Equipo de absorción
El método de absorción utiliza disolventes de baja-volatilidad o no-volátiles para absorber los COV y posteriormente los separa en función de las diferencias en las propiedades físicas de los COV y el absorbente.
El gas cargado de COV- ingresa a la torre de absorción desde la parte inferior; a medida que asciende, entra en contacto contra-corriente con el absorbente que fluye desde la parte superior de la torre. Luego, el gas purificado se descarga desde la parte superior de la torre. El absorbente, ahora cargado de COV, pasa a través de un intercambiador de calor antes de ingresar a la parte superior de una torre de extracción, donde se produce la desorción en condiciones de temperatura elevada (mayor que la temperatura de absorción) o presión reducida (menor que la presión de absorción). El absorbente desorbido se condensa mediante un condensador de disolvente y se devuelve a la torre de absorción. El gas VOC desorbido pasa a través de un condensador y un separador de gas-líquido, y sale de la torre de extracción como una corriente de VOC relativamente pura lista para su recuperación y reutilización. Este proceso es muy-adecuado para purificar corrientes de gas caracterizadas por altas concentraciones de COV y bajas temperaturas; en otras circunstancias, se requieren ajustes apropiados en el proceso.
Equipo de adsorción
Cuando una mezcla fluida se trata utilizando materiales sólidos porosos, uno o más componentes dentro del fluido pueden ser capturados por-y concentrados sobre-la superficie sólida; este fenómeno se conoce como adsorción. En el contexto del tratamiento de gases residuales mediante adsorción, las sustancias objetivo son contaminantes gaseosos, lo que constituye un proceso de adsorción gas-sólido. Los componentes gaseosos que se adsorben se denominan *adsorbatos*, mientras que el material sólido poroso se denomina *adsorbente*.
Una vez que la superficie sólida ha absorbido el adsorbato, una porción del material adsorbido puede desprenderse posteriormente de la superficie adsorbente; este fenómeno se conoce como desorción. Sin embargo, después de que el proceso de adsorción ha transcurrido durante un período, la acumulación de adsorbatos en la superficie hace que la capacidad del adsorbente disminuya significativamente, incumpliendo así los requisitos para una purificación eficaz. En este momento, se deben emplear medidas específicas para desorber el material acumulado del adsorbente, restaurando así su capacidad de adsorción; este proceso se conoce como *regeneración del adsorbente*. En consecuencia, en aplicaciones prácticas de ingeniería de adsorción, se utiliza un proceso cíclico-que comprende adsorción, regeneración y adsorción posterior- para eliminar eficazmente los contaminantes del gas residual y al mismo tiempo recuperar componentes valiosos contenidos en la corriente de gas.
Equipo de purificación
Los métodos basados en la combustión-son muy eficaces para tratar corrientes de gases residuales que contienen altas concentraciones de COV y compuestos malolientes. El principio subyacente implica utilizar un exceso de aire para quemar estas impurezas; De este modo, la mayoría de estas sustancias se convierten en dióxido de carbono y vapor de agua, que luego pueden descargarse de forma segura a la atmósfera. Sin embargo, cuando se procesan compuestos orgánicos que contienen cloro o azufre, los productos de combustión incluyen HCl o SO2; en consecuencia, los gases post-combustión requieren un tratamiento adicional.
Equipos de control de la contaminación
Un plasma es un gas en estado ionizado. El término "plasma" fue acuñado por el científico estadounidense Irving Langmuir en 1927 mientras estudiaba los fenómenos de descarga en vapor de mercurio en condiciones de baja-presión. Un plasma consta de una gran cantidad de electrones, átomos neutros, átomos en estado excitado-, fotones y radicales libres; sin embargo, la carga negativa total de los electrones y la carga positiva total de los iones deben equilibrarse, lo que da como resultado una neutralidad eléctrica general.-esta es la característica definitoria de un "plasma". Los plasmas exhiben propiedades conductoras y responden a los campos electromagnéticos de maneras que difieren significativamente de los sólidos, líquidos y gases; por esta razón, a menudo se les denomina el "cuarto estado de la materia". Según su estado, temperatura y densidad de iones, los plasmas generalmente se clasifican en dos categorías: plasmas de alta-temperatura y plasmas de baja-temperatura (incluidos plasmas térmicos y plasmas fríos). Los plasmas de alta-temperatura poseen un grado de ionización cercano a la unidad, y las temperaturas de todas las partículas constituyentes son casi idénticas, lo que coloca al sistema en un estado de equilibrio termodinámico; Estos se utilizan principalmente en investigaciones que involucran reacciones de fusión termonuclear controladas. Los plasmas de baja-temperatura, por el contrario, existen en un estado de no-equilibrio termodinámico, en el que las temperaturas de las diversas partículas constituyentes difieren. Específicamente, la temperatura del electrón (Te) es significativamente más alta que la temperatura del ion (Ti)-a menudo excede los 10^4 K-mientras que las temperaturas de los iones y las partículas neutras pueden permanecer relativamente bajas, oscilando entre 300 y 500 K. Los plasmas generados mediante procesos generales de descarga de gas entran en la categoría de plasmas de baja-temperatura.
A partir de 2013, la investigación sobre los mecanismos subyacentes de los plasmas de baja-temperatura sugiere que sus efectos son principalmente el resultado de colisiones inelásticas entre partículas. Los plasmas de baja-temperatura son ricos en electrones, iones, radicales libres y moléculas en estado-excitado. Los electrones de alta-energía chocan con moléculas (o átomos) de gas, transfiriendo su energía cinética a la energía interna de las moléculas (o átomos) en estado fundamental-; este proceso desencadena una cascada de reacciones-que incluyen excitación, disociación e ionización-, lo que lleva las moléculas a un estado activado. Por un lado, este proceso rompe los enlaces moleculares dentro del gas, generando moléculas más simples y partículas sólidas; por otro lado, produce radicales libres-como •OH y H2O2-así como ozono (O3), un agente oxidante muy potente. En todo este proceso, los electrones de alta-energía desempeñan el papel decisivo, mientras que el movimiento térmico de los iones aporta sólo un efecto secundario o auxiliar. Bajo presión atmosférica, el plasma en alto desequilibrio generado por la descarga de gas presenta una temperatura de electrones-normalmente en el rango de varios miles de grados Celsius-que es mucho más alta que la temperatura del gas (que permanece cerca de la temperatura ambiente, o alrededor de 100 grados). Dentro de este plasma en desequilibrio pueden ocurrir varios tipos de reacciones químicas; Estas reacciones están determinadas principalmente por factores como la energía promedio de los electrones, la densidad de los electrones, la temperatura del gas, la concentración de moléculas de gas peligrosas y la composición general del gas. Esta capacidad ofrece una alternativa viable para facilitar reacciones que requieren altas energías de activación-como la eliminación de contaminantes persistentes en la atmósfera-y también permite el tratamiento de corrientes de gas caracterizadas por bajas concentraciones de contaminantes, altas velocidades de flujo y grandes caudales volumétricos (por ejemplo, corrientes que contienen compuestos orgánicos volátiles o contaminantes que contienen azufre).
El método más común para generar plasma es la descarga de gas. La descarga de gas se refiere a un proceso en el que un mecanismo específico hace que un electrón se ionice-se separe-de un átomo o molécula de gas. El medio gaseoso resultante se denomina "gas ionizado"; Si este gas ionizado es generado por un campo eléctrico externo y sostiene una corriente conductora, el fenómeno se denomina específicamente "descarga de gas". Según el mecanismo de descarga subyacente, la naturaleza del medio gaseoso y la fuente de energía, y la geometría de los electrodos, los plasmas de descarga de gas se clasifican ampliamente en las siguientes categorías: ① Descarga incandescente; ② Descarga de barrera dieléctrica (DBD); ③ Descarga de radio-frecuencia (RF); y ④ Descarga de microondas. Independientemente de la forma específica de generación de plasma empleada, siempre se requiere una descarga de alto voltaje. Este requisito crea un riesgo potencial de formación de arcos eléctricos o chispas, lo que puede ser peligroso-una preocupación importante dado que la remediación de contaminantes gaseosos normalmente exige el funcionamiento bajo presión atmosférica.
Equipos de Fotocatálisis y Biopurificación
La fotocatálisis es una tecnología de reacción avanzada diseñada para funcionar a temperatura ambiente. La oxidación fotocatalítica permite la conversión completa de contaminantes orgánicos presentes en el agua, el aire y el suelo en productos no-tóxicos e inofensivos a temperatura ambiente. Por el contrario, las tecnologías tradicionales de incineración a alta-temperatura requieren temperaturas extremadamente altas para destruir eficazmente los contaminantes; Incluso los métodos de oxidación catalítica convencionales suelen requerir temperaturas que alcanzan varios cientos de grados Celsius.
Teóricamente, siempre que la energía luminosa absorbida por un semiconductor sea igual o mayor que su energía de banda prohibida, posee energía suficiente para excitar y generar pares de huecos de electrones; en consecuencia, dicho semiconductor puede servir potencialmente como fotocatalizador. Los ejemplos comunes de fotocatalizadores de un solo-compuesto incluyen varios óxidos y sulfuros metálicos-como TiO₂, ZnO, ZnS, CdS y PbS. Cada uno de estos catalizadores ofrece distintas ventajas para reacciones específicas y puede seleccionarse según sea necesario en la investigación práctica. Por ejemplo, el semiconductor CdS posee una energía de banda prohibida relativamente estrecha, que se alinea bien con la región ultravioleta cercana-del espectro solar, lo que permite una utilización eficiente de la energía de la luz natural; sin embargo, es susceptible a la fotocorrosión, lo que resulta en una vida útil limitada. Por el contrario, el TiO2 exhibe un rendimiento general superior y se erige como el fotocatalizador de compuesto único- más utilizado y estudiado.
