ציוד ספיגה
שיטת הספיגה משתמשת בממיסים-נמוכים או לא-נדיפים כדי לספוג VOC, ובהמשך מפרידה אותם על סמך ההבדלים בתכונות הפיזיקליות של ה-VOC והסופג.
גז עמוס VOC-נכנס למגדל הספיגה מלמטה; כאשר הוא עולה, הוא בא במגע- נגד זרם עם הסופג הזורם מהחלק העליון של המגדל. לאחר מכן הגז המטוהר נפרק מראש המגדל. הסופג, עתה עמוס ב-VOC, עובר דרך מחליף חום לפני שהוא נכנס לראש מגדל הפשטה, שבו מתרחשת הספיגה בתנאים של טמפרטורה גבוהה (גבוהה מטמפרטורת הספיגה) או לחץ מופחת (נמוך מלחץ הספיגה). הסופג הנספג מתעבה באמצעות מעבה ממס ומוחזר למגדל הספיגה. גז ה-VOC הנספח עובר דרך מעבה ומפריד נוזלי גז-, ויוצא ממגדל ההפשטה כזרם VOC טהור יחסית המוכן לשחזור ושימוש חוזר. תהליך זה-מתאים היטב לטיהור זרמי גז המאופיינים בריכוזי VOC גבוהים וטמפרטורות נמוכות; בנסיבות אחרות, נדרשות התאמות תהליכיות מתאימות.
ציוד ספיחה
כאשר תערובת נוזלית מטופלת באמצעות חומרים מוצקים נקבוביים, רכיב אחד או יותר בתוך הנוזל עלול להיתפס על ידי-ומרוכז על-המשטח המוצק; תופעה זו ידועה בשם ספיחה. בהקשר של טיפול בגזי פסולת באמצעות ספיחה, חומרי המטרה הם מזהמים גזים, המהווים תהליך ספיחה של גז מוצק-. הרכיבים הגזים הנספגים נקראים *אדסורבטים*, בעוד שהחומר המוצק הנקבובי נקרא *סופח*.
לאחר שהמשטח המוצק ספג את הספיח, חלק מהחומר הנספג עלול להתנתק לאחר מכן מהמשטח הסופג; תופעה זו ידועה בשם ספיגה. עם זאת, לאחר שתהליך הספיחה נמשך תקופה, הצטברות סופחים על פני השטח גורמת לירידה משמעותית ביכולת הסופח, ובכך לא עומד בדרישות לטיהור יעיל. בשלב זה, יש לנקוט באמצעים ספציפיים כדי לספוח את החומר המצטבר מהסופח, ובכך להחזיר את יכולת הספיגה שלו; תהליך זה מכונה *התחדשות ספיגה*. כתוצאה מכך, ביישומים מעשיים של הנדסת ספיחה, תהליך מחזורי-הכולל ספיחה, התחדשות וספיחה שלאחר מכן-מנוצל להסרה יעילה של מזהמים מגז פסולת ובו זמנית לשחזר רכיבים יקרי ערך הכלולים בזרם הגז.
ציוד טיהור
שיטות המבוססות- על שריפה יעילות ביותר לטיפול בזרמי גזי פסולת המכילים ריכוזים גבוהים של VOC ותרכובות מסריחות. העיקרון הבסיסי כולל ניצול עודף של אוויר לבעירה של זיהומים אלה; רוב החומרים הללו מומרים על ידי כך לפחמן דו חמצני ואדי מים, אשר לאחר מכן ניתן לפרוק בבטחה לאטמוספירה. עם זאת, בעת עיבוד תרכובות אורגניות המכילות כלור או גופרית, תוצרי הבעירה כוללים HCl או SO2; כתוצאה מכך, גזי הבעירה שלאחר-הצריכה דורשים טיפול נוסף.
ציוד לבקרת זיהום
פלזמה היא גז במצב מיונן. המונח "פלזמה" נטבע על ידי המדען האמריקאי אירווינג לנגמייר בשנת 1927 תוך כדי מחקר של תופעות פריקה באדי כספית בתנאי לחץ נמוך-. פלזמה מורכבת ממספר עצום של אלקטרונים, אטומים ניטרליים, אטומי מצב- נרגשים, פוטונים ורדיקלים חופשיים; עם זאת, המטען השלילי הכולל של האלקטרונים והמטען החיובי הכולל של היונים חייבים להתאזן, וכתוצאה מכך ניטרליות חשמלית כוללת-זהו המאפיין המגדיר של "פלזמה". פלזמות מפגינות תכונות מוליכות ומגיבות לשדות אלקטרומגנטיים בדרכים השונות באופן משמעותי ממוצקים, נוזלים וגזים; מסיבה זו, הם מכונים לעתים קרובות "המצב הרביעי של החומר". בהתבסס על מצבן, הטמפרטורה וצפיפות היונים שלהן, פלזמות מסווגות בדרך כלל לשתי קטגוריות: פלזמות בטמפרטורה גבוהה- ופלזמות בטמפרטורה- נמוכה (כולל פלזמות תרמיות ופלזמות קרות). לפזמות בטמפרטורה גבוהה- יש דרגת יינון שמתקרבת לאחדות, והטמפרטורות של כל החלקיקים המרכיבים כמעט זהות, מה שמציב את המערכת במצב של שיווי משקל תרמודינמי; אלה משמשים בעיקר במחקר הכולל תגובות היתוך תרמו-גרעיני מבוקרות. לעומת זאת, פלזמות בטמפרטורה-נמוכה קיימות במצב של אי-שיווי משקל תרמודינמי, שבו הטמפרטורות של החלקיקים המרכיבים השונים שונות. באופן ספציפי, טמפרטורת האלקטרונים (Te) גבוהה משמעותית מטמפרטורת היונים (Ti)-שלרוב עולה על 10^4 K-בעוד שהטמפרטורות של היונים והחלקיקים הניטרליים עשויות להישאר נמוכות יחסית, ונעות בין 300 ל-500 K. פלזמות הנוצרות באמצעות תהליכי פריקת גז כלליים של פלזמה{23}, נכנסות לקטגוריה של טמפרטורות{23} נמוכות.
נכון לשנת 2013, מחקר על המנגנונים הבסיסיים של פלזמות בטמפרטורה-נמוכה מצביע על כך שהשפעותיהן הן בעיקר תוצאה של התנגשויות לא אלסטיות בין חלקיקים. פלזמות בטמפרטורות-נמוכות עשירות באלקטרונים, יונים, רדיקלים חופשיים ומולקולות מצב-נרער. אלקטרונים בעלי אנרגיה גבוהה-מתנגשים במולקולות גז (או אטומים), ומעבירים את האנרגיה הקינטית שלהם לאנרגיה הפנימית של מולקולות (או אטומים) של מצב הקרקע-; תהליך זה גורם למפל של תגובות-כולל עירור, דיסוציאציה ויינון- ובכך דוחף את המולקולות למצב מופעל. מצד אחד, תהליך זה מבקע קשרים מולקולריים בתוך הגז, ויוצר מולקולות פשוטות יותר וחלקיקים מוצקים; מצד שני, הוא מייצר רדיקלים חופשיים-כגון •OH ו-H2O2-וכן אוזון (O3), חומר חמצון חזק ביותר. בכל התהליך הזה, אלקטרונים בעלי אנרגיה גבוהה-ממלאים את התפקיד המכריע, בעוד שהתנועה התרמית של היונים תורמת רק אפקט משני או עזר. תחת לחץ אטמוספרי, הפלזמה הבלתי{19}}מאוד בשיווי המשקל שנוצרת על ידי פריקת גז כוללת טמפרטורת אלקטרונים-בדרך כלל בטווח של כמה אלפי מעלות צלזיוס-שגבוהה בהרבה מטמפרטורת הגז (שנשארת קרוב לטמפרטורת החדר, או בסביבות 100 מעלות). סוגים שונים של תגובות כימיות יכולות להתרחש בתוך פלזמה שאינה-בשיווי משקל זו; תגובות אלו נקבעות בעיקר על ידי גורמים כגון אנרגיית אלקטרונים ממוצעת, צפיפות אלקטרונים, טמפרטורת הגז, ריכוז מולקולות הגז המסוכנות והרכב הגז הכולל. יכולת זו מציעה אלטרנטיבה מעשית להקלת תגובות הדורשות אנרגיות הפעלה גבוהות-כגון הסרה של מזהמים מתמשכים באטמוספירה-וכמו כן מאפשרת טיפול בזרמי גז המאופיינים בריכוזי מזהמים נמוכים, מהירויות זרימה גבוהות וקצבי זרימה נפחיים גדולים (למשל, זרמים המכילים חומרים מזהמים אורגניים נדיפים).
השיטה הנפוצה ביותר להפקת פלזמה היא פריקת גז. פריקת גז מתייחסת לתהליך שבו מנגנון מסוים גורם לאלקטרון להיות מיונן-לניתוק-מאטום או מולקולת גז. המדיום הגזי שנוצר מכונה "גז מיונן"; אם הגז המיונן הזה נוצר על ידי שדה חשמלי חיצוני ומחזיק זרם מוליך, התופעה מכונה במפורש "פריקת גז". בהתבסס על מנגנון הפריקה הבסיסי, אופי מדיום הגז ומקור הכוח, והגיאומטריה של האלקטרודות, פלזמות פריקת גז מסווגות באופן נרחב לקטגוריות הבאות: ① פריקת זוהר; ② פריקת מחסום דיאלקטרי (DBD); ③ רדיו-פריקת תדר (RF); ו- ④ פריקת מיקרוגל. ללא קשר לצורה הספציפית של ייצור פלזמה המופעלת, תמיד נדרשת פריקת מתח גבוהה-. דרישה זו יוצרת סיכון פוטנציאלי של קשת חשמלית או ניצוץ, מה שעלול להיות מסוכן-חשש משמעותי בהתחשב בכך ששיקום של מזהמים גזים מחייב בדרך כלל פעולה בלחץ אטמוספרי.
ציוד פוטוקטליזה וטיהור ביולוגי
Photocatalysis היא טכנולוגיית תגובה מתקדמת המיועדת לפעולה בטמפרטורות הסביבה. חמצון פוטו-קטליטי מאפשר המרה מלאה של מזהמים אורגניים הנמצאים במים, באוויר ובאדמה למוצרים לא-רעילים ולא מזיקים בטמפרטורת החדר. לעומת זאת, טכנולוגיות שריפת טמפרטורות גבוהות-מחייבות טמפרטורות גבוהות במיוחד כדי להרוס ביעילות מזהמים; אפילו שיטות חמצון קטליטי קונבנציונליות מחייבות בדרך כלל טמפרטורות המגיעות לכמה מאות מעלות צלזיוס.
באופן תיאורטי, בתנאי שאנרגיית האור הנספגת על ידי מוליך למחצה שווה או גדולה מאנרגיית פער הרצועה שלו, יש לו מספיק אנרגיה כדי לעורר וליצור זוגות-חורי אלקטרונים; כתוצאה מכך, מוליך למחצה כזה יכול לשמש כפוטו-זרז. דוגמאות נפוצות של photocatalysts יחיד- כוללות תחמוצות מתכות וסולפידים שונים-כגון TiO₂, ZnO, ZnS, CdS ו-PbS. כל אחד מהזרזים הללו מציע יתרונות ברורים לתגובות ספציפיות וניתן לבחור אותו לפי הצורך במחקר מעשי. לדוגמה, למוליך למחצה CdS יש אנרגיית פער פס צרה יחסית, שמתיישרת היטב עם האזור האולטרה-סגול הקרוב של ספקטרום השמש, ובכך מאפשרת ניצול יעיל של אנרגיית האור הטבעי; עם זאת, הוא רגיש לפוטוקורוזיה, וכתוצאה מכך חיי שירות מוגבלים. לעומת זאת, TiO2 מפגין ביצועים כלליים מעולים ועומד בתור הפוטוקטליזטור של תרכובת יחידה בשימוש נרחב והנחקר ביותר.
