Équipement d'absorption
La méthode d'absorption utilise des solvants à faible-volatilité ou non-volatils pour absorber les COV, puis les sépare en fonction des différences dans les propriétés physiques des COV et de l'absorbant.
Le gaz chargé de COV- pénètre dans la tour d'absorption par le bas ; à mesure qu'il monte, il entre en contact à contre-courant avec l'absorbant venant du haut de la tour. Le gaz purifié est ensuite évacué du sommet de la tour. L'absorbant, désormais chargé de COV, traverse un échangeur de chaleur avant d'entrer au sommet d'une tour de stripping, où la désorption se produit dans des conditions de température élevée (supérieure à la température d'absorption) ou de pression réduite (inférieure à la pression d'absorption). L'absorbant désorbé est condensé via un condenseur de solvant et renvoyé vers la tour d'absorption. Le gaz COV désorbé passe à travers un condenseur et un séparateur gaz-liquide, sortant de la tour de stripping sous la forme d'un flux de COV relativement pur, prêt à être récupéré et réutilisé. Ce processus est bien adapté-à la purification de flux de gaz caractérisés par des concentrations élevées de COV et de basses températures ; dans d’autres circonstances, des ajustements de processus appropriés sont nécessaires.
Équipement d'adsorption
Lorsqu'un mélange fluide est traité à l'aide de matériaux solides poreux, un ou plusieurs composants du fluide peuvent être capturés par-et concentrés sur-la surface solide ; ce phénomène est connu sous le nom d'adsorption. Dans le cadre du traitement des gaz résiduaires par adsorption, les substances cibles sont des polluants gazeux, constituant un processus d'adsorption gaz-solide. Les composants gazeux adsorbés sont appelés *adsorbats*, tandis que le matériau solide poreux est appelé *adsorbant*.
Une fois que la surface solide a adsorbé l'adsorbat, une partie du matériau adsorbé peut ensuite se détacher de la surface adsorbante ; ce phénomène est connu sous le nom de désorption. Cependant, après un certain temps de processus d'adsorption, l'accumulation d'adsorbats sur la surface entraîne une diminution significative de la capacité de l'adsorbant, ne satisfaisant ainsi pas aux exigences d'une purification efficace. À ce stade, des mesures spécifiques doivent être prises pour désorber le matériau accumulé de l'adsorbant, rétablissant ainsi sa capacité d'adsorption ; ce processus est appelé *régénération des adsorbants*. Par conséquent, dans les applications pratiques d'ingénierie de l'adsorption, un processus cyclique-comprenant l'adsorption, la régénération et l'adsorption ultérieure-est utilisé pour éliminer efficacement les polluants des gaz résiduaires tout en récupérant simultanément les composants précieux contenus dans le flux gazeux.
Équipement de purification
Les méthodes basées sur la combustion-sont très efficaces pour traiter les flux de gaz résiduaires contenant de fortes concentrations de COV et de composés malodorants. Le principe sous-jacent consiste à utiliser un excès d’air pour brûler ces impuretés ; la majorité de ces substances sont ainsi transformées en dioxyde de carbone et en vapeur d'eau, qui peuvent ensuite être rejetées dans l'atmosphère en toute sécurité. Cependant, lors du traitement de composés organiques contenant du chlore ou du soufre, les produits de combustion comprennent du HCl ou du SO2 ; par conséquent, les gaz de post-combustion nécessitent un traitement supplémentaire.
Équipement de contrôle de la pollution
Un plasma est un gaz à l’état ionisé. Le terme « plasma » a été inventé par le scientifique américain Irving Langmuir en 1927 alors qu'il étudiait les phénomènes de décharge dans la vapeur de mercure dans des conditions de basse-pression. Un plasma est constitué d'un grand nombre d'électrons, d'atomes neutres, d'atomes à l'état excité-, de photons et de radicaux libres ; cependant, la charge négative totale des électrons et la charge positive totale des ions doivent s'équilibrer, ce qui entraîne une neutralité électrique globale - c'est la caractéristique déterminante d'un « plasma ». Les plasmas présentent des propriétés conductrices et réagissent aux champs électromagnétiques d'une manière très différente de celle des solides, des liquides et des gaz ; pour cette raison, ils sont souvent appelés le « quatrième état de la matière ». En fonction de leur état, de leur température et de leur densité ionique, les plasmas sont généralement classés en deux catégories : les plasmas à haute -température et les plasmas à basse-température (y compris les plasmas thermiques et les plasmas froids). Les plasmas à haute -température possèdent un degré d'ionisation proche de l'unité et les températures de toutes les particules constitutives sont presque identiques, plaçant le système dans un état d'équilibre thermodynamique ; ceux-ci sont principalement utilisés dans la recherche impliquant des réactions de fusion thermonucléaire contrôlées. À l'inverse, les plasmas à basse température-existent dans un état de non-équilibre thermodynamique-, dans lequel les températures des différentes particules constitutives diffèrent. Plus précisément, la température électronique (Te) est nettement supérieure à la température des ions (Ti)-dépassant souvent 10^4 K-tandis que les températures des ions et des particules neutres peuvent rester relativement basses, allant de 300 à 500 K. Les plasmas générés via des processus généraux de décharge de gaz entrent dans la catégorie des plasmas à basse température-.
Depuis 2013, la recherche sur les mécanismes sous-jacents des plasmas à basse température - suggère que leurs effets sont principalement le résultat de collisions inélastiques entre particules. Les plasmas à basse-température sont riches en électrons, en ions, en radicaux libres et en molécules à l'état excité-. Les électrons de haute -énergie entrent en collision avec des molécules de gaz (ou des atomes), transférant leur énergie cinétique dans l'énergie interne des molécules (ou atomes) de l'état fondamental- ; ce processus déclenche une cascade de réactions-y compris l'excitation, la dissociation et l'ionisation- conduisant ainsi les molécules dans un état activé. D'une part, ce processus brise les liaisons moléculaires au sein du gaz, générant des molécules plus simples et des particules solides ; d'autre part, il produit des radicaux libres-tels que •OH et H2O2-ainsi que de l'ozone (O3), un agent oxydant très puissant. Dans tout ce processus, les électrons de haute -énergie jouent un rôle décisif, tandis que le mouvement thermique des ions ne contribue qu'à un effet secondaire ou auxiliaire. Sous la pression atmosphérique, le plasma hautement-généré par une décharge gazeuse présente une température électronique-généralement de l'ordre de plusieurs milliers de degrés Celsius-qui est bien supérieure à la température du gaz (qui reste proche de la température ambiante, soit environ 100 degrés). Différents types de réactions chimiques peuvent se produire au sein de ce plasma hors équilibre ; ces réactions sont principalement déterminées par des facteurs tels que l'énergie électronique moyenne, la densité électronique, la température du gaz, la concentration de molécules de gaz dangereuses et la composition globale du gaz. Cette capacité offre une alternative viable pour faciliter les réactions qui nécessitent des énergies d'activation élevées-telles que l'élimination des polluants persistants dans l'atmosphère-et permet également le traitement de flux de gaz caractérisés par de faibles concentrations de polluants, des vitesses d'écoulement élevées et des débits volumétriques importants (par exemple, les flux contenant des composés organiques volatils ou des polluants soufrés).
La méthode la plus courante pour générer du plasma est la décharge gazeuse. La décharge gazeuse fait référence à un processus dans lequel un mécanisme spécifique provoque l'ionisation d'un électron-le détachement-d'un atome ou d'une molécule de gaz. Le milieu gazeux résultant est appelé « gaz ionisé » ; si ce gaz ionisé est généré par un champ électrique externe et entretient un courant conducteur, le phénomène est spécifiquement appelé « décharge gazeuse ». En fonction du mécanisme de décharge sous-jacent, de la nature du milieu gazeux et de la source d'énergie, ainsi que de la géométrie des électrodes, les plasmas à décharge gazeuse sont globalement classés dans les catégories suivantes : ① Décharge luminescente ; ② Décharge de barrière diélectrique (DBD) ; ③ Décharge radio-fréquence (RF) ; et ④ Décharge micro-ondes. Quelle que soit la forme spécifique de génération de plasma utilisée, une décharge à haute tension-est invariablement requise. Cette exigence crée un risque potentiel d'arc électrique ou d'étincelles, ce qui peut être dangereux-une préoccupation importante étant donné que l'élimination des polluants gazeux nécessite généralement un fonctionnement sous pression atmosphérique.
Équipement de photocatalyse et de biopurification
La photocatalyse est une technologie de réaction avancée conçue pour fonctionner à température ambiante. L'oxydation photocatalytique permet la conversion complète des polluants organiques présents dans l'eau, l'air et le sol en produits non-toxiques et inoffensifs à température ambiante. En revanche, les technologies traditionnelles d'incinération à haute température nécessitent des températures extrêmement élevées pour détruire efficacement les polluants ; même les méthodes d'oxydation catalytique conventionnelles nécessitent généralement des températures atteignant plusieurs centaines de degrés Celsius.
Théoriquement, à condition que l'énergie lumineuse absorbée par un semi-conducteur soit égale ou supérieure à son énergie de bande interdite, il possède suffisamment d'énergie pour exciter et générer des paires d'électrons -trous ; par conséquent, un tel semi-conducteur peut potentiellement servir de photocatalyseur. Des exemples courants de photocatalyseurs à composé unique-incluent divers oxydes et sulfures métalliques-tels que TiO₂, ZnO, ZnS, CdS et PbS. Chacun de ces catalyseurs offre des avantages distincts pour des réactions spécifiques et peut être sélectionné selon les besoins de la recherche pratique. Par exemple, le semi-conducteur CdS possède une énergie de bande interdite relativement étroite, qui s'aligne bien avec la région proche -ultraviolet du spectre solaire, permettant ainsi une utilisation efficace de l'énergie lumineuse naturelle ; cependant, il est sensible à la photocorrosion, ce qui entraîne une durée de vie limitée. En revanche, le TiO2 présente des performances globales supérieures et se présente comme le photocatalyseur à composé unique le plus largement utilisé et le plus étudié.
