فرشاة تنظيف الأرضيات

تُعدّ أنظمة التنقية (مثل أجهزة التنقية الكيميائية، وأجهزة تنقية الغازات) مجموعة متنوعة من أجهزة مكافحة تلوث الهواء ، تُستخدم لإزالة بعض الجسيمات و/أو الغازات من عوادم المصانع. كان أحد التطبيقات المبكرة لجهاز تنقية ثاني أكسيد الكربون في الغواصة إكتينو 1 عام 1859، وهو دور لا تزال تُستخدم فيه حتى اليوم. تقليديًا، يُشير مصطلح "جهاز التنقية" إلى أجهزة مكافحة التلوث التي تستخدم سائلًا لغسل الملوثات غير المرغوب فيها من تيار الغاز. ومؤخرًا، استُخدم المصطلح أيضًا لوصف الأنظمة التي تحقن كاشفًا جافًا أو معلقًا في تيار العادم الملوث "لغسل" الغازات الحمضية . تُعدّ أجهزة التنقية من الأجهزة الأساسية للتحكم في الانبعاثات الغازية، وخاصة الغازات الحمضية. كما يُمكن استخدامها لاستعادة الحرارة من الغازات الساخنة عن طريق تكثيف غازات المداخن . ^{[ 1 ]} وتُستخدم أيضًا في التدفقات العالية في عمليات الطاقة الشمسية، والخلايا الكهروضوئية، ومصابيح LED. ^{[ 2 ]}

توجد عدة طرق لإزالة المركبات السامة أو المسببة للتآكل من غاز العادم ومعادلتها.

يُعد الاحتراق أحيانًا سببًا لانبعاثات ضارة، ولكن في كثير من الحالات، يمكن أيضًا استخدام الاحتراق لتنظيف غازات العادم إذا كانت درجة الحرارة مرتفعة بدرجة كافية وتوفرت كمية كافية من الأكسجين. ^{[ 3 ]}

قد تحتوي غازات العادم الناتجة عن الاحتراق على مواد تُعتبر ضارة بالبيئة، ويمكن لجهاز التنقية إزالة هذه المواد أو تحييدها. يُستخدم جهاز التنقية الرطب لتنقية الهواء أو غاز الوقود أو الغازات الأخرى من مختلف الملوثات وجزيئات الغبار . تعمل عملية التنقية الرطبة عن طريق ملامسة المركبات المستهدفة أو الجسيمات الدقيقة لمحلول التنقية. يُعد الماء المذيب الأكثر شيوعًا لإزالة الملوثات غير العضوية، وخاصة الغبار، ولكن يمكن أيضًا استخدام محاليل من الكواشف التي تستهدف مركبات معينة على وجه التحديد. ^{[ 4 ]}

قد تحتوي غازات العادم الناتجة عن العمليات الصناعية أيضاً على غازات سامة و/أو أكالة قابلة للذوبان في الماء، مثل حمض الهيدروكلوريك (HCl) أو الأمونيا (NH3 ₎ . ويمكن إزالة هذه الغازات بكفاءة عالية باستخدام جهاز تنقية رطب. ^{[ 3 ]}

تتحسن كفاءة إزالة الملوثات بزيادة مدة بقاء الغاز في جهاز التنقية أو بزيادة مساحة سطح محلول التنقية باستخدام فوهة رش أو أبراج معبأة أو جهاز شفط . قد تزيد أجهزة التنقية الرطبة من نسبة الماء في الغاز، مما يؤدي إلى ظهور عمود دخان مرئي في المدخنة، إذا تم توجيه الغاز إليها.

يمكن أيضًا استخدام أجهزة التنقية الرطبة لاستعادة الحرارة من الغازات الساخنة عن طريق تكثيف غازات المداخن . ^{[ 1 ]} في هذا الوضع، المسمى جهاز التنقية المكثف، يُعاد تدوير الماء من مصرف جهاز التنقية عبر مبرد إلى الفوهات الموجودة في أعلى الجهاز. يدخل الغاز الساخن إلى جهاز التنقية من الأسفل. إذا كانت درجة حرارة الغاز أعلى من نقطة تكثف الماء ، فإنه يبرد مبدئيًا عن طريق تبخر قطرات الماء. يؤدي التبريد الإضافي إلى تكثف بخار الماء ، مما يزيد من كمية الماء المتداول.

يؤدي تكثيف الماء إلى إطلاق كميات كبيرة من الحرارة ذات درجة الحرارة المنخفضة بسبب القيمة العالية للحرارة الكامنة النوعية لتبخر الماء (أكثر من 2 جيجا جول (560 كيلو واط ساعة) لكل طن من الماء ^{[ 5 ]} )، والتي يمكن استعادتها بواسطة المبرد لأغراض التدفئة المركزية على سبيل المثال . 

يجب إزالة الماء المكثف الزائد باستمرار من الماء المتداول.

نظام التنظيف الجاف أو شبه الجاف، على عكس نظام التنظيف الرطب ، لا يُشبع تيار غازات الاحتراق المعالجة بالرطوبة. في بعض الحالات، لا تُضاف الرطوبة إطلاقًا، بينما في حالات أخرى تُضاف فقط كمية الرطوبة التي يمكن تبخيرها في غازات الاحتراق دون تكثف. لذلك، لا تتطلب أنظمة التنظيف الجاف عادةً عمودًا من البخار أو معالجة/التخلص من مياه الصرف . تُستخدم أنظمة التنظيف الجاف لإزالة الغازات الحمضية (مثل _ثاني أكسيد الكبريت وحمض الهيدروكلوريك ) بشكل أساسي من مصادر الاحتراق .

توجد عدة تصاميم لأنظمة التنظيف الجاف. ومع ذلك، تتكون جميعها من قسمين أو جهازين رئيسيين: جهاز لإدخال مادة امتصاص الغاز الحمضي في تيار الغاز، وجهاز للتحكم في الجسيمات لإزالة نواتج التفاعل، ومادة الامتصاص الزائدة، بالإضافة إلى أي جسيمات موجودة بالفعل في غاز المداخن .

يمكن تصنيف أنظمة التنظيف الجاف إلى حاقنات مواد ماصة جافة (DSIs) أو ماصات مجففة بالرش (SDAs) . وتُسمى الماصات المجففة بالرش أيضًا بأجهزة التنظيف شبه الجافة أو المجففات بالرش.

تُستخدم أنظمة التنظيف الجاف عادةً لإزالة الغازات ذات الرائحة الكريهة والغازات المسببة للتآكل من محطات معالجة مياه الصرف الصحي . ويتكون الوسط المستخدم عادةً من مركب ألومينا مُنشط مُشبع بمواد مُخصصة للتعامل مع غازات مُحددة مثل كبريتيد الهيدروجين . ويمكن مزج هذه الوسائط معًا لتوفير نطاق واسع من إزالة المركبات الأخرى ذات الرائحة الكريهة، مثل ميثيل مركابتان ، والألدهيدات ، والمركبات العضوية المتطايرة ، وثنائي ميثيل الكبريتيد ، وثنائي ميثيل ثنائي الكبريتيد .

تتضمن عملية حقن المادة الماصة الجافة إضافة مادة قلوية (عادةً الجير المطفأ ، أو رماد الصودا ، أو بيكربونات الصوديوم ) إلى تيار الغاز للتفاعل مع الغازات الحمضية . يمكن حقن المادة الماصة مباشرةً في عدة مواقع مختلفة: عملية الاحتراق، أو قناة غازات المداخن (قبل جهاز التحكم بالجسيمات)، أو غرفة تفاعل مفتوحة (إن وجدت). تتفاعل الغازات الحمضية مع المواد الماصة القلوية لتكوين أملاح صلبة تُزال في جهاز التحكم بالجسيمات. لا تُحقق هذه الأنظمة البسيطة سوى كفاءة محدودة في إزالة الغازات الحمضية ( _ثاني أكسيد الكبريت وحمض الهيدروكلوريك). يمكن تحقيق كفاءة تجميع أعلى بزيادة رطوبة غازات المداخن (أي التبريد باستخدام رذاذ الماء). وقد استُخدمت هذه الأجهزة في محارق النفايات الطبية وعدد قليل من محارق النفايات البلدية .

في أجهزة امتصاص الغازات بالرش ، تُدخل غازات المداخن إلى برج امتصاص (مجفف) حيث تتلامس مع معلق قلوي دقيق التذرية . تمتص هذه المعلقات الغازات الحمضية وتتفاعل لتكوين أملاح صلبة تُزال بواسطة جهاز التحكم بالجسيمات. تُستخدم حرارة غازات المداخن لتبخير جميع قطرات الماء، تاركةً غازات مداخن غير مشبعة تخرج من برج الامتصاص . تتميز مجففات الرش بقدرتها على تحقيق كفاءة عالية في إزالة الغازات الحمضية (أكثر من 80%). وقد استُخدمت هذه الأجهزة في الغلايات الصناعية وغلايات المرافق العامة ومحارق النفايات البلدية .

يمكن إزالة العديد من المواد الكيميائية من غازات العادم باستخدام مواد ماصة. يمر غاز المداخن عبر خرطوشة مملوءة بمادة ماصة واحدة أو أكثر، مصممة خصيصًا لتناسب الخصائص الكيميائية للمكونات المراد إزالتها. ^{[ 3 ]} يُطلق على هذا النوع من أجهزة التنقية أحيانًا اسم جهاز التنقية الجاف. يجب استبدال المادة الماصة بعد تشبع سطحها. ملاحظة: الامتزاز ظاهرة سطحية، بينما الامتصاص يشمل المادة بأكملها. مثال: الكربون المنشط مادة ماصة تُستخدم لامتصاص المركبات ذات الرائحة الكريهة.

الزئبق عنصر شديد السمية يوجد عادةً في الفحم والنفايات البلدية. لا تُجدي أجهزة التنقية الرطبة نفعًا إلا في إزالة أنواع الزئبق الذائبة، مثل الزئبق المؤكسد (Hg²⁺) ^. أما بخار الزئبق في صورته العنصرية (Hg⁰ ⁾ فهو غير قابل للذوبان في معلق جهاز التنقية، وبالتالي لا يُزال. لذلك، يلزم إجراء عملية تحويل إضافية للزئبق المؤكسد (Hg⁰ ⁾ لإتمام عملية امتصاص الزئبق. وعادةً ما تُضاف الهالوجينات إلى غازات المداخن لهذا الغرض. يؤثر نوع الفحم المحترق، بالإضافة إلى وجود وحدة اختزال تحفيزي انتقائي، على نسبة الزئبق العنصري إلى الزئبق المؤكسد في غازات المداخن، وبالتالي على درجة إزالة الزئبق.

في يوليو 2015، وجدت إحدى الدراسات أن بعض أجهزة تنقية الزئبق المثبتة في محطات توليد الطاقة بالفحم تقوم أيضاً، دون قصد، بالتقاط انبعاثات الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات ( PAHs ). ^{[ 6 ] [ 7 ]}

من الآثار الجانبية لعملية التنظيف بالتنقيط أنها لا تُحوّل المادة غير المرغوب فيها من غازات العادم إلا إلى محلول سائل أو معجون صلب أو مسحوق. ويجب التخلص من هذه المادة بطريقة آمنة إذا لم يكن بالإمكان إعادة استخدامها.

على سبيل المثال، ينتج عن إزالة الزئبق نفايات تحتاج إما إلى مزيد من المعالجة لاستخلاص الزئبق الخام، أو يجب دفنها في مكب نفايات خاص بالنفايات الخطرة لمنع تسرب الزئبق إلى البيئة. وهذا الأمر ينطوي على مشاكل، إذ يُعدّ الزئبق شديد الخطورة على البيئة، ولا تستطيع العديد من المصانع معالجته أو نقله إلى مكب النفايات.

كمثال على إعادة الاستخدام، يمكن لأجهزة التنقية المصنوعة من الحجر الجيري في محطات توليد الطاقة التي تعمل بالفحم أن تنتج جبسًا صناعيًا بجودة كافية يمكن استخدامه في تصنيع ألواح الجبس وغيرها من المنتجات الصناعية. ^{[ 8 ]}

تُشكل أجهزة التنظيف غير المُصانة جيدًا خطرًا محتملاً لنشر البكتيريا المُسببة للأمراض. وتعود هذه المشكلة إلى عدم كفاية التنظيف. فعلى سبيل المثال، كان سبب تفشي داء الفيالقة في النرويج عام 2005 هو عدد قليل من أجهزة التنظيف المُصابة. وقد تسبب هذا التفشي في 10 وفيات وأكثر من 50 حالة إصابة. ^{[ 9 ]}

استُخدمت أجهزة تنقية الغازات على السفن لأول مرة لإنتاج الغاز الخامل لعمليات ناقلات النفط .

في السنوات الأخيرة، اختارت العديد من شركات الشحن تركيب أجهزة تنقية غازات العادم في سفنها لمواصلة استخدام وقود HFO الرخيص ذي المحتوى العالي من الكبريت ، مع الالتزام في الوقت نفسه بلوائح المنظمة البحرية الدولية التي تحدد نسبة الكبريت بـ 0.5%. وقد تعرضت أجهزة التنقية ذات الدائرة المفتوحة، وهي النوع الأكثر شيوعًا، لانتقادات بسبب تسببها في أضرار جسيمة للنظام البيئي البحري نتيجة تصريف مياه الغسيل الناتجة عن هذه الأجهزة مباشرة في البحر. ^{[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]}

اعتمدت المنظمة البحرية الدولية مبادئ توجيهية بشأن الموافقة على أجهزة تنقية غازات العادم وتركيبها واستخدامها على متن السفن لضمان الامتثال للوائح الكبريت الواردة في الملحق السادس من اتفاقية ماربول . ^{[ 14 ]} يجب على دول العلم الموافقة على هذه الأنظمة، ويمكن لدول الموانئ (كجزء من رقابتها على الموانئ ) ضمان عمل هذه الأنظمة بشكل صحيح. في حال عدم عمل نظام التنقية بشكل صحيح (وعدم الالتزام بإجراءات المنظمة البحرية الدولية لمثل هذه الأعطال)، يحق لدول الموانئ معاقبة السفينة. كما تمنح اتفاقية الأمم المتحدة لقانون البحار دول الموانئ الحق في تنظيم (بل وحظر) استخدام أنظمة التنقية ذات الدائرة المفتوحة داخل الموانئ والمياه الداخلية. ^{[ 15 ] [ 16 ]}

• أتكينسون ، كريسبين (فبراير 2016)، "الحد من الانبعاثات من السفن"، مجلة السفن الشهرية : 28-31
• جيسبر جارل فانو (2019). إنفاذ التشريعات البحرية الدولية بشأن تلوث الهواء من خلال اتفاقية الأمم المتحدة لقانون البحار . دار هارت للنشر.