto matērijas stāvokli". Pamatojoties uz to stāvokli, temperatūru un jonu blīvumu, plazmas parasti iedala divās kategorijās: augstas -temperatūras plazmas un zemas-temperatūras plazmas (tostarp termiskās plazmas un aukstās plazmas). Augstas temperatūras plazmām ir jonizācijas pakāpe, kas tuvojas vienotībai, un visu to daļiņu temperatūras ir gandrīz identiskas, nostādot sistēmu termodinamiskā līdzsvara stāvoklī; tos galvenokārt izmanto pētījumos, kas saistīti ar kontrolētām kodolsintēzes reakcijām. Savukārt zemas temperatūras plazmas pastāv termodinamiskā ne{14}}līdzsvara stāvoklī, kurā dažādu sastāvdaļu daļiņu temperatūras atšķiras. Konkrētāk, elektronu temperatūra (Te) ir ievērojami augstāka par jonu temperatūru (Ti)-bieži pārsniedzot 10^4 K-, savukārt jonu un neitrālo daļiņu temperatūra var palikt relatīvi zema, diapazonā no 300 līdz 500 K. Plazmas, kas ģenerētas vispārējos gāzizlādes procesos, ietilpst kategorijā}}zemas temperatūras plazma3.
No 2013. gada pētījumi par zemas temperatūras plazmas pamatā esošajiem mehānismiem liecina, ka to ietekme galvenokārt ir neelastīgu daļiņu sadursmes rezultāts. Zemas -temperatūras plazmas ir bagātas ar elektroniem, joniem, brīvajiem radikāļiem un ierosinātajām-stāvokļa molekulām. Augstas-enerģijas elektroni saduras ar gāzes molekulām (vai atomiem), pārnesot savu kinētisko enerģiju zemes-stāvokļa molekulu (vai atomu) iekšējā enerģijā; šis process izraisa reakciju kaskādi,{8}}ieskaitot ierosmi, disociāciju un jonizāciju,{9}}tādējādi virzot molekulas aktivizētā stāvoklī. No vienas puses, šis process sadala molekulārās saites gāzē, radot vienkāršākas molekulas un cietās daļiņas; no otras puses, tas rada brīvos radikāļus,{11}}tādus kā •OH un H2O2-, kā arī ozonu (O3), kas ir ļoti spēcīgs oksidētājs. Visā šajā procesā lielas enerģijas{18}}elektroniem ir izšķirošā loma, savukārt jonu termiskā kustība rada tikai sekundāru vai palīgefektu. Atmosfēras spiedienā ļoti ne{19}}līdzsvara plazmā, ko rada gāzizlāde, elektronu temperatūra -parasti ir diapazonā no vairākiem tūkstošiem grādu pēc Celsija{23}}, kas ir daudz augstāka par gāzes temperatūru (kas saglabājas tuvu istabas temperatūrai jeb aptuveni 100 grādiem). Šajā nelīdzsvara plazmā var notikt dažāda veida ķīmiskās reakcijas; šīs reakcijas galvenokārt nosaka tādi faktori kā vidējā elektronu enerģija, elektronu blīvums, gāzes temperatūra, bīstamo gāzu molekulu koncentrācija un kopējais gāzes sastāvs. Šī iespēja piedāvā dzīvotspējīgu alternatīvu, lai veicinātu reakcijas, kurām nepieciešama liela aktivizācijas enerģija,{26}}piemēram, noturīgu piesārņotāju noņemšana atmosfērā-, kā arī ļauj apstrādāt gāzes plūsmas, kurām raksturīga zema piesārņotāju koncentrācija, liels plūsmas ātrums un liels tilpuma plūsmas ātrums (piemēram, plūsmas, kas satur gaistošus organiskos savienojumus vai sērus).
Visizplatītākā plazmas ģenerēšanas metode ir gāzizlāde. Gāzes izlāde attiecas uz procesu, kurā noteikts mehānisms izraisa elektrona jonizāciju-atdalīšanu-no gāzes atoma vai molekulas. Iegūto gāzveida vidi sauc par "jonizētu gāzi"; ja šo jonizēto gāzi ģenerē ārējs elektriskais lauks un tā uztur vadošu strāvu, parādība tiek īpaši saukta par "gāzes izlādi". Pamatojoties uz pamatā esošo izlādes mehānismu, gāzes barotnes un barošanas avota raksturu un elektrodu ģeometriju, gāzizlādes plazmas tiek plaši klasificētas šādās kategorijās: ① Glow Discharge; ② Dielektriskā barjerizlāde (DBD); ③ radio-frekvences (RF) izlāde; un ④ mikroviļņu izlāde. Neatkarīgi no izmantotā plazmas ģenerēšanas veida, augstsprieguma izlāde vienmēr ir nepieciešama. Šī prasība rada potenciālu elektriskā loka vai dzirksteļošanas risku, kas var būt bīstams{9}}nozīmīgs jautājums, jo gāzveida piesārņotāju attīrīšana parasti prasa darbību atmosfēras spiedienā.
Fotokatalīzes un bioattīrīšanas iekārtas
Fotokatalīze ir progresīva reakcijas tehnoloģija, kas paredzēta darbībai apkārtējās vides temperatūrā. Fotokatalītiskā oksidēšana nodrošina ūdenī, gaisā un augsnē esošo organisko piesārņotāju pilnīgu pārvēršanu par netoksiskiem un nekaitīgiem produktiem istabas temperatūrā. Turpretim tradicionālajām augstas temperatūras sadedzināšanas tehnoloģijām ir nepieciešama ārkārtīgi augsta temperatūra, lai efektīvi iznīcinātu piesārņotājus; pat tradicionālajām katalītiskās oksidācijas metodēm parasti ir nepieciešama temperatūra, kas sasniedz vairākus simtus grādu pēc Celsija.
Teorētiski, ja pusvadītāja absorbētā gaismas enerģija ir vienāda vai lielāka par tās joslas spraugas enerģiju, tam ir pietiekami daudz enerģijas, lai ierosinātu un ģenerētu elektronu{0}}caurumu pārus; līdz ar to šāds pusvadītājs potenciāli var kalpot kā fotokatalizators. Atsevišķu -savienojumu fotokatalizatoru izplatītākie piemēri ir dažādi metālu oksīdi un sulfīdi-, piemēram, TiO₂, ZnO, ZnS, CdS un PbS. Katrs no šiem katalizatoriem piedāvā atšķirīgas priekšrocības konkrētām reakcijām, un tos var izvēlēties pēc vajadzības praktiskajos pētījumos. Piemēram, pusvadītāju CdS ir salīdzinoši šaura joslas spraugas enerģija, kas labi sakrīt ar saules spektra tuvējo -ultravioleto apgabalu, tādējādi ļaujot efektīvi izmantot dabiskās gaismas enerģiju; tomēr tas ir uzņēmīgs pret fotokoroziju, kā rezultātā ir ierobežots kalpošanas laiks. Turpretim TiO2 uzrāda izcilu kopējo veiktspēju, un tas ir visplašāk izmantotais un visplašāk pētītais viena -savienojuma fotokatalizators.
