Nghiên cứu xử lý hợp chất Clo hữu cơ bằng quá trình Hydrodeclo hóa trên xúc tác sử dụng than hoạt tính làm chất mang
P Sinh viên: - HD1001 Trang 1 Điều đầu tiên em muốn nói là lời cám ơn sâu sắc nhất đến Tiến sỹ Nguyễn Hồng Liên. Cô đã tận tình hƣớng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp, từ ý tƣởng cho đồ án đến những bƣớc nghiên cứu và phân tích cụ thể, bằng tất cả tâm huyết của một ngƣời nghiên cứu và sự quan tâm hết mực đến sinh viên của một nhà giáo. Em cũng muốn dành lời cám ơn chân thành nhất đến Thạc sỹ Chu Thị Hải Nam. Chị đã hƣớng dẫn em rất nhiều về tác phong của một cán bộ nghiên cứu trong phòng thí nghiệm. Bên cạnh đó còn là nhiều góp ý quý giá của chị dành cho đồ án tốt nghiệp của em. Điều cuối cùng là lời cám ơn của em tới các anh chị cán bộ PTN Công nghệ Lọc hóa dầu và Vật liệu xúc tác hấp phụ, gia đình và bạn bè - là những ngƣời đã ở bên cạnh, giúp đỡ và động viên em trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu của mình. Hà Nội, ngày 06 tháng 07 năm 2010 P Sinh viên: - HD1001 Trang 2 Trang Ơ II. TETRACLOETYLEN II.1.Tetracloetylen II.2. Sản xuất II.3.Ứng dụng của TCE II.4 CƠ III.3. Phƣơng pháp hydrodeclo hóa III.4 Phƣơng pháp Oxi hóa – Khử kết hợp IV P Sinh viên: - HD1001 Trang 3 IV IV IV.4.1. Chất mang của xúc tác trong phản ứng HDC IV.4.2.Xúc tác Ni/C* IV.4.2.1.Kim loại Niken IV.4.2.2.Than hoạt tính (C*) IV.4.2.3. Xúc tác Ni/C * IV.5. Các phƣơng pháp tổng hợp xúc tác cho phản ứng HDC IV.5.1. Phƣơng pháp trao đổi ion IV.5.2. Phƣơng pháp xerogel IV.5.3. Phƣơng pháp ngâm tẩm V. HƢỚNG NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI I SEM (Field Emission Scanning P Sinh viên: - HD1001 Trang 4 Electron Microscopy) (AAS) (AAS) SEM P Sinh viên: - HD1001 Trang 5 P Sinh viên: - HD1001 Trang 6 LỜI MỞ ĐẦU Các hợp chất hữu cơ chứa clo đƣợc sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp nhƣ là: sản xuất thuốc bảo vệ thực vật, làm dung môi cho các quá trình hóa học, làm sạch kim loại, dùng trong công nghiệp thuốc nhuộm… Tuy nhiên, các chất này sau khi qua sử dụng và đƣợc thải vào môi trƣờng đã gây ra những hậu quả nghiêm trọng nhƣ: ô nhiễm nguồn nƣớc, phá hủy tầng bình lƣu, gây ra mƣa axit… Tuy các hợp chất hữu cơ chứa clo gây ra các ảnh hƣởng xấu cho môi trƣờng nhƣng các hợp chất này vẫn đƣợc sử dụng trong công nghiệp do các tính chất lý hóa ƣu việt của chúng mà chƣa có chất nào có thể thay thế đƣợc. Vì vậy, việc tìm ra biện pháp xử lý các hợp chất này trƣớc khi thải vào môi trƣờng đang là một trong những vấn đề thu hút đƣợc nhiều sự quan tâm của các nhà khoa học. Một trong những phƣơng pháp xử lý có hiệu quả nhất các hợp ch . Tuy nhiên các kim loại quý nhƣ Pt, Pd lại có nhƣợc điểm là nha cao. Vì vậy việc sử dụng kim loại làm xúc tác năng giải quyết đƣợc vấn đề trên. Cũng nhằm mục tiêu giảm thiểu chi phí sản xuất, than hoạt tính đã đƣợc lựa chọn làm chất mang xúc tác trong nghiên cứu này. c ch Tetracloetylen. P Sinh viên: - HD1001 Trang 7 I.1. Clo . Clo nhƣ sau: RClx : l . . : : Clo : CH 3 – CH 2 Cl Clo : Cl : Clo : Cl Cl Cl H C C P Sinh viên: - HD1001 Trang 8 : Cl : Cl Cl Cl I.2. . ) 1,1,1 – trichloroethane 600000 - ) P Sinh viên: - HD1001 Trang 9 - . 1,2,4 – trichlorobenzene 143000 - . Carbon tetrachloride 59691 - . Chloroform 240259 - gi . 1,1 – dichloroethene (Vinylidene chloride) 60000 - . - (HCFC – 141b) 1 – chloro - 1,1 – difluoroethane (HCFC – 142b) - . Dichloromethane 100000 - . - ung gian. Hexanchlorobenzene - . Hexancholobutadiene - . P Sinh viên: - HD1001 Trang 10 Tetracholoethylene 164000 - . - . - . Monochlorobenzen 36500 - nitrochlorobenzen - . Monochlorophenol 2 – chlorophenol 3 – cholophenol 4 - chlorophenol 4000 - . Pentachlorophenol (PCP) 1000 - . - . - . 1,2 – dichlorobenzen 24000 - 1,4 – dichlorobenzen 25500 - . - 22% . - . Dichloromethane 138000 - [...]... chọn làm chất mang cho xúc tác có chứa kim loại quí trong công nghiệp Khi tán mịn Ni lên trên cacbon hoạt tính thì /C* sẽ là xúc tác tốt cho các quá trình hydro hóa, hydrodeclo hóa các hợp chất hữu cơ Trong quá trình nghiên cứu các nhà khoa học nhận thấy bị mất hoạt tính xúc tác trong thời gian ngắn Đ do cacbon hoạt tính có bề mặt riêng lớn, có nhiều lỗ xốp nhỏ, ít lỗ xốp lớn và trung b chính bản chất. .. thể xử lý các hợp chất hữu cơ chứa clo với số lƣợng không nhiều mà lại cần thời gian xử lý khá dài Các sản phẩm của quá trình tạo ra không đƣợc tái sử dụng vào sản xuất III.3 Phương pháp hydrodeclo hóa Phƣơng pháp này sử dụng dòng khí H2 để cắt bỏ liên kết C-Cl trong hợp chất hữu cơ chứa clo và thay thế nguyên tử clo bị loại bỏ bằng nguyên tử hydro Đây là một phƣơng pháp quan trọng để xử lý các hợp chất. .. gian ngắn Xúc tác mang trên γ-Al2O3 ví dụ Pd/ γ-Al2O3 là xúc tác lƣỡng chức do γAl2O3 là chức mang tính axit Xúc tác này có độ chọn lọc sản phẩm cao, độ chuyển hóa tốt Xúc tác mang trên chất mang zeolit có độ chọn lọc cao, độ chuyển hóa tốt nhƣng do zeolit khá đắt nên chƣa có ý nghĩa nhiều về mặt kinh tế hơn nữa thời gian sống lại quá ngắn SiO2 sử dụng làm chất mang chủ yếu trong phƣơng pháp hóa keo... nhƣ: xúc tác sử dụng các kim loại quý giá thành cao tuy nhiên lại nhanh mất hoạt tính mà thiết bị lại phức tạp và đòi hỏi đầu tƣ lớn Ngày nay, các nhà khoa học đang nghiên cứu tìm kiếm xúc tác thích hợp có hoạt tính cao, độ chọn lọc cao, thời gian làm việc dài và giá thành hợp lý III.4 Phương pháp Oxi hóa – Khử kết hợp Đây là phƣơng pháp mới sử dụng xúc tác là kim loại quý trên chất mang (Pt/Rh trên γ-Al2O3... Chất mang của xúc tác trong phản ứng HDC Hiện nay có bốn loại chất mang đang đƣợc chú ý đến trong nghiên cứu về phản ứng HDC là cacbon hoạt tính, γ-Al2O3, SiO2 và zeolit Xúc tác mang trên cacbon hoạt tính có ý nghĩa lớn về mặt kinh tế so với xúc tác cùng loại mà mang trên chất mang khác Bề mặt riêng lớn nhƣng Sinh viên: - HD1001 Trang 25 P khó đƣa đƣợc kim loại lên cac , dễ bị mất hoạt tính trong thời... chất hữu cơ clo thành các hợp chất không độc hại và có ích cho các quá trình khác của công nghệ tổng hợp hữu cơ Phƣơng pháp này cho hiệu suất cao, có lợi thế hơn phƣơng pháp đốt truyền thống là không sinh ra các sản phẩm hữu cơ độc hại trong quá trình phân hủy hợp chất clo dƣới nhiệt độ cao và thời gian để xử lý các hợp chất này nhanh hơn phƣơng pháp sinh học Phƣơng pháp này có một số yếu điểm nhƣ: xúc. .. phản ứng hydro hóa và hydrodeclo hóa : Bảng 3: Một số loại xúc tác đã được nghiên cứu cho phản ứng HDC LOẠI XÚC TÁC ĐỐI TƯỢNG CẦN XỬ LÝ Ni-Mo/Al2O3 Clobenzen Ni-Mo/Al2O3 Diclometan; 1,1,1-TCA, TCE, PCE Pd/C 1,2,4,5-Tetraclobenzen Ni/ SiO2 và Ni/ Zeolite Y Clophenol, diclophenol, triclophenol, pentaclophenol Pd/Al2O3, Rh/Al2O3 Clobenzen Pt/C, Pd/ γ - Al2O3 4 -Clo- 2-nitrophenol Rh/SiO2 Dicloetan (DCA),... P Các nhóm chức bề mặt của than hoạt tính biểu hiện hai đặc tính axit hoặc bazơ Các nhóm chức này ảnh hƣởng khá lớn đến độ phân tán trong việc tẩm thấm xúc tác IV.4.2.3 Xúc tác Ni/C* Hiện nay xúc tác Ni/C* ong các phản ứng hydro hóa và hydroclo hóa hợp chất Clo hữu cơ trong công nghiệp Sinh viên: - HD1001 Trang 27 P Cacbon hoạt tính có diện tích bề mặt riêng lớn, bền về cơ học, giá thành thấp và có... đƣợc sử dụng để làm thép không gỉ; 12% đƣợc dùng làm “siêu hợp kim”; 23% đƣợc dùng trong luyện thép, làm xúc tác, làm pin sạc, đúc tiền xu… IV.4.2.2 .Than hoạt tính (C*) Than hoạt tính thƣờng đƣợc sử dụng dƣới dạng bột, hạt có thành phần hóa học chủ yếu là cacbon Sự khác biệt giữa chúng là độ xốp, diện tích bề mặt riêng, hệ thống bề mặt và nhóm chức bề mặt Ngoài thành phần chính là cacbon, than hoạt tính. .. loại trong quá trình tổng hợp Sinh viên: - HD1001 Trang 28 P IV.5.2 Phương pháp xerogel Phƣơng pháp này cho đƣờng kính hạt kim loại phân tán trên chất mang nhỏ nên độ phân tán tốt Phƣơng pháp này chủ yếu sử dụng phức hữu cơ của kim loại cần tẩm thấm và phức hữu cơ của chất mang Đồng thời sử dụng một hợp chất trung gian để làm cầu nối giữa hai phức này Sau khi trộn lẫn ba chất này và thêm một số chất nền, . trong hợp chất hữu cơ chứa clo và thay thế nguyên tử clo bị loại bỏ bằng nguyên tử hydro. Đây là một phƣơng pháp quan trọng để xử lý các hợp chất hữu cơ clo. các hợp chất hữu cơ chứa clo gây ra các ảnh hƣởng xấu cho môi trƣờng nhƣng các hợp chất này vẫn đƣợc sử dụng trong công nghiệp do các tính chất lý hóa