Vysokoenergetická deštrukcia

   Princíp

Vysokoenergetická deštrukcia je proces, pri ktorom deštrukcia prebieha v netermálnej (nerovnovážnej, studenej) plazme. Jej účelom je poskytnúť samostatnú prenosnú metódu spracovania odpadových plynov vznikajúcich pri iných sanačných procesoch (FRTR, 2008). Pri tejto metóde sa využíva vysoké napätie na rozklad prchavých organických látok plazmou pri izbovej teplote. Existujú rôzne spôsoby vytvárania plazmy (Koutský - Malecha, 2006), napr. výbojom v reaktore s dielektrickou bariérou. Na elektródy sa privádza striedavý alebo pulzujúci jednosmerný prúd. Bariéra medzi elektródami bráni vzniku termálnej plazmy. Ak sa medzi elektródy privedie plyn s obsahom kyslíka alebo vody, vzniká ozón a veľmi reaktívne radikály (O₃·, O·, OH· a O₂H·), ktoré slúžia na deštrukciu prchavých organických zlúčenín až na vodu a CO₂. Pri procese vznikajú rozličné medziprodukty, z ktorých niektoré nie je možné vypúšťať (napr. HCl), preto súčasťou býva aj zariadenie na vypieranie.

   Použiteľnosť

Metóda je vhodná na odstraňovanie väčšiny prchavých a poloprchavých organických látok. Dá sa použiť aj na anorganické zlúčeniny, napr. oxidy dusíka a síry. Obzvlášť vhodná je na organické a chlórované rozpúšťadlá (napr. trichlóretylén, tetrachloretylén, 1,1,1-trichlóretán, karbóntetrachlorid, chloroform, tetrachlórmetán, 2,4,6-trichlóanizol), motorové nafty a benzín. Vysokoenergetická deštrukcia je najvhodnejšia pri spracovaní plynov s nízkou koncentráciou prchavých organických látok, najmä chlórovaných zlúčenín (FRTR, 2008; Cal a Schluep, 2001).

   Základná charakteristika

Zariadenie pozostáva z vysokoenergetického reaktora, v ktorom sa rozkladajú prchavé organické látky, zo vstupných a výstupných rozvodných potrubí s meradlami vlhkosti, teploty, tlaku, koncentrácie kontaminantov a rýchlosti prúdenia, z ovládačov vstupného prúdenia a vstupnej vlhkosti a zariadenia na vypieranie. Schéma zariadenia je na obr. 4.3.14.

 

Obr. 4.3.14. Schéma zariadenia na vysokoenegetickú deštrukciu (FRTR 2007).

Vysvetlivky: 1 – vstup znečisteného vzduchu, 2 – vstup tlakového vzduchu, 3 – prietokomer, 4 – voda, 5 – trichlóretylén, 6 – plynový chromatograf, 7 – lôžko zo sklenených guľôčok, 8 – uzemnená sieť, 9 – borosilikátová rúrka, 10 – zdroj striedavého prúdu 100 KV, 30 mA, 11 – meradlo výkonu, 12 – kryt hlavy reaktora, 13 – vnútorná kovová elektróda, 14 – tri alkalické práčky, 15 – zmrazovanie suchým ľadom, 16 – prietokomer, 17 – vzduch.

 

Reaktor je sklenená rúrka s priemerom 5 cm a dĺžkou 122 cm. V rúrke je súosovo umiestnená vnútorná kovová elektróda, vnútri sú nasypané dielektrické sklenené guľôčky. Na vonkajšej stene je umiestnená kovová fólia alebo sito, ktoré sú spojené s uzemňujúcou elektródou. Vnútorná elektróda sa napája zdrojom striedavého prúdu s vysokým napätím (25 až 30 kV) a frekvenciou 60 Hz. Sklenená rúrka slúži ako reakčná nádoba, ktorou prechádza plyn. Hmotnosť reaktora je menej ako 10 kg. Ak je čistený vzduch suchý, na dosiahnutie relatívnej vlhkosti 60 – 80 % sa pridáva deionizovaná voda. Ak je vzduch nasýtený parami vody, je potrebné pridať pred reaktor ohrievač, ktorý zníži vlhkosť na menej ako 80 %. Reaktorové jednotky sa konštruujú na zaťaženia 1,4 m³ . min^–1 (Marks et al., 1994).

   Výhody a limitácie

Zariadenie sa môže budovať ako samostatná mobilná jednotka (FRTR, 2007).

Počas procesu čistenia môžu vznikať aj látky, ktoré sú nebezpečnejšie ako pôvodné znečisťujúce látky (HCL, fosgén, dioxíny, furány). Preto sa ť prípadné emisie musia dokonale sledovať a charakterizovať.

   Trvanie čistenia a účinnosť

Účinnosť môže byť vysoká, napr. v prípade trichlóretylénu až 99,9 % a tetrachlóretylénu 90 – 95 % (CPEO, 2002). Metódou vyskoenergetickej deštrukcie možno dosiahnuť účinnosť odstraňovania perchlóretylénu 90 – 95 %. Pri zneškodňovaní chlórovaných prchavých organických látok sa voda obsahujúca hydroxid sodný alebo hydrogénuhličitan sodný (NaHCO₃) vracia do zariadenia na vypieranie, aby sa z nej odstránili kyslé plyny, HCl a chlór z reaktora (FRTR, 2008).

Zvýšenie účinnosti degradácie sa dá dosiahnuť tým, že sa ako dielektrická bariéra použije katalyzátor, alebo sa reaktor spojí s iným typom zariadenia, napr. kropeným biofiltrom (Roland et al., 2002). Prácu so zariadením je možné zvládnuť v priebehu 1 hodiny. Prevádzka môže prebiehať len s minimálnymi nárokmi na údržbu. Na zabezpečenie dostatočnej kvality údajov si však zariadenia vyžadujú pravidelnú kalibráciu.

 

© Atlas sanačných metód environmentálnych záťaží

Autori: Jana Frankovská, Jozef Kordík, Igor Slaninka, Ľubomír Jurkovič, Vladimír Greif,

Peter Šottník, Ivan Dananaj, Slavomír Mikita, Katarína Dercová a Vlasta Jánová

Štátny geologický ústav Dionýza Štúra, Bratislava 2010, 360 s,

ISBN    978-80-89343-39-3