Peralatan Penyerapan
Metode penyerapan menggunakan pelarut-volatilitas rendah atau non-volatil untuk menyerap VOC, selanjutnya memisahkannya berdasarkan perbedaan sifat fisik VOC dan penyerapnya.
Gas yang mengandung VOC-memasuki menara penyerapan dari bawah; saat naik, ia bersentuhan-berlawanan arus dengan penyerap yang mengalir dari puncak menara. Gas yang dimurnikan kemudian dibuang dari puncak menara. Penyerap, sekarang sarat dengan VOC, melewati penukar panas sebelum memasuki puncak menara pengupasan, dimana desorpsi terjadi pada kondisi suhu tinggi (lebih tinggi dari suhu penyerapan) atau tekanan berkurang (lebih rendah dari tekanan penyerapan). Penyerap yang terdesorbsi dikondensasikan melalui kondensor pelarut dan dikembalikan ke menara serapan. Gas VOC yang terdesorpsi melewati kondensor dan pemisah gas-cair, keluar dari menara pengupasan sebagai aliran VOC yang relatif murni dan siap untuk diambil kembali dan digunakan kembali. Proses ini sangat-cocok untuk memurnikan aliran gas yang ditandai dengan konsentrasi VOC tinggi dan suhu rendah; dalam keadaan lain, penyesuaian proses yang tepat diperlukan.
Peralatan Adsorpsi
Bila campuran fluida diolah menggunakan bahan padat berpori, satu atau lebih komponen dalam fluida dapat ditangkap-dan terkonsentrasi pada-permukaan padat; fenomena ini dikenal sebagai adsorpsi. Dalam konteks pengolahan limbah gas melalui adsorpsi, zat targetnya adalah gas polutan, yang merupakan proses adsorpsi gas-padatan. Komponen gas yang diadsorpsi disebut *adsorbat*, sedangkan bahan padat berpori disebut *adsorben*.
Setelah permukaan padat mengadsorpsi adsorbat, sebagian bahan yang teradsorpsi selanjutnya dapat terlepas dari permukaan adsorben; fenomena ini dikenal sebagai desorpsi. Namun, setelah proses adsorpsi berlangsung selama beberapa waktu, akumulasi adsorbat pada permukaan menyebabkan kapasitas adsorben berkurang secara signifikan, sehingga gagal memenuhi persyaratan pemurnian yang efektif. Pada saat ini, tindakan khusus harus dilakukan untuk menghilangkan akumulasi bahan dari adsorben, sehingga memulihkan kapasitas adsorpsinya; proses ini disebut sebagai *regenerasi adsorben*. Akibatnya, dalam aplikasi teknik adsorpsi praktis, proses siklus-yang terdiri dari adsorpsi, regenerasi, dan adsorpsi berikutnya-digunakan untuk secara efektif menghilangkan polutan dari gas buang sekaligus memulihkan komponen berharga yang terkandung dalam aliran gas.
Peralatan Pemurnian
Metode berbasis pembakaran-sangat efektif untuk mengolah aliran gas limbah yang mengandung VOC konsentrasi tinggi dan senyawa berbau busuk. Prinsip dasarnya melibatkan pemanfaatan udara berlebih untuk membakar kotoran ini; sebagian besar zat ini diubah menjadi karbon dioksida dan uap air, yang kemudian dapat dibuang dengan aman ke atmosfer. Namun pada saat mengolah senyawa organik yang mengandung klor atau belerang, hasil pembakarannya antara lain HCl atau SO2; akibatnya, gas pasca-pembakaran memerlukan pengolahan lebih lanjut.
Peralatan Pengendalian Polusi
Plasma adalah gas dalam keadaan terionisasi. Istilah "plasma" diciptakan oleh ilmuwan Amerika Irving Langmuir pada tahun 1927 ketika mempelajari fenomena pelepasan uap merkuri dalam kondisi-tekanan rendah. Plasma terdiri dari sejumlah besar elektron, atom netral, atom keadaan tereksitasi, foton, dan radikal bebas; namun, total muatan negatif elektron dan total muatan positif ion harus seimbang, sehingga menghasilkan netralitas listrik secara keseluruhan-inilah ciri khas "plasma". Plasma menunjukkan sifat konduktif dan merespons medan elektromagnetik dengan cara yang sangat berbeda dari benda padat, cair, dan gas; karena alasan ini, mereka sering disebut sebagai "keadaan materi keempat". Berdasarkan keadaan, suhu, dan kepadatan ionnya, plasma biasanya diklasifikasikan ke dalam dua kategori: plasma suhu tinggi dan plasma suhu rendah (termasuk plasma termal dan plasma dingin). Plasma bersuhu tinggi memiliki derajat ionisasi yang mendekati satu, dan suhu semua partikel penyusunnya hampir sama, sehingga menempatkan sistem dalam keadaan kesetimbangan termodinamika; ini terutama digunakan dalam penelitian yang melibatkan reaksi fusi termonuklir terkontrol. Sebaliknya, plasma bersuhu-rendah berada dalam keadaan non-kesetimbangan termodinamika, yang mana suhu berbagai partikel penyusunnya berbeda. Secara khusus, suhu elektron (Te) secara signifikan lebih tinggi daripada suhu ion (Ti)-sering melebihi 10^4 K-sementara suhu ion dan partikel netral mungkin tetap relatif rendah, berkisar antara 300 hingga 500 K. Plasma yang dihasilkan melalui proses pelepasan gas umum termasuk dalam kategori plasma suhu rendah.
Pada tahun 2013, penelitian mengenai mekanisme yang mendasari plasma-suhu rendah menunjukkan bahwa efeknya terutama disebabkan oleh tumbukan inelastis antar partikel. Plasma-bersuhu rendah kaya akan elektron, ion, radikal bebas, dan molekul keadaan-tereksitasi. Elektron berenergi tinggi-bertabrakan dengan molekul gas (atau atom), mentransfer energi kinetiknya menjadi energi internal molekul (atau atom) keadaan dasar; proses ini memicu serangkaian reaksi-termasuk eksitasi, disosiasi, dan ionisasi-sehingga mendorong molekul ke keadaan aktif. Di satu sisi, proses ini memutus ikatan molekul di dalam gas, menghasilkan molekul yang lebih sederhana dan partikulat padat; di sisi lain, ia menghasilkan radikal bebas-seperti •OH dan H2O2-serta ozon (O3), zat pengoksidasi yang sangat kuat. Dalam keseluruhan proses ini, elektron berenergi tinggi memainkan peran yang menentukan, sedangkan gerakan termal ion hanya memberikan kontribusi efek sekunder atau tambahan. Di bawah tekanan atmosfer, plasma yang sangat non-kesetimbangan yang dihasilkan oleh pelepasan gas memiliki suhu elektron-biasanya berkisar beberapa ribu derajat Celcius-yang jauh lebih tinggi daripada suhu gas (yang tetap mendekati suhu kamar, atau sekitar 100 derajat ). Berbagai jenis reaksi kimia dapat terjadi dalam plasma non-kesetimbangan ini; reaksi-reaksi ini terutama ditentukan oleh faktor-faktor seperti energi elektron rata-rata, kerapatan elektron, suhu gas, konsentrasi molekul gas berbahaya, dan komposisi gas secara keseluruhan. Kemampuan ini menawarkan alternatif yang layak untuk memfasilitasi reaksi yang memerlukan energi aktivasi tinggi-seperti penghilangan polutan yang persisten di atmosfer-dan juga memungkinkan pengolahan aliran gas yang ditandai dengan konsentrasi polutan yang rendah, kecepatan aliran yang tinggi, dan laju aliran volumetrik yang besar (misalnya, aliran yang mengandung senyawa organik yang mudah menguap atau polutan yang mengandung sulfur).
Metode paling umum untuk menghasilkan plasma adalah pelepasan gas. Pelepasan gas mengacu pada proses dimana mekanisme spesifik menyebabkan elektron terionisasi-terlepas-dari atom atau molekul gas. Media gas yang dihasilkan disebut "gas terionisasi"; jika gas terionisasi ini dihasilkan oleh medan listrik eksternal dan mempertahankan arus konduktif, fenomena tersebut secara khusus disebut sebagai "pelepasan gas". Berdasarkan mekanisme pelepasan yang mendasari, sifat media gas dan sumber listrik, serta geometri elektroda, plasma pelepasan gas secara luas diklasifikasikan ke dalam kategori berikut: ① Pelepasan Cahaya; ② Pelepasan Penghalang Dielektrik (DBD); ③ Pelepasan Radio-Frekuensi (RF); dan ④ Pembuangan Gelombang Mikro. Terlepas dari bentuk spesifik pembangkitan plasma yang digunakan,-pelepasan tegangan tinggi selalu diperlukan. Persyaratan ini menimbulkan potensi risiko percikan atau percikan api listrik, yang dapat berbahaya-sebuah kekhawatiran yang signifikan mengingat remediasi polutan gas biasanya memerlukan pengoperasian di bawah tekanan atmosfer.
Peralatan Fotokatalisis dan Biopurifikasi
Fotokatalisis adalah teknologi reaksi canggih yang dirancang untuk beroperasi pada suhu kamar. Oksidasi fotokatalitik memungkinkan konversi lengkap polutan organik yang ada di air, udara, dan tanah menjadi produk yang tidak-beracun dan tidak berbahaya pada suhu kamar. Sebaliknya, teknologi insinerasi tradisional bersuhu tinggi memerlukan suhu yang sangat tinggi untuk menghancurkan polutan secara efektif; bahkan metode oksidasi katalitik konvensional biasanya memerlukan suhu yang mencapai beberapa ratus derajat Celcius.
Secara teoritis, asalkan energi cahaya yang diserap oleh semikonduktor sama dengan atau lebih besar dari energi celah pitanya, semikonduktor memiliki energi yang cukup untuk mengeksitasi dan menghasilkan pasangan lubang-elektron; akibatnya, semikonduktor tersebut berpotensi berfungsi sebagai fotokatalis. Contoh umum fotokatalis senyawa-tunggal mencakup berbagai oksida logam dan sulfida-seperti TiO₂, ZnO, ZnS, CdS, dan PbS. Masing-masing katalis ini menawarkan keuntungan berbeda untuk reaksi spesifik dan dapat dipilih sesuai kebutuhan dalam penelitian praktis. Misalnya, semikonduktor CdS memiliki energi celah pita yang relatif sempit, yang selaras dengan wilayah-ultraviolet dekat spektrum matahari, sehingga memungkinkan pemanfaatan energi cahaya alami secara efisien; namun, bahan ini rentan terhadap fotokorosi, sehingga umur pemakaiannya terbatas. Sebaliknya, TiO2 menunjukkan kinerja keseluruhan yang unggul dan merupakan fotokatalis senyawa tunggal yang paling banyak digunakan dan dipelajari secara ekstensif.
