Baca artikel ini untuk mempelajari tentang dua metode pengurangan VOC (Volatile Organic Compounds): 1. Metode Fisik dan 2. Metode Berbasis Pembakaran.
Metode Fisik:
Metode fisik adalah kondensasi, penyerapan dan adsorpsi. Metode-metode ini dapat digunakan baik secara tunggal atau dalam satu rangkaian jika dimaksudkan untuk memulihkan VOC karena nilai pasarnya.
Kondensasi:
Proses ini terdiri dari pendinginan langsung atau tidak langsung aliran gas influen yang mengandung VOC di bawah titik embunnya. Ini menghasilkan kondensasi beberapa VOC. Aliran gas yang diolah masih memiliki sisa VOC. Konsentrasi residu VOC akan bergantung pada suhu saluran masuk cairan pendingin.
Kondensor terletak di hulu absorber/adsorber/insinerator. Tujuan penggunaan kondensor mungkin untuk memulihkan bahan organik yang berharga atau untuk mengurangi beban VOC pada unit hilir. Kondensor hanya dapat digunakan bila konsentrasi VOC dalam aliran gas buang relatif tinggi. Efisiensi penyisihan mungkin sekitar 50-90% tergantung pada konsentrasi VOC awal dan suhu saluran masuk cairan pendingin.
Penyerapan:
Untuk menghilangkan VOC dari aliran gas umumnya digosok dengan cairan organik dengan titik didih tinggi (minyak). Penggosokan dilakukan baik di menara yang dikemas atau menara pelat saringan atau ruang semprot. Proses (penyerapan) dapat dilakukan baik secara berulang atau berlawanan arah. Praktik umum adalah menggosok berlawanan arah.
Selama proses ini VOC larut dalam penyerap (pelarut). Aliran gas yang diolah dapat diproses lebih lanjut atau dibuang ke atmosfir tergantung pada kandungan VOC sisa. Konsentrasi residu bergantung pada konsentrasi VOC awal dalam aliran gas influen, kelarutan VOC dalam pelarut (yang bergantung pada suhu) dan rasio massa gas terhadap pelarut.
Dari VOC-sarat pelarut VOC diperoleh kembali dengan pengupasan dengan uap dan pelarut bebas VOC dikembalikan ke penyerap. Penyerap yang dirancang dengan baik mungkin memiliki efisiensi penyisihan VOC sebesar 90% atau lebih. Campuran VOC-steam didinginkan dan dipadatkan. Proses ini biasanya tidak ekonomis jika konsentrasi VOC dalam aliran gas influen kurang dari 200-300 ppm.
Adsorpsi:
Ketika aliran gas yang mengandung VOC dilewatkan melalui hamparan partikel penyerap, katakanlah partikel karbon granular aktif, molekul VOC tertahan di permukaan luar serta di permukaan pori mikro dan makro partikel. Sebenarnya adsorpsi terjadi pada beberapa titik tertentu (situs aktif) dari partikel adsorben. Ketika sebagian besar situs aktif sebagian besar partikel ditempati oleh molekul VOC, laju adsorpsi menjadi lambat dan prosesnya dihentikan.
Bed kemudian diregenerasi, yaitu zat yang diserap dihilangkan dengan melewatkan aliran gas atau uap panas. Substansi yang terdesorbsi dapat diperoleh kembali dengan kondensasi. Tempat tidur digunakan kembali untuk operasi adsorpsi. Jika molekul teradsorpsi terikat kuat pada permukaan partikel, regenerasi dilakukan dengan oksidasi udara pada suhu yang lebih tinggi dimana molekul teradsorpsi diubah menjadi CO 2 dan H 2 O. Beberapa bagian dari partikel karbon (adsorben) juga teroksidasi menjadi CO2 . _
Kapasitas adsorpsi suatu adsorben bergantung pada berat molekul adsorbat (VOC), jenis dan konsentrasi VOC, dan suhu, tekanan, dan kelembaban gas pembawa. Kapasitas meningkat dengan penurunan suhu dan peningkatan tekanan.
Kapasitas terpengaruh secara negatif karena kelembaban relatif (RH) melebihi 50% karena molekul air lebih disukai diserap. Adsorben akan memiliki kapasitas yang lebih tinggi untuk adsorpsi hidrokarbon terhalogenasi dan aromatik daripada untuk senyawa teroksigenasi seperti alkohol, keton, dan aldehida. Dari berbagai adsorben yang tersedia secara komersial, arang tempurung kelapa aktif telah ditemukan ideal untuk adsorpsi VOC.
Efisiensi penyisihan VOC dalam sistem adsorpsi mungkin sekitar 95%. Namun, itu tergantung pada suhu dan tekanan operasi, durasi siklus adsorpsi dan regenerasi, jenis dan konsentrasi molekul VOC yang ada dalam aliran gas.
Secara teoritis tidak ada batas atas konsentrasi inlet VOC; namun, dalam praktiknya 10.000 ppm VOC diambil sebagai batas atas. Untuk menangani aliran gas yang memiliki konsentrasi VOC lebih tinggi, baik bed yang lebih besar atau siklus yang lebih pendek harus digunakan dan prosesnya mungkin tidak ekonomis.
Adsorpsi VOC dari aliran gas yang memiliki konsentrasi rendah (VOC) (katakanlah, kurang dari 10 ppm) akan menimbulkan masalah, karena pemulihan VOC dari aliran yang didesorbsi akan sulit karena kandungan VOC-nya yang rendah.
Adsorpsi tidak umum digunakan untuk pengolahan aliran yang mengandung senyawa yang sangat mudah menguap, senyawa dengan titik didih tinggi, senyawa yang dapat dipolimerisasi dan aliran gas yang membawa partikel cair dan padat.
Metode Berbasis Pembakaran:
Proses pembakaran (oksidasi) dapat berupa non-katalitik atau katalitik.
Proses non-katalitik dapat dilakukan dengan cara berikut:
(i) Pembakaran langsung,
(ii) Oksidasi penyembuhan,
(iii) Oksidasi regeneratif,
(iv) Suar, dan
(v) Oksidasi pada boiler dan pemanas proses yang ada.
Secara umum, proses berbasis pembakaran memiliki efisiensi penyisihan VOC yang tinggi, katakanlah, sekitar 98%. Hasil pembakarannya adalah CO 2 , dan H 2 O. NOx dan SO 2 juga dapat dihasilkan selama pembakaran.
Proses Pembakaran Non Katalitik:
Proses ini umumnya dioperasikan pada temperatur yang lebih tinggi, 800-1100°C. Efisiensi penghancuran VOC tergantung pada waktu tinggal, turbulensi, pencampuran dan ketersediaan oksigen di zona pembakaran. Bahan bakar tambahan mungkin diperlukan atau tidak diperlukan tergantung pada nilai kalor gas sarat VOC.
(i) Pembakaran Langsung :
Insinerasi langsung dilakukan dalam ruang bakar berlapis refraktori yang dilengkapi dengan pembakar bahan bakar tambahan. Kebutuhan bahan bakar tambahan dalam situasi tertentu akan bergantung pada nilai kalor gas sarat VOC.
(ii) Oksidasi Penyembuhan :
Dalam unit oksidasi pemulihan, gas bantalan VOC yang masuk dipanaskan terlebih dahulu dengan menukar panas secara tidak langsung dengan gas buang keluar sebelum gas yang masuk dimasukkan ke ruang bakar. Pemulihan panas dari gas buang mungkin antara 40-70%, akibatnya kebutuhan bahan bakar tambahan akan lebih sedikit.
(iii) Oksidasi Regeneratif:
Unit oksidasi regeneratif memiliki ruang pembakaran dan dua tempat tidur yang dikemas berisi manik-manik dari keramik atau bahan lainnya. Ketika aliran yang mengandung VOC yang masuk melewati unggun panas, aliran itu menjadi panas sementara unggun itu mendingin. Aliran selanjutnya memasuki ruang bakar dan mengalami reaksi pembakaran.
Gas buang dari ruang bakar akan mengalir melalui unggun kedua dan memanaskan pengepakan sambil didinginkan sendiri. Tempat tidur yang dikemas dioperasikan dengan cara siklik, yaitu aliran proses dibalik pada interval reguler. Pemulihan panas dalam unit seperti itu sangat tinggi, akibatnya tidak ada bahan bakar atau bahan bakar tambahan dalam jumlah yang relatif kecil yang diperlukan. Unit-unit ini tidak cocok untuk semua jenis gas sarat VOC.
(iv) Suar:
Suar pada dasarnya digunakan sebagai alat pengaman untuk membakar limbah gas yang dihasilkan selama gangguan proses tanpa menggunakan bahan bakar tambahan. Sangat cocok untuk gas buang laju aliran tinggi yang memiliki nilai kalor lebih dari 2600 kcal/Nm 3 . Panas tidak dapat diperoleh kembali dari produk pembakaran yang dihasilkan dan pembakaran sempurna VOC tidak dapat dipastikan.
(v) Oksidasi dalam Boiler dan Pemanas Proses yang Ada:
Boiler atau pemanas proses yang ada dapat digunakan untuk membakar aliran gas sarat VOC. Keuntungannya adalah tidak ada belanja modal dan tidak ada kebutuhan bahan bakar tambahan. Unit seperti itu tidak akan mampu menangani variasi besar dalam laju aliran gas limbah dan nilai kalornya. Dalam jenis peralatan ini, pembakaran limbah gas, yang cenderung menghasilkan senyawa korosif, harus dihindari. Kinerja peralatan tersebut akan terpengaruh jika nilai kalor gas buang kurang dari 1300 kcal/Nm 3 .
Proses Pembakaran Katalitik:
Oksidasi katalitik gas buang sarat VOC dapat dilakukan pada suhu yang lebih rendah, katakanlah, 400-500° C menggunakan jumlah bahan bakar tambahan yang lebih sedikit. Influen (gas buang) biasanya dipanaskan terlebih dahulu hingga sekitar 260-480° C sebelum dimasukkan ke dalam ruang katalis.
Efisiensi penghancuran VOC dapat berkisar antara 95-98% tergantung pada komposisi dan konsentrasi VOC, jenis dan karakteristik katalis, suhu operasi, konsentrasi oksigen, dan kecepatan ruang. Kehadiran partikel cair dan padat serta senyawa terpolimerisasi mempengaruhi efisiensi penghancuran.
Oksida platinum, tembaga atau kromium umumnya digunakan sebagai katalis. Ini diracuni oleh timbal, arsenik, merkuri, belerang, dan halogen. Pada konsentrasi VOC yang tinggi, suhu unggun katalis dapat naik hingga 550-600 °C atau lebih dimana katalis dapat dinonaktifkan.
