Ingegneria Chimica - Chemical Engineering

Effetti e sorgenti degli inquinanti atmosferici. Natura generale dei problemi di inquinamento atmosferico. Definizioni e lista generale degli inquinanti atmosferici. Materiale particolato. Monossido di carbonio. Ossidi di zolfo. Effetti degli idrocarburi, degli ossidi di azoto e degli ossidanti fotochimici. Sorgenti di inquinamento atmosferico. Problemi a livello planetario connessi all’inquinamento atmosferico. Meteorologia. Radiazione solare. Circolazione dei venti. Gradiente verticale di temperatura. Condizioni di stabilità. Profilo della velocità del vento. Rosa dei venti. Turbolenza. Caratteristiche generali dei pennacchi emessi dai camini. Dispersione degli inquinanti in atmosfera. Il modello di diffusione turbolenta. Il modello di dispersione gaussiano. Valutazione delle deviazioni standard. La concentrazione massima al suolo e sull’asse principale del pennacchio. Calcolo dell’altezza effettiva del camino. Controllo del particolato. Distribuzione e sorgenti del materiale particolato. Efficienza di separazione del particolato. Distribuzione delle particelle. Velocità terminale o di sedimentazione. Deposizione delle particelle dai camini. Progetto di cappe e condotti di aspirazione. Meccanismi di intercettazione del particolato. Apparecchiature per il controllo del particolato: cicloni, scrubber, filtri, precipitatori elettrostatici. Controllo di gas e vapori. Adsorbimento. Assorbimento. Combustione. Formazione e controllo del monossido di carbonio. Incenerimento e post-combustione. Cinetica di reazione e catalisi nei processi di post-combustione. Controllo degli ossidi di zolfo e di altri gas acidi. Termodinamica e cinetica della formazione dell’anidride solforosa. Metodi di controllo generale. Processi di desolforazione dei gas di combustione. Controllo degli ossidi di azoto. Termodinamica della formazione degli ossidi nitroso e nitrico. Cinetica di formazione dell’ossido nitrico nei processi di combustione. Formazione degli NOx da azoto legato al combustibile. Metodi di controllo della combustione. Rimozione degli ossidi di azoto: riduzione selettiva non catalitica e catalitica. Reazioni fotochimiche atmosferiche. Termodinamica delle reazioni fotochimiche. Formazione dell’ossigeno monoatomico e dell’ozono. Ruolo degli ossidi di azoto nella foto-ossidazione. Fotochimica e reattività degli idrocarburi in atmosfera. Sviluppo di strategie di controllo. Strumentazione. Treno di campionamento. Analisi del particolato. Analisi dei gas. Monitoraggio del monossido di carbonio, degli idrocarburi, dell’anidride solforosa degli ossidi di azoto e degli ossidanti fotochimici.

Per un proficuo apprendimento, sono indispensabili approfondite conoscenze in Chimica, Termodinamica per l'Ingegneria Chimica, Fenomeni di Trasporto I, Impianti Chimici I

N. Verdone. Impianti di Trattamento degli Effluenti Gassosi. Dispense dalle lezioni, 2023. K. Wark, C.F. Warner, W.Y. Davis. Air Pollution. Its Origin and Control, 3rd ed., Addison Wesley Longman (1998). Cooper C.D., Alley F.C. Air Pollution Control. A Design Approach, 4th ed., Waveland Press Inc. (2011). EPA Air Pollution Control Costs Manual, 7th ed., 2017. https://www.epa.gov/economic-and-cost-analysis-air-pollution-regulations/cost-reports-and-guidance-air-pollution.

La partecipazione alle lezioni non è obbligatoria.

La prova d’esame consiste nella soluzione di un problema pratico di controllo degli inquinanti atmosferici e nella verifica della conoscenza dei principi di funzionamento dei sistemi di controllo dell’inquinamento atmosferico. Per il superamento dell'esame, lo studente dovrà dimostrare di aver acquisito una sufficiente conoscenza delle problematiche relative all'analisi e alla progettazione dei sistemi abbattimento degli inquinanti gassosi applicati nell’industria chimica. La valutazione dell'esame si basa sulla capacità di applicare le nozioni acquisite nella soluzione di problemi pratici ed è subordinata anche alla capacità di esposizione dei concetti in maniera chiara e puntuale.

Lezioni frontali