Ionizzazione
Che cos'è?
Nella ionizzazione (detta anche tecnica del plasma freddo diretto), l'aria o il flusso di gas in ingresso viene condotto attraverso una camera di reazione dove è sottoposto a un campo elettrico molto forte (20-30 kV) generato da elettrodi, che provoca ioni, liberi elettroni, radicali e altre particelle altamente reattive da formare. Tuttavia, non si verifica alcun aumento notevole della temperatura.
I composti altamente reattivi provocano la decomposizione e l'ossidazione (parziale) degli inquinanti presenti nel gas in ingresso. Le particelle più attive in questo processo sono i radicali N, O e OH. Sono formati da azoto (N2), ossigeno (O2) e acqua (H2O). Con il trattamento diretto, è possibile la rimozione di sostanze chimiche organiche. Nel caso di iniezione di una corrente d'aria ionizzata si verifica una modifica delle molecole di odore e, in misura minore, una rimozione del carico organico.
I composti altamente reattivi provocano la decomposizione e l'ossidazione (parziale) degli inquinanti presenti nel gas in ingresso. Le particelle più attive in questo processo sono i radicali N, O e OH. Sono formati da azoto (N2), ossigeno (O2) e acqua (H2O). Con il trattamento diretto, è possibile la rimozione di sostanze chimiche organiche. Nel caso di iniezione di una corrente d'aria ionizzata si verifica una modifica delle molecole di odore e, in misura minore, una rimozione del carico organico.
Figura 1. Schema di un sistema di ionizzazione
La decomposizione dei VOC può generare emissioni di CO2, H2O2, CO, NOX, ecc. che possono essere trattati con un sistema catalitico.
L'ozono creato nel campo elettrico è un prodotto collaterale. Se non reagisce completamente, porta a emissioni di ozono. L'ozono ha un odore caratteristico e può essere dannoso in alte concentrazioni. In condizioni atmosferiche normali, l'ozono si trasforma rapidamente in ossigeno. Quando si posiziona un catalizzatore in serie dopo lo ionizzatore, l'ozono viene completamente rimosso. Nelle applicazioni industriali, l'emissione di ozono rimane al di sotto di un ppm.
L'acqua di scarico viene emessa come una piccola quantità di acqua di drenaggio.
L'ozono creato nel campo elettrico è un prodotto collaterale. Se non reagisce completamente, porta a emissioni di ozono. L'ozono ha un odore caratteristico e può essere dannoso in alte concentrazioni. In condizioni atmosferiche normali, l'ozono si trasforma rapidamente in ossigeno. Quando si posiziona un catalizzatore in serie dopo lo ionizzatore, l'ozono viene completamente rimosso. Nelle applicazioni industriali, l'emissione di ozono rimane al di sotto di un ppm.
L'acqua di scarico viene emessa come una piccola quantità di acqua di drenaggio.
Design, manutenzione ed efficienza
La manutenzione è minima. Se l'unità viene utilizzata per abbattere gli odori, potrebbe essere necessario un "lavaggio" una volta alla settimana e si consiglia un'ispezione interna una volta al mese.
La tensione è il parametro principale da monitorare.
La tensione è il parametro principale da monitorare.
applicabilità
La ionizzazione è normalmente utilizzata per trattare gas di scarico con basse concentrazioni di VOC e nei casi in cui l'ossidazione termica/catalitica non è efficace. Le prime applicazioni prototipali dell'ossidazione al plasma per la purificazione dell'aria su scala industriale risalgono alla fine degli anni '80. La tecnologia è stata completamente commercializzata dalla metà degli anni '90. Nel frattempo, decine di tali impianti vengono utilizzati per il controllo degli odori, anche nei seguenti settori:
Tabella 1 mostra i limiti applicativi e le restrizioni associate alla ionizzazione (adattato da EIPPCB, 2016, Tabella 3.214).
Tabella 1. Limiti di applicazione e restrizioni associati alla ionizzazione.
- Depurazione acque (RWZI, industria alimentare, chimica e conciaria);
- compostaggio fanghi;
- Industria del tabacco;
- Industria alimentare;
- Industria dei mangimi per pesci;
- Industria dell'alimentazione animale;
- macelli;
- Lavorazione di cereali e soia;
- Lavorazione della patata (produzione di patatine).
Tabella 1 mostra i limiti applicativi e le restrizioni associate alla ionizzazione (adattato da EIPPCB, 2016, Tabella 3.214).
Tabella 1. Limiti di applicazione e restrizioni associati alla ionizzazione.
| Problema | Limiti/Restrizioni |
|---|---|
| Flusso di gas (Nm3/ H) | 20-200000 |
| Temperatura (° C) | 20-80; Sono possibili temperature più elevate (fino a 120) con ossidazione al plasma |
| Pressione (MPa) | atmosferico |
| Caduta di pressione (mbar) | Alcuni |
| Umidità relativa (%) | Non troppo elevato per rischi di condensa e cortocircuito. Un'elevata umidità migliora le prestazioni in una configurazione a flusso laterale |
| Concentrazione di polvere | Se applicato direttamente nel flusso di gas, questo dovrebbe includere quantità relativamente basse di polvere. Lo ionizzatore agirà quindi come un precipitatore elettrostatico |
| Energia | La ionizzazione è particolarmente indicata per flussi di gas con basse concentrazioni di VOC a causa del basso consumo energetico rispetto agli ossidatori termici |
