Ionización

¿Qué es?

En la ionización (también conocida como técnica de plasma frío directo), el aire o el flujo de gas entrante se conduce a través de una cámara de reacción donde se somete a un campo eléctrico muy fuerte (20-30 kV) generado por electrodos, lo que provoca iones libres electrones, radicales y otras partículas altamente reactivas que se van a formar. Sin embargo, no se produce un aumento notable de temperatura.

Los compuestos altamente reactivos provocan la descomposición y oxidación (parcial) de los contaminantes presentes en el gas entrante. Las partículas más activas en este proceso son los radicales N, O y OH. Están formados por nitrógeno (N2), oxígeno (O2) y agua (H2O). Con tratamiento directo, es posible la eliminación de productos químicos orgánicos. En el caso de la inyección de una corriente de aire ionizado, se produce una modificación de las moléculas de olor y, en menor medida, una eliminación de la carga orgánica.
La descomposición de COV puede generar emisiones de CO2, H2O2, CO, NOX, etc. que pueden tratarse mediante un sistema catalizador.

El ozono creado en el campo eléctrico es un producto secundario. Si no reacciona por completo, genera emisiones de ozono. El ozono tiene un olor distintivo y puede ser dañino en altas concentraciones. En condiciones atmosféricas normales, el ozono se transforma rápidamente en oxígeno. Al colocar un catalizador en serie después del ionizador, el ozono se elimina por completo. En aplicaciones industriales, la emisión de ozono se mantiene por debajo de una ppm.

Las aguas residuales se emiten como una pequeña cantidad de agua de drenaje.

Diseño, mantenimiento y eficiencia

El mantenimiento es mínimo. Si la unidad se utiliza para reducir el olor, es posible que sea necesario un "lavado" una vez a la semana y se recomendaría una inspección interna una vez al mes.
El voltaje es el parámetro principal que se debe monitorear.

Aplicabilidad

La ionización se utiliza normalmente para tratar gases residuales con bajas concentraciones de COV y en los casos en que la oxidación térmica / catalítica no es eficaz. Los primeros prototipos de aplicaciones de oxidación por plasma para purificación de aire a escala industrial se remontan a finales de los años 80. La tecnología se comercializa por completo desde mediados de los noventa. Mientras tanto, se están utilizando docenas de estas instalaciones para el control de olores, incluso en los siguientes sectores:
  • Purificación de agua (RWZI, industria alimentaria, química y del cuero);
  • Compostaje de lodos;
  • Industria tabacalera;
  • Industria alimentaria;
  • Industria de piensos para peces;
  • Industria de alimentos para animales;
  • Matadero;
  • Procesamiento de cereales y soja;
  • Procesamiento de patatas (producción de patatas fritas).
Además del control de olores, la técnica también puede ser útil para eliminar concentraciones bajas de disolvente (incluidos disolventes halogenados), por ejemplo, de una corriente de gas residual de la industria de pinturas, barnices y tintas de impresión. Aunque hay poca experiencia en esto a escala industrial.

Tabla 1 muestra los límites de aplicación y las restricciones asociadas con la ionización (adaptado de EIPPCB, 2016, Tabla 3.214).

Tabla 1. Límites de aplicación y restricciones asociadas con la ionización.
Inconveniente Límites / Restricciones
Flujo de gas (Nm3/marido) Rinde de 20 a 200000 porciones
Temperatura (° C) 20-80; Son posibles temperaturas más altas (hasta 120) con oxidación por plasma
Presión (MPa) Atmosférico
Caída de presión (mbar) Cosas
Humedad relativa (%) No demasiado alto debido a los riesgos de condensación y cortocircuito. Una humedad elevada mejora el rendimiento en una configuración de flujo lateral
Concentración de polvo Si se aplica directamente a la corriente de gas, debe incluir cantidades relativamente bajas de polvo. El ionizador actuará entonces como un precipitador electrostático.
Energía La ionización es adecuada principalmente para corrientes de gas con bajas concentraciones de COV debido al bajo consumo de energía en comparación con los oxidantes térmicos.

Referencias

EIPPCB (2016). Documento de referencia sobre las mejores técnicas disponibles (MTD) para los sistemas comunes de tratamiento / gestión de aguas residuales y gases residuales en el sector químico. Informe del CCI sobre ciencia por políticas.
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