Luận văn nghiên cứu xử lý PAH trong khí thải bằng phương pháp ôxi hóa trên hệ xúc tác ôxit kim loại

Luận văn Nghiên cứu xử lý PAH khí thải phương pháp ơxi hóa hệ xúc tác ơxit kim loại LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Xử lý PAH khí thải phương pháp ơxi hóa hệ xúc tác ơxit kim loại –Nguyễn Thị Thủy – CNMTK48 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG I Ô NHIỄM PAH VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ 1.1 Khái niệm PAH 1.2 Nguồn phát thải PAH vào khơng khí 1.3 Nồng độ PAH khơng khí 10 1.4 Dạng tồn PAH khơng khí 11 1.5 Tác hại PAH 12 1.6 Một số PAH chọn để nghiên cứu .14 1.6.1 Naphtalen 14 1.6.2 Antraxen 15 1.7 Phương pháp xử lý PAH khí thải 15 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17 2.1 Lý thuyết chung xúc tác .17 2.1.1 Khái niệm 17 2.1.2 Xúc tác dị thể .17 2.1.2.1 Thành phần chất xúc tác dị thể 17 2.1.2.2 Lựa chọn hệ xúc tác dị thể 18 2.1.2.3 Tính chất xúc tác dị thể .19 2.1.2.4 Cơ chế phản ứng xúc tác dị thể 22 2.1.2.5 Động học phản ứng xúc tác dị thể 25 2.1.2.6 Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt BET .28 2.1.3 Phương pháp điều chế xúc tác 29 2.2 Phương pháp phân tích 32 2.2.1 Phương pháp xác định hoạt độ hấp phụ bề mặt riêng xúc tác 32 2.2.2 Sắc ký khí 35 2.2.3 Sắc kí lỏng hiệu cao .36 2.2.4 Nhiễu xạ Rơng en 37 2.2.5 Kính hiển vị điện tử quét 38 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM 39 3.1 Thiết bị hóa chất sử dụng .39 3.2 Điều chế chất xúc tác 40 3.2.1 Điều chế xúc tác CuO 40 3.2.2 Điều chế xúc tác CuO-CeO2 41 3.2.3 Điều chế xúc tác CuO-CeO2/γ -Al2O3 .43 3.2.4 Điều chế xúc tác CuO-CeO2-Cr2O3/γ -Al2O .44 3.3 Xác định số đặc trưng quan trọng xúc tác 44 3.4 Tính hiệu suất xử lý 44 3.4.1 Hệ thống thực nghiệm khảo sát hoạt độ xúc tác 45 Viện khoa học công nghệ môi trường (INEST) ĐHBK - Tel: (84.4) 8681686 – Fax: (84.4) 8693551 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Xử lý PAH khí thải phương pháp ơxi hóa hệ xúc tác ôxit kim loại –Nguyễn Thị Thủy – CNMTK48 3.4.2 3.4.3 Dựng đường chuẩn 46 Tính hiệu suất xử lý 47 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 50 4.1 Kết điều chế xúc tác 50 4.2 Kết xác định số đặc trưng quan trọng xúc tác 50 4.2.1 Diện tích bề mặt riêng chất xúc tác nghiên cứu 51 4.2.2 Phân tích nhiễu xạ Rơnghen kính hiển vi điện tử quét 51 4.3 Kết khảo sát hiệu suất xử lý PAH chọn hệ xúc tác 55 4.3.1 Ảnh hưởng phương pháp điều chế xúc tác 55 4.3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ xử lý xúc tác .56 4.3.3 Ảnh hưởng chất mang 57 4.3.4 Ảnh hưởng lưu lượng dịng khí thổi qua ống xúc tác 57 4.3.5 Ảnh hưởng môi trường phản ứng 58 4.3.6 Ảnh hưởng cấu trúc hình học chất cần xử lý 59 KẾT LUẬN 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 PHỤ LỤC 64 Viện khoa học công nghệ môi trường (INEST) ĐHBK - Tel: (84.4) 8681686 – Fax: (84.4) 8693551 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn Nghiên cứu xử lý PAH khí thải phương pháp ơxi hóa hệ xúc tác ôxit kim loại LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Xử lý PAH khí thải phương pháp ơxi hóa hệ xúc tác ơxit kim loại –Nguyễn Thị Thủy – CNMTK48 LỜI MỞ ĐẦU Hydrôcácbon thơm đa vòng giáp cạnh (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons – PAH) nhóm hợp chất nhiễm nguy hiểm chúng có độc tính cao có mặt nhiều mơi trường khơng khí PAH phát thải vào mơi trường khí từ q trình tự nhiên núi lửa, cháy rừng… nhiên phần chủ yếu PAH môi trường hoạt động sống người gây [1] Chúng sản phẩm q trình cháy khơng hồn tồn nhiệt phân hợp chất hữu dầu mỏ, than đá, gỗ, chất thải rắn… số q trình cơng nghiệp sản xuất nhơm, thép, q trình đúc PAH nhóm hợp chất hữu độc hại sức khỏe người Rất nhiều PAH chất gây ung thư gây đột biến gen Con người bị nhiễm PAH qua thức ăn, nước uống, khí thở trực tiếp tiếp xúc với vật liệu có chứa PAH Thêm vào đó, nhiều sản phẩm phản ứng PAH khơng khí có độc tính cao PAH Như vậy, vấn đề xử lý PAH khí thải cần quan tâm Hiện phương pháp xử lý PAH khí thải hạn chế, biện pháp chủ yếu kiểm soát nguồn để giảm phát thải Gần đây, có nghiên cứu sơ khả xử lý chất hữu phương pháp ôxi hóa hệ xúc tác ơxit kim loại thu kết khả quan Tại Việt Nam, hướng nghiên cứu xử lý PAH phương pháp ơxi hóa có sử dụng hệ xúc tác hướng quan tâm Do đồ án chọn đề tài: “Nghiên cứu xử lý PAH khí thải phương pháp ơxi hóa hệ xúc tác ôxit kim loại” làm hướng nghiên cứu Viện khoa học cơng nghệ mơi trường (INEST) ĐHBK - Tel: (84.4) 8681686 – Fax: (84.4) 8693551 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Xử lý PAH khí thải phương pháp ơxi hóa hệ xúc tác ôxit kim loại –Nguyễn Thị Thủy – CNMTK48 CHƯƠNG I Ô NHIỄM PAH VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ 1.1 Khái niệm PAH PAHs (Polycyclic Aromantic Hydrocarbons) hydrocacbon thơm đa vòng giáp cạnh cấu tạo từ số nhân benzen (có vịng benzen phân tử) đính trực tiếp với Các hợp chất PAH thường hiểu hợp chất chứa hai loại nguyên tử cacbon hydro PAHs chia thành nhóm: nhóm hợp chất có khối lượng phân tử thấp PAH có số vịng benzen nhỏ vịng, nhóm hợp chất có khối lượng phân tử cao PAH có từ vịng benzen phân tử trở lên Có hàng trăm PAH riêng rẽ phát thải vào mơi trường khơng khí Các PAH thường tồn khơng khí dạng hỗn hợp phức tạp Người ta nghiên cứu xác định 100 PAH có bụi khơng khí khoảng 200 PAH có khói thuốc [1] Trong số PAH có 18 PAH quan tâm nhiều trình bày Bảng 1.1 Những PAH quan tâm chúng có độ độc cao PAH khác chúng có mặt nhiều khơng khí [21] Hầu hết PAH sản phẩm khơng mong muốn từ q trình cháy khơng hồn tồn nhiệt phân hợp chất hữu Chỉ lượng nhỏ PAH phát thải từ trình sản xuất sử dụng PAH Tính chất vật lý hố học PAH Tính chất vật lý: PAH nguyên chất thường tồn dạng không màu, màu trắng, vàng nhạt Tất PAH tồn dạng rắn nhiệt độ phịng có mùi [21] Chúng có áp suất thấp có xu hướng giảm dần theo chiều tăng khối lượng phân tử Đặc tính ảnh hưởng tới hấp phụ PAH pha bụi khơng khí Áp suất tăng lên cách rõ rệt theo nhiệt độ khơng khí điều ảnh hưởng tới hệ số phân bố PAH pha bụi pha khí Ngồi PAH cịn có nhiệt độ sơi nhiệt độ nóng chảy cao Ngoại trừ naphtalen, PAH tan nước độ hịa tan giảm theo chiều tăng khối lượng phân tử Tuy nhiên, chúng tan tốt dung môi hữu ưa chất béo Hệ số cân octan – nước tương đối cao (Kow) Thông thường PAH hấp thụ yếu tia hồng ngoại có bước sóng nằm khoảng – 14 μm [2] Một số tính chất vật lý PAH cho Bảng 1.1 Viện khoa học công nghệ môi trường (INEST) ĐHBK - Tel: (84.4) 8681686 – Fax: (84.4) 8693551 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Xử lý PAH khí thải phương pháp ơxi hóa hệ xúc tác ơxit kim loại –Nguyễn Thị Thủy – CNMTK48 Bảng 1.1 Một số tính chất vật lý PAH Tên gọi CTPT Phân tử lượng Mầu Nhiệt độ nóng Nhiệt độ sơi (oC) Độ hòa tan nước 25 chảy o o ( C) C (μg/l) 217,9 3,17.104 95 279 3,93.103 Trắng 115 295 1,98.103 178 Không màu 100,5 340 1,29.103 C14H10 178 Không màu 216,4 342 73 Fluoranthene C16H10 202 Vàng nhạt 108,8 375 260 Pyrene C16H10 202 Không màu 150,4 393 135 Benzo[a]antraxen C18H12 228 Không màu 160,7 400 14 Chrysene C18H12 228 Không màu 253,8 448 2,0 Benzo(e)pyrene C20H12 252 Vàng nhạt 178,7 493 5,07 (23oC) Benzo[b]fluoranthene C20H12 252 Không màu 168,3 481 1,2 Benzo[k]fluoranthene C20H12 252 Vàng nhạt 215,7 480 0,76 Benzo(a)pyrene C20H12 252 Hơi vàng 178,1 496 3,8 Dibenzo(a,h)anthracen C22H14 278 Không màu 266,6 524 0,5 (27oC) Benzo[g,h,i]perylene C22H12 276 Vàng nhạt 278,3 545 0,26 Indeno[1,2,3-c,d]pyrene C22H12 276 vàng 163,6 536 62 Coronene C24H12 300 Vàng 439 525 5,4 Naphtalen C10H8 128 Trắng Acenaphthylene C12H8 152 Acenaphthene C12H10 154 Trắng Fluorene C13H10 166 Phenanthrene C14H10 Antraxen 81 92-93 Nguồn: [1] Viện khoa học công nghệ môi trường (INEST) ĐHBK - Tel: (84.4) 8681686 – Fax: (84.4) 8693551 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Xử lý PAH khí thải phương pháp ôxi hóa hệ xúc tác ôxit kim loại –Nguyễn Thị Thủy – CNMTK48 Tính chất hố học: PAH hợp chất tương đối trơ mặt hoá học Do cấu tạo từ vịng benzen nên PAH có tính chất hydrocacbon thơm: chúng tham gia phản ứng phản ứng cộng PAH tham gia phản ứng quang hóa khơng khí Sau quang phân PAH khơng khí, nhiều sản phẩm ơxi hóa hình thành, bao gồm quinon endoperoxit PAH phản ứng với oxit nitơ, axit nitric để hình thành dẫn xuất nitơ PAH phản ứng với oxit lưu huỳnh, axit sulfuric dung dịch để hình thành sulfinic axit sulfonic PAH tham gia phản ứng với ozon gốc hydroxyl khơng khí Việc tạo thành hợp chất nitro – PAH quan trọng hợp chất có hoạt tính sinh học gây đột biến gen [1] Hình 1.1 trình bày cơng thức cấu tạo 18 PAH nêu Viện khoa học công nghệ môi trường (INEST) ĐHBK - Tel: (84.4) 8681686 – Fax: (84.4) 8693551 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Xử lý PAH khí thải phương pháp ơxi hóa hệ xúc tác ơxit kim loại –Nguyễn Thị Thủy – CNMTK48 Hình 1.1 Cơng thức cấu tạo 18 PAH Viện khoa học công nghệ môi trường (INEST) ĐHBK - Tel: (84.4) 8681686 – Fax: (84.4) 8693551 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Xử lý PAH khí thải phương pháp ơxi hóa hệ xúc tác ơxit kim loại –Nguyễn Thị Thủy – CNMTK48 1.2 Nguồn phát thải PAH vào khơng khí PAH phát thải vào khơng khí từ nguồn: nguồn tự nhiên nguồn hoạt động người Nguồn tự nhiên: PAH phát thải từ q trình tự nhiên núi lửa phun, trình hình thành đá, tạo trầm tích, cháy rừng…[2] Trong nhiều khu vực, cháy rừng núi lửa phun hai nguồn tự nhiên phát thải PAH vào mơi trường Tại Canada, năm cháy rừng phát thải khoảng 200 PAH núi lửa phun phát thải khoảng 1,2 – 1,4 benzo[a]pyrene [1] Nguồn hoạt động người: Đây nguồn chủ yếu phát thải PAH vào không khí Nguồn thải gồm dạng sau: • Q trình sản xuất sử dụng PAH: Phát thải PAH từ q trình khơng đáng kể Chỉ số PAH sản xuất mục đích thương mại bao gồm: naphtalen, axenaphten, floren, antraxen, phenantren, floranthen, pyren Các PAH dùng để sản xuất thuốc nhuộm, chất mầu, sản xuất chất hoạt động bề mặt, chất phân tán, chất thuộc da, trừ sâu, số dung môi, nhựa, chất dẻo…Trong đó, sản phẩm cơng nghiệp quan trọng naphtalen Nó sử dụng trực tiếp làm chất chống gián Các sản phẩm PAH tách từ trình chế biến than, chủ yếu nhựa than đá Naphtalen phân tách từ nhiệt phân cặn dầu, olefin… [1] • Q trình sản xuất sử dụng sản phẩm than đá dầu mỏ: Quá trình chuyển đổi than đá (quá trình hóa lỏng khí hóa), tinh chế dầu, tẩm creozot, nhựa than đá, nhựa rải đường từ nhiên liệu hóa thạch phát sinh lượng đáng kể PAH • Q trình cháy khơng hồn tồn: Bao gồm nguồn đun nấu, sưởi ấm hộ gia đình sử dụng nhiên liệu than đá, than tổ ong, gỗ, mùn cưa, than hoa; nguồn công nghiệp, nguồn giao thơng…Trong q trình cơng nghiệp bao gồm: sản xuất điện đốt than, dầu; lò đốt rác thải; sản xuất nhơm (q trình sản xuất cực anot than từ cốc hóa dầu mỏ dầu hắc ín); sản xuất thép sắt; đúc…Nguồn giao thông sử dụng nhiên liệu xăng dầu diesel đóng góp phần quan trọng vào phát thải PAH vào khơng khí Viện khoa học công nghệ môi trường (INEST) ĐHBK - Tel: (84.4) 8681686 – Fax: (84.4) 8693551 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Xử lý PAH khí thải phương pháp ơxi hóa hệ xúc tác ôxit kim loại –Nguyễn Thị Thủy – CNMTK48 Với hai xúc tác M21 M5 độ chuyển hóa đạt cao vùng nhiệt độ thấp (200400 oC): 69% xúc tác M21 79% xúc tác M5 200 oC Tuy nhiên từ nhiệt độ 400 oC độ chuyển hóa tăng chậm dần đạt giá trị ổn định Đối với xúc tác M31 hiệu suất xử lý naphtalen đạt xấp xỉ 30% nhiệt độ 200 oC đạt 72% nhiệt độ 800 oC Hiệu suất xử lý tăng chậm suốt dải nhiệt độ từ 300 - 600 oC Từ 600 - 800 oC độ chuyển hóa gần khơng thay đổi Xúc tác M41 cho hiệu suất chuyển hóa thấp vùng nhiệt độ thấp (200-400 oC) nhiên hiệu suất xử lý xúc tác tăng cao vùng nhiệt độ 600-800 oC: hiệu suất đạt 93% nhiệt độ phản ứng 800 oC 4.3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ xử lý xúc tác Ảnh hưởng nhiệt độ xử lý xúc (là nhiệt độ nung) xúc tác tới độ chuyển hóa naphtalen khảo sát xúc tác M31, M32, M33 kết thu được thể Hình 4.4 100 90 80 Hiệu suất (%) 70 60 50 40 30 20 10 0 200 400 M31 M32 600 M33 800 Nhiệt độ (oC) Hình 4.4 Ảnh hưởng nhiệt độ xử lý xúc tác đến hiệu suất xử lý naphtalen Từ đồ thị cho thấy nhiệt độ xử lý xúc tác cao hiệu suất xử lý naphtalen giảm Quan sát đồ thị cho thấy vùng nhiệt độ thấp 200-400 oC hiệu suất xử lý naphtalen xúc tác M31 cao hai xúc tác lại Tuy nhiên vùng nhiệt độ cao hơn, hiệu xử lý xúc tác M31 M32 không khác đáng kể cao hiệu suất xử lý M33 Nguyên nhân nung xúc tác nung nhiệt độ - Tel: (84.4) 8681686 – Fax: (84.4) 8693551 56 Viện khoa học công nghệ môi trường (INEST) ĐHBK LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Xử lý PAH khí thải phương pháp ơxi hóa hệ xúc tác ôxit kim loại –Nguyễn Thị Thủy – CNMTK48 cao kích thước độ tinh thể xúc tác tăng khiến diện tích bề mặt xúc tác giảm dẫn đến giảm hiệu suất xử lý Mặt khác quan sát đồ thị cho thấy nhiệt độ phản ứng tăng đến 700-800 oC hiệu suất xử lý naphtalen xúc tác coi khơng đổi, hiệu suất xử lý đạt giá trị ổn định 4.3.3 Ảnh hưởng chất mang Để xác định ảnh hưởng chất mang, đồ án tiến hành nghiên cứu hiệu suất xử lý naphtalen xúc tác không đưa chất mang (M31) hai xúc tác đưa chất mang M41 M5 Kết thu được trình bày Hình 4.5 100 90 Hiệu suất xử lý (%) 80 70 60 50 40 30 20 10 0 200 M41 400 M5 600 M31 800 Nhiệt độ phản ứng (oC) Hình 4.5 Ảnh hưởng chất mang đến hiệu suất xử lý naphtalen Từ đồ thị cho thấy xúc tác M41 M5 tẩm chất mang cho hiệu suất cao xúc tác lắng đọng – kết tủa M31 rõ rệt việc đưa xúc tác chất mang làm tăng diện tích bề mặt hệ xúc tác, làm tăng khả tiếp xúc pha rắn pha khí Mặt khác hiệu xử lý M5 cao M42 khoảng nhiệt độ 200-600 oC M5 có bổ sung thành phần Cr2O3 Tuy nhiên hiệu suất xử lý M5 lại thấp so với M31 vùng nhiệt độ 600-800 oC nhiệt độ tăng cao làm độ tinh thể Cr2O3 tăng, khiến diện tích bề mặt xúc tác giảm dẫn đến làm giảm hiệu suất chuyển hố naphtalen 4.3.4 Ảnh hưởng lưu lượng dịng khí thổi qua ống xúc tác Với ống phản ứng, lưu lượng dịng khí thổi qua xúc tàc định thời gian lưu chất cần xử lý ống phản ứng Để xem xét ảnh hưởng yếu tố đồ án tiến hành khảo sát biến đổi hiệu suất xử lý naphtalen theo lưu lượng dòng khí xúc tác ĐKT-600 nhiệt độ 300 oC Kết thu được thể Hình 4.6 - Tel: (84.4) 8681686 – Fax: (84.4) 8693551 57 Viện khoa học công nghệ môi trường (INEST) ĐHBK LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Xử lý PAH khí thải phương pháp ơxi hóa hệ xúc tác ôxit kim loại –Nguyễn Thị Thủy – CNMTK48 Quan sát đồ thị nhận thấy: khoảng lưu lượng từ 5-15 ml/p hiệu suất chuyển hóa naptalen gần khơng biến đổi Nhưng lưu lượng dịng khí tăng lên 20ml/p hiệu suất xử lý giảm từ 64% xuống 52% Điều giải thích lưu lượng dịng khí thải lớn, thời gian khí cần xử lý tiếp xúc với chất xúc tác ngắn khiến hiệu xử lý khơng cao Mặt khác lưu lượng dịng khí lớn khiến lượng lớn chất cần xử lý đưa qua xúc tác mà chưa kịp phản ứng giữ lại bề mặt xúc tác làm bít kín bề mặt xúc tác khiến giảm hoạt tính xúc tác 80 Hiệu suất xử lý (%) 70 60 50 40 30 20 10 0 10 15 20 25 Lưu lượng dịng khí (ml/phut) Hình 4.6 Ảnh hưởng lưu lượng dịng khí đến hiệu suất xử lý naphtalen 4.3.5 Ảnh hưởng môi trường phản ứng Để nghiên cứu ảnh hưởng môi trường phản ứng, đồ án tiến hành khảo sát hiệu suất chuyển hóa naphtalen điều kiện có xúc tác ĐKT-600 điều kiện khơng có xúc tác mơi trường cấp khơng khí mơi trường cấp khí nitơ Kết thu được thể Hình 4.7 Từ đồ thị Hình 4.9 cho thấy trường hợp khơng có mặt xúc tác hiệu suất chuyển hóa naphtalen thấp mơi trường khơng khí hay mơi trường khí nitơ Như khơng có mặt xúc tác, điều kiện có ơxi (mơi trường khơng khí) khơng có ơxi (trong mơi trường khí nitơ) hiệu suất xử lý naphtalen thấp nhiệt độ phản ứng lên đến 700-800 oC Khi có mặt xúc tác ĐKT-600m mơi trường khơng khí độ chuyển hóa naphtalen tăng nhanh Hiệu suất đạt 73 % 400 oC, sau hiệu suất tăng chậm đạt 80 % nhiệt độ tăng đến 800 oC Cịn mơi trường khí trơ hiệu suất chuyển hóa naphtalen thấp Hiệu suất đạt 15 % nhiệt độ 200 oC đạt 33 % nhiệt độ 800 oC - Tel: (84.4) 8681686 – Fax: (84.4) 8693551 58 Viện khoa học công nghệ môi trường (INEST) ĐHBK LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Xử lý PAH khí thải phương pháp ơxi hóa hệ xúc tác ơxit kim loại –Nguyễn Thị Thủy – CNMTK48 Như vậy, có mặt xúc tác M21, tạo thành hợp chất trung gian với lượng hoạt hóa thấp khiến hiệu suất chuyển hóa naphtalen tăng rõ rệt Thêm vào đó, điều kiện có xúc tác, ơxi khơng khí đóng vai trị quan trọng q trình truyển hóa naphtalen Ngồi việc tham gia trực tiếp vào phản ứng, ơxi cịn có tác dụng hoạt hóa hồn nguyên tâm xúc tác oxy, bù trừ cho lượng ôxi mạng lưới trình xử lý, khiến hiệu suất chuyển hóa tăng theo nhiệt độ trở nên ổn định 100 90 Hiệu suất xử lý (%) 80 70 60 50 40 30 20 10 0 200 400 600 800 Nhiệt độ phản ứng (oC) khơng xúc tác- thổi khơng khí khơng xúc tác- thổi nitơ M21-thổi khơng khí M21-thổi Nitơ Hình 4.7 Hiệu suất xử lý naphtalen mơi trường khơng khí khí nitơ 4.3.6 Ảnh hưởng cấu trúc hình học chất cần xử lý Để xem xét ảnh hưởng cấu trúc hình học chất cần xử lý, đồ án tiến hành so sánh hiệu suất xử lý PAH naphtalen antraxen hệ xúc tác ĐKT-600 Kết thu được thể hình 4.10 Từ đồ thị cho thấy hiệu xử lý khác rõ rệt naphtalen antraxen Hiệu xử lý naphtalen 200 oC đạt 69% đạt 80% 800 oC antraxen đạt hiệu xử lý 20% 200 oC đạt 32,8% 800 oC Sự chênh lệch antraxen cấu tạo từ vòng benzen nên hợp chất bền so với naphtalen (chỉ cấu tạo từ vòng benzen), dẫn đến hiệu xử lý antraxen thấp so với naphtalen Như hiệu suất xử lý antraxen xúc tác ĐKT – 600 chưa cao - Tel: (84.4) 8681686 – Fax: (84.4) 8693551 59 Viện khoa học công nghệ môi trường (INEST) ĐHBK LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Xử lý PAH khí thải phương pháp ơxi hóa hệ xúc tác ơxit kim loại –Nguyễn Thị Thủy – CNMTK48 90 80 Hiệu suất (%) 70 60 50 40 30 20 10 0 200 400 600 antraxen naphtalen 800 Nhiệt độ (oC) Hình 4.8 Ảnh hưởng cấu trúc hình học naphtalen antraxen tới hiệu suất sử lý hệ xúc tác ĐKT- 600 - Tel: (84.4) 8681686 – Fax: (84.4) 8693551 60 Viện khoa học công nghệ môi trường (INEST) ĐHBK LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Xử lý PAH khí thải phương pháp ơxi hóa hệ xúc tác ôxit kim loại –Nguyễn Thị Thủy – CNMTK48 KẾT LUẬN Sau khoảng thời gian tiến hành “Nghiên cứu xử lý PAH khí thải phương pháp ơxi hóa hệ xúc tác ơxit kim loại”, đồ án thực số nội dung sau: Đã điều chế 10 mẫu xúc tác ôxit kim loại đồng thời xác định số đặc trưng quan trọng xúc tác diện tích bề mặt, cấu trúc tinh thể, kích thước hạt Hiệu suất xử lý naphtalen khảo sát mẫu xúc tác điều chế theo phương pháp khác khoảng nhiệt độ từ 200 – 800 oC Kết thu cho thấy naphtalen xử lý đạt hiệu suất tương đối cao vùng nhiệt độ thấp (200 – 400 oC) hai hệ xúc tác 30% CuO-CeO2-Cr2O3/γ Al2O3600oC (hiệu suất tương ứng đạt 88 %) ĐKT- 600-10%CeO2 (hiệu suất tương ứng đạt 80 %) Đã khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý xúc tác, bao gồm: + Ảnh hưởng nhiệt độ nung xúc tác tới hiệu suất xử lý naphtalen + Ảnh hưởng chất mang tới hiệu suất xử lý naphtalen + Ảnh hưởng lưu lượng dịng khí thổi qua ống xúc tác đến hiệu suất xử lý naphtalen hệ xúc tác ĐKT- 600-10%CeO2 + Ảnh hưởng môi trường phản ứng đến hiệu suất xử lý naphtalen hệ xúc tác: so sánh hiệu suất xử lý naphtalen điều kiện cấp khơng khí cấp khí trơ nitrơ có mặt xúc tác khơng có xúc tác + Ảnh hưởng cấu trúc hình học chất cần xử lý: tiến hành so sánh hiệu suất xử lý naphtalen antraxen hệ xúc tác ĐKT- 60010%CeO2 Kết nghiên cứu thu cho thấy phản ứng ơxi hóa hệ xúc tác ôxit kim loại có khả xử lý hợp chất naphtalen Hiệu suất xử lý đạt tương đối cao số mẫu xúc tác Tuy nhiên, antraxen, hiệu suất xử lý hệ xúc tác lựa chọn đạt chưa cao đòi hỏi cần tiên hành nhiều nghiên cứu để tìm hệ xúc tác phù hợp - Tel: (84.4) 8681686 – Fax: (84.4) 8693551 61 Viện khoa học công nghệ môi trường (INEST) ĐHBK LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Xử lý PAH khí thải phương pháp ơxi hóa hệ xúc tác ơxit kim loại –Nguyễn Thị Thủy – CNMTK48 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] WHO (1998), Selected Non – Heterocylic Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, Geneva [2] Canadian Environmental Protection Act, Polycyclic Aromantic Hydrocarbons, Minister of supply and services Canada 1994, catalogue No En 40-215/42E [3] Nghiêm Trung Dũng (2005), Nghiên cứu mức độ phát thải lan truyền hyđrocacbon thơm đa vòng (PAH) Hà Nội, luận án tiến sĩ, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội [4] Chun-The Li, Yuan-Chung Lin, Wen-Jhy Lee, and Perng-Jy Tsai (2003), “Emission of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons and Their Carcinogenic Potencies from Cooking Sources to the Urban Atmosphere”, Environmental Health Perspectives, Vol 111, pp 483-487 [5] Li-Bin LIU, Yuki HASHI, Min LIU, Yanlin WEI, Jin-Ming LIN (2007), “Determination of Particle-associated Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Urban Air of Beijing by GC/MS”, Analytical Sciences, Vol 23 No p.667 [6] Department of Environmental Protection Perth, Western Australia october 1999, “polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in Australia”, technical report No, [7] Nghiêm Trung Dũng (2006), Bài giảng kỹ thuật xử lý nhiễm khí, Viện khoa học cơng nghệ môi trường, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội [8] Yasuda K (1995), Stack Sampling Technique for PAHs Materials of the Third ASEAN Workshop on Air Pollution Monitoring and Analysis with Emphasis on PAHs, Environmental Research and Training Center, Bangkok, Thailand [9] U.S Department of Health anh Human Services Public Health Service Agency for Toxic Substances and Disease Registry August 1995 Toxicological profile for Polycyclic aromatic hydrocarbons Division of Toxicology/Toxicology Information Branch 1600 Clifton Road NE, E-29 Atlanta, Georgia 30333 [10] Rosmarie A Faust (1991), Toxicity summary for antraxen, The U.S Department of Energy under Contract No DE-AC05-84OR21400 [11] Đào Văn Tường (2006), Động học xúc tác, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội [12] Ngô Thị Nga (2002), Kĩ thuật phản ứng, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội - Tel: (84.4) 8681686 – Fax: (84.4) 8693551 62 Viện khoa học công nghệ môi trường (INEST) ĐHBK LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Xử lý PAH khí thải phương pháp ơxi hóa hệ xúc tác ơxit kim loại –Nguyễn Thị Thủy – CNMTK48 [13] Lâm Ngọc Thiêm, Trần Hiệp Hải, Nguyễn Thị Thu (2002), Bài tập Hóa lý sở, Nhà xuất khoa học kĩ thuật, Hà Nội [14] Hobart H Willard, Lynne L Merritt Jr, John A Dean, Frank A Settle, Jr (1881) Instrumental methods of analysis, Wadsworth publishing company [15] Phạm Hùng Việt (2003) Cơ sở lý thuyết phương pháp sắc kí khí, Nhà xuất Khoa học Kĩ thuật [16] Lê Huy Du (1997), Qui trình xác định độ hấp phụ cân lị xo thạch anh, Viện hóa học quân sự, Hà Nội [17] Phạm Ngọc Nguyên (2006), Giáo trình kĩ thuật phân tích vật lý, Nhà xuất Khoa học Kĩ thuật Hà Nội [18] Xiaolan Tang, Baocai Zhang, Yong Li, Yide Xu, Qin Xin, Wenjie Shen (2004) Carbon monoxide oxidation over CuO/CeO2 catalysts Catalysis Today pp 191198 [19] Ricardo Jose Chimentao Nanomaterials in catalysis: study of model reactions Universitat Rovira I Virgili 2007 [20] Nguyễn Hạnh (1992), Cơ sở lý thuyết hóa học (dùng cho trường đại học kĩ thuật), phần II, Nhà xuất giáo dục website [21] http://www.atsdr.cdc.gov/toxprofiles/tp69.pdf [22] http://www.cpcb.nic.in/News Letters/Archives/PAHs/ch2-PAHs.html [23] http://www.atmos-chem-phys.org/6/1733/2006/acp-6-1733-2006.pdf [24] http://www.fire.uni-freiburg.de/se_asia/projects/pahs.html [25] http://ec.europa.eu/environment/air/pdf/annex_pah.pdf [26] http://www.cpcbenvis.nic.in/newsletter/ph/ch41103.htm [27] http://www.rsc.org/ej/EM/2000/a910316n.pdf [28] http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1352231004000317 [29] http://elearning.hueuni.edu.vn/mod/searchbook/searchall.php?=&page=4&perpa ge=15&phrase=x%C3%B4ng&searchcourse=x%C3%B4ng&words=x%C3%B4 ng [30] http://www.ehponline.org/members/2001/109p1285-1290mi/mi-full.html [31] http://www.atsdr.cdc.gov/toxprofiles/phs67.html [32] http://www.aqmd.gov/prdas/matesIII/draft/appIV.pdf [33] http://www.ebook.edu.vn/?page=1.39&view=305 - Tel: (84.4) 8681686 – Fax: (84.4) 8693551 63 Viện khoa học công nghệ môi trường (INEST) ĐHBK LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Xử lý PAH khí thải phương pháp ơxi hóa hệ xúc tác ôxit kim loại –Nguyễn Thị Thủy – CNMTK48 PHỤ LỤC Phụ lục Một số hình ảnh thiết bị sử dụng đồ án Máy sắc kí khí IGC 120 FL Máy sắc kí lỏng HEWLETT PACKARD - Tel: (84.4) 8681686 – Fax: (84.4) 8693551 64 Viện khoa học công nghệ môi trường (INEST) ĐHBK LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Xử lý PAH khí thải phương pháp ơxi hóa hệ xúc tác ôxit kim loại –Nguyễn Thị Thủy – CNMTK48 Phụ lục Sản phẩm cháy Naphtalen Phổ đồ phân tích mẫu sản phẩm cháy naphtalen sử dụng phương pháp GC/MS Sản phầm cháy naphtalen (gồm naphtalen dư sản phẩm phụ) - Tel: (84.4) 8681686 – Fax: (84.4) 8693551 65 Viện khoa học công nghệ môi trường (INEST) ĐHBK LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Xử lý PAH khí thải phương pháp ơxi hóa hệ xúc tác ôxit kim loại –Nguyễn Thị Thủy – CNMTK48 - Tel: (84.4) 8681686 – Fax: (84.4) 8693551 66 Viện khoa học công nghệ môi trường (INEST) ĐHBK LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Xử lý PAH khí thải phương pháp ơxi hóa hệ xúc tác ôxit kim loại –Nguyễn Thị Thủy – CNMTK48 - Tel: (84.4) 8681686 – Fax: (84.4) 8693551 67 Viện khoa học công nghệ môi trường (INEST) ĐHBK LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Xử lý PAH khí thải phương pháp ơxi hóa hệ xúc tác ôxit kim loại –Nguyễn Thị Thủy – CNMTK48 Sản phẩm cháy antraxen Phổ đồ GC/MS thu từ phân tích sản phẩm cháy antraxen Phổ đồ dung môi acetonitril Sản phẩm cháy antraxen (gồm antraxen dư sản phẩm phụ) - Tel: (84.4) 8681686 – Fax: (84.4) 8693551 68 Viện khoa học công nghệ môi trường (INEST) ĐHBK LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Xử lý PAH khí thải phương pháp ơxi hóa hệ xúc tác ơxit kim loại –Nguyễn Thị Thủy – CNMTK48 - Tel: (84.4) 8681686 – Fax: (84.4) 8693551 69 Viện khoa học công nghệ môi trường (INEST) ĐHBK LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Xử lý PAH khí thải phương pháp ơxi hóa hệ xúc tác ơxit kim loại –Nguyễn Thị Thủy – CNMTK48 - Tel: (84.4) 8681686 – Fax: (84.4) 8693551 70 Viện khoa học công nghệ môi trường (INEST) ĐHBK LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... luanvanchat@agmail.com Luận văn Nghiên cứu xử lý PAH khí thải phương pháp ơxi hóa hệ xúc tác ôxit kim loại LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Xử lý PAH khí thải phương pháp ơxi hóa hệ xúc tác. .. hướng nghiên cứu xử lý PAH phương pháp ơxi hóa có sử dụng hệ xúc tác hướng quan tâm Do đồ án chọn đề tài: ? ?Nghiên cứu xử lý PAH khí thải phương pháp ơxi hóa hệ xúc tác ôxit kim loại? ?? làm hướng nghiên. .. xúc tác Các phương pháp để điều chế xúc tác đa dạng, sau phương điều chế xúc tác oxit kim loại xúc tác oxit kim loại chất mang Xúc tác oxit Phương pháp phổ biến để điều chế xúc tác gồm oxit kim