Slide Tổng hợp các chất xúc tác có chất mang bằng kĩ thuật trao đổi ion

Đại học mỏ địa chất Mơn học: hóa hữu PGS.TS : Bùi Thị Lệ Thủy Tổng hợp chất xúc tác có chất mang kĩ thuật trao đổi ion 1, Giới thiệu chung 2, Phương pháp 3, Ví dụ ứng dụng trao đổi ion 1, Giới thiệu chung  Chất xúc tác có vai trị to lớn cơng nghiệp hóa học,trong cơng nghệ lọc hóa dầu Trong phải kể đến vai trị chất xúc tác chất mang  có nhiều phương pháp tổng hợp chất xúc tác chất mang như: - Kĩ thuật trao đổi ion - Kĩ thuật tẩm - Kĩ thuật phân tán thẩm ướt - Kĩ thuật ghép định vị 1, Giới thiệu chung - kĩ thuật trao đổi ion  Hệ thống xúc tác thực tiễn địi hỏi chi phí cao,nhưng có tác dụng lớn tính triệt để xử lí có chọn lựa đối tượng  Chất mang dùng trao đổi ion vật liệu trơ có nhiều lỗ xốp hoạt động hóa học Tùy thuộc vào loại thiết bị phản ứng mà chất xúc tác chất mang có hình dạng : cầu, trụ, vẩy, 1, Giới thiệu chung - kĩ thuật trao đổi ion  Nhược điểm: chi phí đầu tư vận hành cao nên sử dụng cho cơng trình lớn thường sử dụng cho trường hợp đòi hỏi chất lượng xử lý cao  Ưu điểm phương pháp triệt để xử lý có chọn lựa đối tượng 2, Phương pháp 2.1, Cơ sở của phương pháp 2.2, Vật liệu trao đổi ion 2.3, Cơ chế trao đổi ion 2, Phương pháp 2.1, Cơ sở phương pháp  Cơ sở : Dựa tương tác hoá học ion pha lỏng ion pha rắn  Đó q trình gồm phản ứng hoá học đổi chỗ (phản ứng ) ion pha lỏng ion pha rắn (là nhựa trao đổi) Sự ưu tiên hấp thu nhựa trao đổi dành cho ion pha lỏng nhờ ion pha lỏng dễ dàng chổ ion có khung mang nhựa trao đổi  Quá trình phụ thuộc vào loại nhựa trao đổi loại ion khác 2, Phương pháp 2.1, Cơ sở phương pháp  Có hai phương pháp : - trao đổi ion với lớp nhựa động tái sinh liên tục - trao đổi ion với lớp nhựa tĩnh tái sinh gián đoạn  Trong trao đổi ion với lớp nhựa tĩnh phổ biến 2, Phương pháp 2.2, Vật liệu trao đổi ion  Vật liệu  trao đổi ion có thể là loại tự nhiên hay tổng hợp, có nguồn gốc vơ cơ hay hữu cơ  Chất trao đổi ion dạng rắn không tan nước hầu hết tan dung môi hữu Dạng trao đổi ion Mạng chất rắn Ion linh động Vơ cơ,hữu Điện tích nhóm chức âm Cationit Anionit Vơ cơ,hữu dương âm Lưỡng tính Vơ cơ,hữu Âm, dương Âm,dương dương 2, Phương pháp 2.2, Vật liệu trao đổi ion Phân loại Loại cationit Vơ • • tự nhiên (zeolit, kho áng sét) tổng hợp(zeolit tổng  hợp, permutit, silicat  tỗng hợp) Loại anionit Hữu • • • Tự nhiên (than bùn, lig in) than sunfon hóa Tổng hợp Vơ • Tự nhiên (dolomite, apat it,hydroxyl apatit) • Tổng hợp (silicat của kim loại nặng) Hữu • Tổng hợp (nhựa trao đổi io n) 2, Phương pháp 2.3, Cơ chế trao đổi ion Qúa trình trao đổi ion có thể biểu diễn:         R- I+ + M+ X  ↔ R- M+ + I+ X                      R+ Y + M+ X  ↔  R+ X  + M+ Y Trong đó: R-I+  là cationit  R+Y là anionit   R- , R-+  là mạng chất khơng tan của chất trao đổi ion   2, Phương pháp 2.3, Cơ chế trao đổi ion Thứ tự ưu tiên trao đổi  Đối với nhựa Cationit acid mạnh(SAC) , Fe3+ > Al3+ > Ca2+ >Mg2+ > K+ > H+ > Li+  Đối với nhựa Cationit acid yếu (WAC)  H+ > Fe3+ > Al3+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ > Na+ > Li+  Đối với nhựa Anionit kiềm mạnh (SBA)   Đối với nhựa anionit kiềm yếu (WBA)  2, Phương pháp 2.3, Cơ chế trao đổi ion Khi nhựa trao đối ion gặp dung dịch nước có chất điện giải, các tác dụng  sau đây sẽ diễn ra:  Tác dụng trao đổi : Các ion ngược dấu trong lớp khuếch tán ion ngược dấu khác trong dung dịch trao đổi vị trí lẫn  Tác dụng nén ép: Khi nồng độ muối trong các dung dịch tăng lớn, có thể làm cho lớp  khuếch tán bị nén ép lại 2, Phương pháp 2.3, Cơ chế trao đổi ion Tốc độ trao đổi ion tuỳ thuộc trên tốc độ của các quá trình thành phần sau:  Khuếch tán của các ion từ trong pha lỏng đến bề mặt của hạt rắn  Khuếch tán của các ion qua chất rắn đến bề mặt trao đổi   Trao đổi các ion (tốc độ phản ứng )  Khuếch tán của ion thay thế ra ngồi bề mặt hạt rắn   Khuếch tán của các ion được thay thế từ bề mặt hạt rắn vào trong dung 3, Ví dụ ứng dụng trao đổi ion - Xúc tác trình FCC  FCC xúc tác chiếm khối lượng lớn tổng xúc tác nhà máy lọc dầu , gần 80% khối lượng xúc tác rắn 50% giá trị  Đường kính trung bình hạt xúc tác từ 60-70 micron,  Phân bố kích thước hạt từ 20-100 micron Nguyên liệu sản phẩm trung gian sản phẩm cuối Oxit sillic Oxit nhôm 10-50% Hydroxyt natri Zeolit Clorua đất pha hoạt động xúc tác Sulfat amoni Vật liệu khống sét Oxit nhơm Oxit sillic 50-90% Chất pha ổn định cấu trúc Chất xúc tác FCC có hoạt tính xúc tác Bạch kim Đất Zeolit ZSM-5 0-10% Chất phụ trợ Antimon SƠ ĐỒ CÁC HỢP PHẦN CHÍNH CỦA CHẤT XÚC TÁC FCC 3, Ví dụ ứng dụng trao đổi ion - Xúc tác trình FCC Chất xúc tác FCC sản xuất theo hai phương pháp  Các zeolit tổng hợp trước, sau phối trộn vào chất  -Zeolit kết tinh pha khoáng sét tự nhiên Silliccat natri NaOH Aluminosillicat Mầm NaY trộn Gen Aluminosillicat natri kết tinh NaY nước ót lọc, rửa với nước Zeolit NaY trao đổi NH4 trao đổi RE Re, NaY trao đổi NH4 NH4 NaY NH4 NaY Na-USY AFSY nung ~ 540°c Re, NaY nung trao đổi NH4, rửa với nước Re, NH4 Y đổ o a tr RE - USY iR ửa v r E, ướ c n i trao đổi NH xử lí với axit 4, rử a vớ trao đổi RE i nư ớc rửa với nước RE - USY RE - AFSY NH4 - USY 3, Ví dụ ứng dụng trao đổi ion - Xúc tác trình FCC  Zeolit Y thường chế dạng NaY từ nguồn silic, chủ yếu silicat Natri, nguồn nhôm ( Aluminosilicat Natri), hydroxyt Natri Một số chất để khơi mào cho trình kết tinh NaY thêm vào hỗn hợp gel để tổng hợp zeolit  Các muối đất dùng cho trao đổi ion thường sử dụng clorua hai loại quặng tự nhiên bastnasit monazit Các đất tự nhiên gồm Xeri, lantan, neodym, paraseodym… 3, Ví dụ ứng dụng trao đổi ion - Xúc tác trình FCC Thành phần quặng đất Đất Nomazit (%) Bastnactic (%) Xeri 46 50 Lantan 24 33 Neodym 17 12 Paraseodym Samari 0.5 Gadolini 0.2 Khác 0.3   Các tài liệu tham khảo sử dụng  A Trunschke, Department of Inorganic Chemistry, Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft Synthesis of Catalysts ; p.58 – 60  James A Schwarz Methods for Preparation of Catalytic Materials ; p.498-499  https://sites.google.com/site/duoc32/hoa-phan-tich/phuong-phap-trao-doi-ion  http ://www.hoahocngaynay.com/fr/hoa-hoc-va-doi-song/hoa-hoc-dau-khi/1125-xuc -tac-cua-qua-trinh-fcc.html     CẢM ƠN CÔ VÀ CÁC BẠN ! ... phải kể đến vai trò chất xúc tác chất mang  có nhiều phương pháp tổng hợp chất xúc tác chất mang như: - Kĩ thuật trao đổi ion - Kĩ thuật tẩm - Kĩ thuật phân tán thẩm ướt - Kĩ thuật ghép định vị.. .Tổng hợp chất xúc tác có chất mang kĩ thuật trao đổi ion 1, Giới thiệu chung 2, Phương pháp 3, Ví dụ ứng dụng trao đổi ion 1, Giới thiệu chung  Chất xúc tác có vai trị to lớn... ĐỒ CÁC HỢP PHẦN CHÍNH CỦA CHẤT XÚC TÁC FCC 3, Ví dụ ứng dụng trao đổi ion - Xúc tác q trình FCC Chất xúc tác FCC sản xuất theo hai phương pháp  Các zeolit tổng hợp trước, sau phối trộn vào chất