kl dinh pham diem quynh

Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS NGUYỄN QUỐC THIẾT LỜI CẢM ƠN Trước hết xin nói lên lịng biết ơn sâu sắc ông bà, cha mẹ nuôi dạy thành người Em xin chân thành cảm ơn Viện Khoa Học Công Nghệ Việt Nam tạo điều kiện tốt cho em thực đề tài luận văn tốt nghiệp Em xin chân thành cám ơn thầy Nguyễn Quốc Thiết tận tình hướng dẫn bảo em suốt thời gian thực đề tài Em xin chân thành cám ơn quý thầy khoa tận tình giảng dạy,trang bị cho em kiến thức quý báu năm học vừa qua Xin chân thành cám ơn anh chị, bạn bè tận tình giúp đỡ động viên em suốt thời gian nghiên cứu Mặc dù em cố gắng hoàn thành luận văn khả cho phép chắn không tránh khỏi thiếu sót Em kính mong nhận thơng cảm bảo quý thầy cô bạn Do thời gian không nhiều bước đầu làm quen với nghiên cứu nên luận văn không tránh khỏi sai sót Em mong nhận đóng góp ý kiến thầy bạn bè để luận văn hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn! Tp Hồ Chí Minh, Ngày 24 Tháng 01 Năm 2011 Đinh Phạm Diễm Quỳnh SVTH: ĐINH PHẠM DIỄM QUỲNH Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS NGUYỄN QUỐC THIẾT MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH SÁCH CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ DANH SÁCH CÁC BẢNG LỜI MỞ ĐẦU PHẦN TỔNG QUAN 1.1 Khí sinh học Biogas .9 1.1.1 Khái niệm khí sinh học Biogas 1.1.2 Các khí chủ yếu khí sinh học Biogas .9 1.2 Cơ chế tạo thành khí sinh học hệ thống Biogas: 14 1.3 Cách xử lý khí Cacbondioxit:[1] 18 1.4 Phản ứng reforming CO2 Metan:[2] 19 1.5 Giới thiệu chất mang anatase-TiO2: 22 1.5.1 Tính chất hóa học: 22 1.5.2 Tính chất vật lý: 22 1.6 Các phương pháp chế tạo xúc tác sở oxit va hỗn hợp oxit: 23 PHẦN THỰC NGHIỆM 24 2.1 Thiết bị hóa chất: 25 2.1.1 Thiết bị: 25 2.1.2 Hóa chất: .25 2.2 Quy trình tổng hợp xúc tác: 25 SVTH: ĐINH PHẠM DIỄM QUỲNH Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS NGUYỄN QUỐC THIẾT 2.2.1 Điều chế xúc tác: 25 2.2.2 Phương pháp điều chế: 25 2.3 Hoạt hóa xúc tác( khử xúc tác): 32 2.4 Phương pháp nhiễu xạ tia X: 32 2.5 Phương pháp khảo sát hoạt độ xúc tác: .33 2.5.1 Phương pháp nghiên cứu hoạt tính xúc tác phản ứng reforming hệ xúc tác khác hệ thống dòng vi lượng: 33 2.5.2 Phương pháp phân tích máy Ultramat 6E Siemens: 35 PHẦN KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .40 3.1 Tổng hợp xúc tác .41 3.2 Khảo sát đặc trưng xúc tác phương pháp nhiễm xạ tia X(XRD): 42 3.3 Ảnh hưởng hàm lượng pha hoạt tính lên xúc tác: 44 3.4 Ảnh hưởng phụ gia CaO lên xúc tác thuộc nhóm nikel oxit phản ứng reforming CO2/CH4: 60 3.5 Ảnh hưởng phụ gia CaO lên xúc tác thuộc nhóm nikel oxit nhóm nikel kim loại: 63 PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO .67 PHỤ LỤC 68 SVTH: ĐINH PHẠM DIỄM QUỲNH Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS NGUYỄN QUỐC THIẾT DANH SÁCH CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Cấu trúc phân tử Metan Hình 1.2 Cấu trúc phân tử Cacbondioxit 11 Hình 1.3 Cấu trúc pha tinh thể Anatase 23 Hình 2.1 Quy trình tẩm để điều chế xúc tác x%NiO/TiO2 28 Hình 2.2 Quy trình tẩm xúc tác x%NiO-3%CaO/TiO2 30 Hình 2.3 Quy trình tẩm để điều chế xúc tác 15%CoO-NiO/TiO2 32 Hình 2.4 Hệ thống dịng vi lượng 34 Hình 2.5 Bộ phận phản ứng 35 Hình 2.6 Máy Ultramat E6- Siemens .36 Hình 2.7 Sơ đồ thí nghiệm phản ứng reforming CO2 hệ thống dịng vi lượng với máy phân tích Ultramat 6, Fidamat5e-1 39 Hình 3.1 Phổ chụp XRD mẫu anatase –TiO2 43 Hình 3.2 Phổ chụp XRD mẫu 20%NiO/TiO2 44 Hinh 3.3 Đồ thị biểu diễn hoạt tính xúc tác 10%NiO/TiO2 45 Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn hoạt tính xúc tác 15%NiO/TiO2 46 Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn hoạt tính xúc tác 20%NiO/TiO2 47 Hình 3.6 Đồ thị biểu diễn hoạt tính xúc tác 10%NiO-3%CaO/TiO2 .48 Hình 3.7 Đồ thị biểu diễn hoạt tính xúc tác 15%NiO-3%CaO/TiO2 .49 Hình 3.8 Đồ thị biểu diễn hoạt tính xúc tác 20%NiO-3%CaO/TiO2 .50 Hình 3.9 Đồ thị biểu diễn hoạt tính xúc tác 10%Ni-3%CaO/TiO2 51 Hinh 3.10 Đồ thị biểu diễn hoạt tính xúc tác 15%Ni-3%CaO/TiO2 52 Hình 3.11 Đồ thị biểu diễn hoạt tính xúc tác 20%Ni-3%CaO/TiO2 53 Hình 3.12 Đồ thị biểu diễn hoạt tính xúc tác 15%CuO-CoO/TiO2 54 Hình 3.13 Đồ thị biểu diễn hoạt tính xúc tác 15%Cu-Co/TiO2 .55 Hình 3.14 Đồ thị biểu diễn hoạt tính xúc tác 15%CoO-NiO/TiO2 56 Hình 3.15 Đồ thị biểu diễn hoạt tính xúc tác 15%Co-Ni/TiO2 57 SVTH: ĐINH PHẠM DIỄM QUỲNH Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS NGUYỄN QUỐC THIẾT DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 3.1 Xúc tác chất mang anatase-TiO2 41 Bảng 3.2 Nhiệt độ bắt đầu phản ứng xúc tác thuộc nhóm nikel oxit 47 Bảng 3.3 Nhiệt độ bắt đầu phản ứng xúc tác thuộc nhóm nikel oxit biến tính CaO 50 Bảng 3.4 Nhiệt độ bắt đầu phản ứng xúc tác thuộc nhóm nikel kim loại biến tính CaO .53 Bảng 3.5 Nồng độ CO tạo xúc tác thuộc nhóm nikel oxit 57 Bảng 3.6 Nồng độ CO tạo xúc tác thuộc nhóm nikel oxit biến tính CaO .58 Bảng 3.7 Nồng độ CO tạo xúc tác thuộc nhóm nikel biến tính CaO 58 Bảng 3.8 Nồng độ CO tạo xúc tác thuộc nhóm lưỡng oxit 60 Bảng 3.9 Nồng độ CO tạo xúc tác thuộc nhóm lưỡng kim loại 60 Bảng 3.10 Ảnh hưởng phụ gia CaO lên xúc tác thuộc nhóm nikel oxit phản ứng reforming CO2/CH4 62 Bảng 3.11 Ảnh hưởng phụ gia CaO lên xúc tác thuộc nhóm nikel oxit nhóm nikel kim loại: .64 SVTH: ĐINH PHẠM DIỄM QUỲNH Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS NGUYỄN QUỐC THIẾT LỜI MỞ ĐẦU SVTH: ĐINH PHẠM DIỄM QUỲNH Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS NGUYỄN QUỐC THIẾT Hoạt động người (trong có q trình phát triển khoa học công nghệ) qua nhiều thập kỷ tàn phá hành tinh chúng ta, gây nhiều tác hại như: ô nhiễm môi trường, nguồn tài nguyên dần cạn kiệt… Con người cố gắng tìm nhiều giải pháp khắc phục cách sáng tạo nguồn lượng vật liệu thân thiện với môi trường, chuyển từ công nghệ xám, công nghệ cacbon sang cơng nghệ cacbon trung tính cơng nghệ mang tính sáng tạo xanh cho tương lai Cùng với phát triển nhiều ngành công nghiệp khác, công nghệ hóa học đời ngày phát triển, thành tựu cơng nghệ hóa học ứng dụng nhiều thực tiễn nhiều lĩnh vực Xuất phát từ nhu cầu cấp thiết xã hội,con người đạt thành tựu lớn việc ứng dụng vi sinh vật kị khí để sản xuất biogas Đây giải pháp khắc phục vấn đề lượng giảm ô nhiễm môi trường đất ứng dụng nhiều quốc gia giới.Mô hình bio gas sử dụng diện nhỏ hộ gia đình đồng thời bio gas thành phần chủ yếu khí metan chiếm 60-70% khí CO2 chiếm 30-40% Hỗn hợp hai khí có mức lượng thấp Trong phạm vi luận văn tốt nghiệp khảo sát qui mơ thí nghiệm vấn đề chuyển đổi khí sinh học( CH4,CO2) thành khí tổng hợp( CO,H2) có mức lượng cao sở tổng hợp hệ xúc tác kim loại, oxit kim loại hệ chất mang anatase-TiO2, đồng thời tái sử dụng CO2,sản xuất lượng Để giải mục đích trên, nội dung luận văn giải vấn đề sau: Tìm tổng hợp tài liệu phản ứng chuyển hóa hỗn hợp khí sinh học thành khí tổng hợp Tổng hợp hệ xúc tác kim lọai, lưỡng kim lọai oxit kim lọai hệ chất mang anatase-TiO2 Thiết kế, lắp đặt hệ thử nghiệm xúc tác dòng vi lượng Khảo sát số đặc trưng hóa lý xúc tác Khảo sát, đánh giá hoạt tính xúc tác Xử lý kết thu SVTH: ĐINH PHẠM DIỄM QUỲNH Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS NGUYỄN QUỐC THIẾT PHẦN TỔNG QUAN SVTH: ĐINH PHẠM DIỄM QUỲNH Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS NGUYỄN QUỐC THIẾT 1.1 Khí sinh học Biogas 1.1.1 Khái niệm khí sinh học Biogas Biogas (khí sinh học) loại khí sinh chất thải động vật chất hữu (phụ phẩm nông nghiệp) bị lên men điều kiện kị khí Vi sinh vật phân huỷ chất tổng hợp khí sinh Biogas hỗn hợp bao gồm Metan (CH4), Cacbondioxit (CO2), Nitơ (N2) Hydro Sunphat (H2S) Thành phần chủ yếu Metan chiếm 60-70% Cacbon dioxit 30-40%, khí đốt cháy Chất khí bao gồm 2/3 khí metan, 1/3 khí CO2 lượng khoảng 4500-6000 calo/m3 , m3 khí với mức 6000 calo tương đương với lít cồn, 0,8 lít xăng, 0,6 lít dầu thơ, 1,4 kg than hoa hay 2,2 kWh điện Có thể hy vọng Biogas nguồn lượng tương lai nhằm giải chất đốt sinh hoạt, bảo vệ môi trường giải vấn đề ô nhiễm môi trường bao gồm việc nâng cao sức khoẻ cho cộng đồng dân cư phục vụ trực tiếp cho sản xuất nơng nghiệp, ngồi cịn sử dụng cho mục đích khác như: Lị sấy, đèn thắp sáng, máy sấy chuồng gia súc, dùng cho hệ thống đun nước nóng, tủ lạnh chạy gas, chạy máy phát điện… 1.1.2 Các khí chủ yếu khí sinh học Biogas 1.1.2.1 Metan (CH4) Hình 1.1 Cấu trúc phân tử Metan Mêtan, với cơng thức hóa học CH4, hydrocacbon nằm dãy đồng đẳng ankan Mêtan hydrocacbon đơn giản Ở điều kiện tiêu chuẩn, SVTH: ĐINH PHẠM DIỄM QUỲNH Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS NGUYỄN QUỐC THIẾT mêtan chất khí khơng màu, khơng vị Nó hóa lỏng −162 °C, hóa rắn −183 °C, dễ cháy Một mét khối mêten áp suất thường có khối lượng 717 g Mêtan nguyên chất không mùi, dùng cơng nghiệp, thường trộn với lượng nhỏ hợp chất chứa lưu huỳnh có mùi mạnh etyl mecaptan để dễ phát trường hợp bị rị rỉ Mêtan thành phần khí tự nhiên, khí dầu mỏ, khí bùn ao, đầm lầy Nó tạo q trình chế biến dầu mỏ, chưng cất khí than đá Mêtan có nhiều ứng dụng, chủ yếu dùng làm nhiên liệu Đốt cháy mol mêtan có mặt ơxy sinh mol CO2 (cacbon dioxit) mol H2O (nước): CH4 + O2 → CO2 + H2O Mêtan khí gây hiệu ứng nhà kính, trung bình 100 năm kg mêtan làm ấm Trái Đất gấp 23 lần kg CO2 _Ảnh hưởng đến sức khoẻ Metan hồn tồn khơng độc Nguy hiểm sức khỏe gây bỏng nhiệt Nó dễ cháy tác dụng với khơng khí tạo sản phẩm dễ cháy nổ Mêtan hoạt động chất ơxi hố, halogen vài hợp chất halogen Mêtan chất gây ngạt thay ơxy điều kiện bình thường Ngạt xảy mật độ oxy hạ xuống 18% Đốt cháy mol mêtan có mặt ơxy sinh mol CO2 (cacbon dioxit) mol H2O (nước): CH4 + O2 → CO2 + H2O _Tác dụng với Halogen Mêtan phản ứng với Halogen cho Mêtylhalogenic axít Halogenhidric, ví dụ mêtan phản ứng với Clo ánh sáng khuếch tán theo nhiều giai đoạn : CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl CH3Cl + Cl2 → CH2Cl2 + HCl CH2Cl2 + Cl2 → CHCl3 + HCl CHCl3 + Cl2 → CCl4 + HCl 10 SVTH: ĐINH PHẠM DIỄM QUỲNH Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS NGUYỄN QUỐC THIẾT Hình 3.15 Đồ thị biểu diễn hoạt tính xúc tác 15%Co-Ni/TiO2 Tóm lại: Với hàm lượng pha hoạt động khác xúc tác khác ta thấy chủ yếu với hàm lượng pha hoạt động 15%, nhiệt độ tạo 2%CO cao nhất, với hàm lượng pha hoạt động 20%, nhiệt độ tạo 2%CO thấp Từ bảng số liệu đồ thị với mẫu xúc tác 20%Ni-3%Ca/TiO2, nhiệt độ bắt đầu phản ứng mà tạo 2%CO thấp nhất, mẫu xúc tác có nhiệt độ bắt đầu phản ứng thấp phản ứng reforming CO2/CH4 Với xúc tác CuO-CoO/TiO2, CoO-NiO/TiO2 Cu-Co/TiO2, Co-Ni/TiO2 có hoạt tính thấp phản ứng reforming CO2/CH4 Khảo sát nồng độ tạo CO nhiệt độ kết thúc phản ứng 1000C: _Đối với xúc tác x%NiO/TiO2 với nhiều hàm lượng pha hoạt động khác Sau khảo sát hoạt tính xúc tác nhóm nikel oxit 1000C dựa vào đồ thị 3.3, 3.4, 3.5 ta có bảng số liệu sau: Bảng 3.5 Nồng độ CO tạo xúc tác thuộc nhóm nikel oxit STT x%NiO/TiO2 CCO 1000C 10% 3,2 15% 3,3 20% 4,7 Từ bảng số liệu 3.5 ta thấy nồng độ CO tạo nhiệt độ kết thúc phản ứng với hàm lượng pha hoạt động cao nồng độ CO cao.Trong xúc tác 20%NiO/TiO2 có nồng độ CO cao nhất( 4,7%) _Đối với xúc tác x%NiO-3%CaO/TiO2 với hàm lượng pha hoạt động khác nhau: Sau khảo sát hoạt tính xúc tác nhóm nikel oxit biến tính CaO, dựa đồ thị 3.6, 3.7, 3.8 ta rút bảng số liệu đây: 57 SVTH: ĐINH PHẠM DIỄM QUỲNH Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS NGUYỄN QUỐC THIẾT Bảng 3.6 Nồng độ CO tạo xúc tác thuộc nhóm nikel oxit biến tính CaO STT x%NiO-3%CaO/TiO2 C1000C 10% 4,2 15% 2,0 20% 4,3 Từ bảng số liệu 3.6 ta thấy nồng độ CO nhiệt độ kết thúc phản ứng với hàm lượng pha hoạt động 15%NiO-3%CaO/TiO2 thấp (2%) với hàm lượng pha hoạt động 20%NiO-3%CaO/TiO2 cao ( 4,3%) _Đối với xúc tác x%Ni-3%CaO/TiO2 với hàm lượng pha hoạt động khác Sau khảo sát hoạt tính xúc tác thuộc nhóm nikel kim loại biến tính CaO, đồ thị 3.9, 3.10, 3.11 ta có bảng số liệu sau: Bảng 3.7 Nồng độ CO tạo xúc tác thuộc nhóm nikel biến tính CaO STT x%Ni-3%CaO/TiO2 C1000C 10% 5,8 15% 5,0 20% 4,6 Từ bảng số liệu 3.7, nồng độ CO với hàm lượng pha hoạt động lên xúc tác cao nồng độ CO ngày giảm Với xúc tác 10%Ni3%CaO/TiO2 có nồng độ CO cao nhất(5,8%), xúc tác 20%Ni3%CaO/TiO2 nồng độ CO thấp nhất(4,6%) _Đối với xúc tác CuO-CoO/TiO2, CoO-NiO/TiO2, Cu-Co/TiO2, Co-Ni/TiO2 58 SVTH: ĐINH PHẠM DIỄM QUỲNH Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS NGUYỄN QUỐC THIẾT Sau khảo sát hoạt tính xúc tác thuộc nhóm lưỡng oxit lưỡng kim loại ta có bảng số liệu sau: 59 SVTH: ĐINH PHẠM DIỄM QUỲNH Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS NGUYỄN QUỐC THIẾT + Đối với nhóm lưỡng oxit: Bảng 3.8 Nồng độ CO tạo xúc tác thuộc nhóm lưỡng oxit STT Xúc tác C1000C CoO-NiO/TiO2 1,3 CuO-CoO/TiO2 1,4 +Đối với nhóm lưỡng kim loại: Bảng 3.9 Nồng độ CO tạo xúc tác thuộc nhóm lưỡng kim loại STT Xúc tác C1000C Co-Ni/TiO2 1,7 Cu-Co/TiO2 1,6 Từ bảng số liệu trên, ta nhận thấy xúc tác CoO-NiO/TiO2 CuO-NiO/TiO2 có nồng độ CO tăng dần, cịn xúc tác Co-Ni/TiO2 xúc tác Cu-Co/TiO2 có nồng độ CO giảm dần Trong xúc tác thuộc nhóm lưỡng kim loại lưỡng oxit xúc tác Co-Ni/TiO2 có nồng độ CO cao nhất(1,7%) xúc tác CoO-NiO/TiO2 có nồng độ CO thấp (1,3%) Tóm lại: Nhiệt độ kết thúc phản ứng 1000C mẫu xúc tác 10%Ni3%CaO/TiO2 có nồng độ CO cao ( 5,8%) mẫu xúc tác thích hợp phản ứng reforming CO2/CH4 3.4 Ảnh hưởng phụ gia CaO lên xúc tác thuộc nhóm nikel oxit phản ứng reforming CO2/CH4: Khảo sát xúc tác thuộn nhóm nikel oxit với hàm lượng pha hoạt động khác nhóm nikel oxit biến tính CaO với hàm lượng pha hoạt động khác 60 SVTH: ĐINH PHẠM DIỄM QUỲNH Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS NGUYỄN QUỐC THIẾT Từ đồ thị 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 3.7, 3.8 ta lập bảng số liệu đây: 61 SVTH: ĐINH PHẠM DIỄM QUỲNH Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS NGUYỄN QUỐC THIẾT Bảng 3.10 Ảnh hưởng phụ gia CaO lên xúc tác thuộc nhóm nikel oxit phản ứng reforming CO2/CH4 NiO/TiO2 NiO-3%CaO/TiO2 STT x%NiO T2%CO CCO 1000C T2%CO CCO 1000C 10% 964 4,2 923 3,2 15% 973 2,0 949 3,3 20% 956 4,3 904 4,7 Dựa vào bảng số liệu 3.10, ta thấy với mẫu xúc tác NiO-3%CaO/TiO2 NiO/TiO2 nhiệt độ bắt đầu phản ứng tạo 2%CO với hàm lượng pha hoạt động 15% cao hàm lượng pha hoạt động 20% thấp Với mẫu xúc tác NiO-3%CaO/TiO2 nhiệt độ kết thúc phản ứng nồng độ CO với hàm lượng pha hoạt động 15% NiO-3%CaO/TiO2 thấp nhất( 2%) 20% NiO-3%CaO/TiO2 có nồng độ CO cao nhất( 4,3%) Các xúc tác NiO/TiO2 với hàm lượng pha hoạt động cao nồng độ CO tạo cao, xúc tác 20% NiO/TiO2 cao tất loại xúc tác thuộc nhóm nikel oxit va nikel oxit biến tính CaO (4,7%) Tóm lại,từ bảng số liệu 3.10, cho thêm phụ gia CaO vào xúc tác làm phản ứng khó xảy nhiệt độ bắt đầu phản ứng để tạo 2%CO đồng thời làm cho nồng độ CO thấp so với xúc tác khơng có phụ gia.Như vậy, ảnh hưởng phụ gia CaO lên xúc tác nikel oxit khơng biến tính CaO nikel oxit biến tính CaO phản ứng reforming không đáng kể 62 SVTH: ĐINH PHẠM DIỄM QUỲNH Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS NGUYỄN QUỐC THIẾT 3.5 Ảnh hưởng phụ gia CaO lên xúc tác thuộc nhóm nikel oxit nhóm nikel kim loại: Khảo sát hoạt tính xúc tác thuộc nhóm nikel oxit nhóm nikel kim loại với hàm lượng pha hoạt động khác nhau: Dựa vào đồ thị 3.6, 3.7, 3.8, 3.9, 3.10, 3.11 ta rút bảng số liệu sau: 63 SVTH: ĐINH PHẠM DIỄM QUỲNH Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS NGUYỄN QUỐC THIẾT Bảng 3.11 Ảnh hưởng phụ gia CaO lên xúc tác thuộc nhóm nikel oxit nhóm nikel kim loại: NiO-3%CaO/TiO2 STT Ni-3%CaO/TiO2 Xúc tác T2%CO CCO 1000C T2%CO CCO 1000C 10% 964 4,2 939 5,8 15% 973 2,0 954 5,0 20% 956 4,3 903 4,6 Với mẫu xúc tác NiO-3%CaO/TiO2 NiO/TiO2 với nhiều hàm lượng pha hoạt động khác nhiệt độ bắt đầu phản ứng tạo 2%CO hàm lượng pha hoạt động 15% cao hàm lượng pha hoạt động 20% thấp Với mẫu xúc tác NiO-3%CaO/TiO2 nhiệt độ kết thúc phản ứng, nồng độ CO với hàm lượng pha hoạt động 15% NiO-3%CaO/TiO2 thấp nhất( 2%) xúc tác 20% NiO-3%CaO/TiO2 có nồng độ CO cao nhất( 4,3%) Với xúc tác Ni-3%/TiO2 với hàm lượng pha hoạt động cao nồng độ CO tạo thấp, xúc tác 10% Ni-3%CaO/TiO2 cao tất loại xúc tác thuộc nhóm nikel oxit va nikel kim loại biến tính CaO (5,8%) Tóm lại: Với xúc tác biến tính CaO thuộc nhóm nikel oxit nikel kim loại xúc tác nikel kim loại biến tính CaO có hiệu cao so với nhóm nikel oxit biến tính CaO 64 SVTH: ĐINH PHẠM DIỄM QUỲNH Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS NGUYỄN QUỐC THIẾT PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65 SVTH: ĐINH PHẠM DIỄM QUỲNH Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS NGUYỄN QUỐC THIẾT Kết đạt được: _Đã điều chế mẫu xúc tác x% NiO/TiO2, x%NiO-3%CaO/TiO2,x%Ni3%CaO/TiO2( với hàm lượng pha hoạt động 10%,15%,20%), CuO-CoO/TiO2, CoO-NiO/TiO2,Cu-Co/TiO2,Co-Cu/TiO2 ( với hàm lượng pha hoạt động 15%) phương pháp tẩm ướt Các mẫu xúc tác khảo sát hệ thống dòng vi lượng _ Khảo sát đặc trưng XRD chất mang mẫu xúc tác tiêu biểu _ So sánh hoạt tính xúc tác Kết khoa học: _Xúc tác 10%Ni-3%CaO/TiO2 có hoạt tính cao phản ứng reforming CO2/CH4 với nồng độ CO tạo cao ( 5,8%) 1000 C _Xúc tác 20%Ni-3%CaO/TiO2 có nhiệt độ bắt đầu phản ứng thấp ( 903C) _Ảnh hưởng phụ gia lên xúc tác nikel oxit biến tính CaO nhóm nikel oxit khơng biến tính CaO khơng đáng kể _ Xúc tác biến tính CaO nhóm nikel kim loại có hiệu cao so với nhóm nikel oxit biến tính CaO _Xúc tác lưỡng kim loại lưỡng oxit có hoạt tính thấp phản ứng reforming Hướng phát triển: _Cần nghiên cứu tuổi thọ xúc tác, độ bền học, độ bền nhiệt, ảnh hưởng chất gây đầu độc xúc tác có sẵn khí sinh học nước, mecaptan, H2S,… _ Khảo sát ảnh hưởng chất mang khác như:Al2O3, SiO2, ZnO…lên hoạt tính xúc tác _ Khảo sát ảnh hưởng kim loại đất đến xúc tác phản ứng reforming CO2/CH4 _ Khảo sát vấn đề tạo cốc sinh hydrocacbon bậc cao bề mặt xúc tác 66 SVTH: ĐINH PHẠM DIỄM QUỲNH Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS NGUYỄN QUỐC THIẾT TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Giáo trình kỹ thuật xử lý chất thải công nghiệp-PGS.TS Nguyễn Văn Phước Nguyễn Thị Thanh Phượng) [2]The Potential of the CO2 reforming of CH4 as a method of CO2 mitigation A thermodynamic study Damien Treacy, Julian R.H Ross Centre for Environmental Research, University of Limerick, Ireland [3] Xin Chen**, Kazunori Honda, Zhan-Guo Zhang*CO2–CH4 reforming over NiO/α-Al2O3 in fixed/fluidized-bed multi-switching mode [4] CO2 reforming CH4,M C J BRADFORD* and M A VANNICE Department of Chemical Engineering,Pennsylvania State University University Park, Pennsylvania 16802-4400 [5] Ho Joon Seo and Eui Yeon Yu, Reforming of cacbon dioxide by methane over Ni/TiO2 catalyst [6] An-Jic Zhang, Ai-Min Zhu, Jun Guo, Yong Xu, Chuan Shi,Conversion of greenhouse gasas into syngas via combined effects of discharge activation and catalysis 67 SVTH: ĐINH PHẠM DIỄM QUỲNH Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS NGUYỄN QUỐC THIẾT PHỤ LỤC Tính tốn lượng x% NiO cần tẩm chất mang TiO2: Mẫu xúc tác 10% NiO-TiO2: Cân 5g TiO2, tẩm 10% NiO-TiO2 tức mNiO =  nNiO = x 10 = 0,5 g 100 0,5 =6,69.10-3 mol 74,71  mNi(NO3)2 = 6,69.10-3 x 290,71 = 1,946 g Vậy lượng muối Ni(NO 3)2 cần phải cân để điều chế mẫu xúc tác 10% NiO-TiO2 1,946 g Tương tự ta tính với mẫu 15% NiO-TiO2, 20% NiOTiO2 bảng số liệu sau: NiO- TiO2 Chất Ni(NO3)2 g 10% 15% 20% 1,946 2,912 3,892 TiO2 g Tính tốn lượng x% NiO-3% CaO cần tẩm chất mang TiO2: Mẫu xúc tác 10% NiO – 3% CaO- TiO2: Cân 5g chất mang, tẩm 3% CaO tức mCaO =  nCaO = x = 0,15 g 100 0,15  2,67.10-3 mol 56  mCa(NO3)2 = 2,67.10-3x 164 = 0,632 g 68 SVTH: ĐINH PHẠM DIỄM QUỲNH Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS NGUYỄN QUỐC THIẾT  mTiO2 = – 0,15 = 4,85 g Tương tự ta tính 10% NiO-TiO2 1,946 g Vậy lượng muối Ni(NO3)2 , Ca(NO3)2 cần phải cân để điều chế mẫu xúc tác 10%NiO-3%CaO-TiO2 1,946g muối Ni(NO3)2, 0,632g muối Ca(NO3)2.6H2O 4,85g TiO2 Tương tự ta tính với mẫu 15%NiO-3%CaO-TiO2, 20%NiO3%CaO-TiO2 bảng số liệu sau NiO-3%CaO-TiO2 Chất 10% 15% 20% Ni(NO3)2 g 1,946 2,919 3,892 Ca(NO3)2 g 0,632 TiO2 g 4,85 Tính tốn lượng x% Ni-3%CaO cần tẩm chất mang TiO2: Mẫu xúc tác 10% Ni – 3% CaO- TiO2: Cân 5g chất mang, tẩm 10% Ni tức mNi =  nNi = x 10 = 0,5 g 100 0,5  8,51.10-3 mol 58,71  mNi(NO3)2 = 8,51.10-3 x 290,71 = 2,475 g Tương tự ta tính 3%CaO-TiO2 0,632g Vậy lượng muối Ni(NO3)2 , Ca(NO3)2 cần phải cân để điều chế mẫu xúc tác 10%Ni-3%CaO-TiO2 2,475g muối Ni(NO3)2, 0,632g muối Ca(NO3)2 4,85g TiO2 Tương tự ta tính với mẫu 15%NiO-3%CaO-TiO2, 20%NiO-3%CaO-TiO2 bảng số liệu sau : 69 SVTH: ĐINH PHẠM DIỄM QUỲNH Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS NGUYỄN QUỐC THIẾT NiO-3%CaO-TiO2 Chất 10% 15% 20% Ni(NO3)2 g 2,475 3,713 4,951 Ca(NO3)2 g 0,632 TiO2 g 4,85 Tính toán lượng 15% NiO-CoO cần tẩm chất mang TiO2: Mẫu xúc tác 15% NiO-CoO/TiO2: Cân 5g TiO2, tẩm 15% NiO-CoO/TiO2 tức mNiO =  nNiO = x 10 = 0,5 g 100 0,5 =6,69.10-3 mol 74,71  mNi(NO3)2 = 6,69.10-3 x 290,71 = 2,912g mCoO = x 10 = 0,5 g 100  nCoO = 0,5 = 6,67.10 -3 mol 75  mCo(NO3)2 = 6,67.10-3 x 291= 2,277 g Vậy lượng muối Ni(NO3)2 , Co(NO3)2 cần phải cân để điều chế mẫu xúc tác 15%NiO-CoO/TiO2 2,912g muối Ni(NO 3)2, 2,277g muối Co(NO3)2  Tương tự ta tính 15% CuO-CoO/TiO2 ( 2,277g muối Cu(NO3)2) 70 SVTH: ĐINH PHẠM DIỄM QUỲNH Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS NGUYỄN QUỐC THIẾT 71 SVTH: ĐINH PHẠM DIỄM QUỲNH