Chế tạo xúc tác cuo mang trên nền vật liệu được tổng hợp từ bùn đỏ và tro trấu để xử lý benzene toluene và xylene trong pha khí

UBND TP HỒ CHÍ MINH SỞ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THÀNH ĐỒN TP HỒ CHÍ MINH TRUNG TÂM PHÁT TRIỂN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TRẺ BÁO CÁO CUỐI KỲ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Chương trình Vườn ươm Sáng tạo Khoa học Công nghệ trẻ Tên đề tài KHCN: CHẾ TẠO XÚC TÁC CuO MANG TRÊN NỀN VẬT LIỆU ĐƯỢC TỔNG HỢP TỪ BÙN ĐỎ VÀ TRO TRẤU ĐỂ XỬ LÝ BENZENE, TOLUENE VÀ XYLENE TRONG PHA KHÍ Chủ nhiệm đề tài: KS Nguyễn Thanh Tịnh Cơ quan chủ trì: Trung tâm Phát triển Khoa học Công nghệ Trẻ TP.HCM 5/2019 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT RM Bùn đỏ RHA Tro trấu V Tốc độ dịng khí tổng mxt khối lượng xúc tác sử dụng Co nồng độ oxy hỗn hợp khí Cb nồng độ benzene hỗn hợp khí Ct nồng độ toluene hỗn hợp khí Cx nồng độ p-xylene hỗn hợp khí XRD Nhiễu xạ tia X SEM Kính hiển vi điện tử quét TEM Kính hiển vi điện tử truyền qua BET Diện tích bề mặt riêng H2 - TPR Khử theo chương trình nhiệt độ GC Sắc ký khí FID Đầu dị ion hóa lửa TCD Đầu dò dẫn nhiệt i DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng Thành phần hóa học pha rắn bùn đỏ 12 Bảng Tỷ lệ cấp kích thước hạt bùn đỏ 12 Bảng Tính chất vật lý bùn đỏ 13 Bảng Thành phần bùn đỏ tro trấu 17 Bảng Kích thước tinh thể trung bình tính 2 = 36,1o, diện tích bề mặt riêng, đường kính trung bình lỗ xốp, thể tích lổ xốp xúc tác 5%CuO/ZRM có khơng có biến tính CeO2 34 Bảng Kích thước tinh thể trung bình tính 2 = 36,1o, diện tích bề mặt riêng, đường kính trung bình lỗ xốp, thể tích lổ xốp xúc tác 5%CuO/ZRM biến tính 3%CeO2 bổ sung tiền chất urea 38 ii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình Bột bùn đỏ 17 Hình Bột tro trấu 17 Hình Sơ đồ quy trình điều chế xúc tác 5Cu(xU)/ZRM 19 Hình Sơ đồ quy trình điều chế xúc tác 5CuxCe/ZRM 20 Hình Sơ đồ quy trình điều chế xúc tác CuCe(U)/ZRM-T-t 22 Hình Sơ đồ hệ thống phản ứng khảo sát hoạt tính xúc tác 24 Hình Giản đồ XRD xúc tác 26 Hình Ảnh SEM chất xúc tác Cu(U)/ZRM 27 Hình Ảnh TEM chất xúc tác Cu(U)/ZRM 28 Hình 10 Kích thước tinh thể trung bình 2 = 36.0o, diện tích bề mặt riêng, đường kính lỗ xốp, thể tích lỗ xốp xúc tác 5Cu(xU)/ZRM 29 Hình 11 Giản đồ H2-TPR xúc tác 29 Hình 12 Giản đồ XRD xúc tác 5%CuO/ZRM biến tính CeO2 với hàm lượng khác 30 Hình 13 Ảnh SEM xúc tác 5%CuO/ZRM biến tính CeO2 32 Hình 14 Ảnh TEM xúc tác 5%CuO/ZRM biến tính CeO2 32 Hình 15 EDS xúc tác 5%CuO/ZRM có khơng có biến tính CeO2 33 Hình 16 Giản đồ TPR xúc tác có khơng có biến tính CeO2 34 Hình 17 Giản đồ XRD xúc tác 5%CuO/ZRM biến tính CeO2 có bổ sung tiền chất urea nung điều kiện khác 35 Hình 18 Ảnh SEM xúc tác 5%CuO/ZRM biến tính CeO2 có bổ sung tiền chất urea nung điều kiện khác 36 Hình 19 Ảnh TEM xúc tác 5%CuO/ZRM biến tính CeO2 có bổ sung tiền chất urea nung điều kiện khác 37 Hình 20 Giản đồ TPR xúc tác 5Cu3Ce(2U) nung điều kiện khác 38 Hình 21 Hoạt tính xúc tác CuO/ZRM điều chế phương pháp tẩm có bổ sung tiền chất urea với tỉ lệ mol urea/nitrate khác phản ứng oxy hóa sâu p-xylene 39 iii Hình 22 Hoạt tính xúc tác CuO/ZRM biến tính CeO2 với hàm lượng khác phản ứng oxy hóa sâu p-xylene 40 Hình 23 Hoạt tính xúc tác 5Cu3Ce(2U) nung điều kiện khác phản ứng oxy hóa sâu p-xylene 42 Hình 24 So sánh hoạt tính xúc tác 5Cu/ZRM 5Cu3Ce(2U)/ZRM phản ứng oxy hóa sâu p-xylene 44 Hình 25 Hoạt tính xúc tác 5Cu3Ce(2U)-500-2 phản ứng oxy hóa sâu benzene, toluene p-xylene 44 Hình 26 Ảnh hưởng nước đến hoạt tính xúc tác 5Cu3Ce(2U)-500-3 phản ứng oxy hóa sâu benzene/toluene/p-xylene 46 Hình 27 Ảnh hưởng nước + SO2 đến hoạt tính xúc tác 5Cu3Ce(2U)-500-3 phản ứng oxy hóa sâu benzene/toluene/p-xylene 49 iv MỤC LỤC PHẦN I NỘI DUNG CÔNG VIỆC VÀ TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN I.1 Nội dung thực I.2 Các sản phẩm tạo PHẦN II: KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI Chương TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 CHẤT HỮU CƠ DỄ BAY HƠI 1.3 XỬ LÝ VOCs BẰNG PHƯƠNG PHÁP XÚC TÁC 1.4 BÙN ĐỎ: THỰC TRẠNG, TÍNH CHẤT, VÀ CÁC NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG 11 1.4.1 Thực trạng 11 1.4.2 Các đặc điểm bùn đỏ 12 1.4.3 Các nghiên cứu ứng dụng bùn đỏ 13 1.5 TRO TRẤU 14 Chương PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17 2.1 ĐIỀU CHẾ XÚC TÁC 17 2.1.1 Hóa chất, dụng cụ thiết bị 17 2.1.2 Tổng hợp hệ xúc tác CuO mang vật liệu tổng hợp từ bùn đỏ tro trấu phương pháp tẩm có bổ sung tiền chất urê với tỉ lệ mol urea/nitrate khác 18 2.1.3 Điều chế hệ xúc tác CuO/ZRM biến tính CeO2 phương pháp tẩm với hàm lượng CeO2 khác 20 2.1.4 Điều chế hệ xúc tác CuO/ZRM biến tính CeO2 phương pháp tẩm có bổ sung tiền chất urê với tỉ lệ mol urea/nitrate hàm lượng CeO2 phù hợp nung điều kiện khác 21 2.2 PHÂN TÍCH CÁC ĐẶC TRƯNG LÝ-HĨA CỦA XÚC TÁC 22 2.2.1 Diện tích bề mặt riêng xúc tác 22 2.2.2 Trạng thái pha xúc tác 23 2.2.3 Tính chất khử xúc tác 23 2.2.4 Hình thái bề mặt xúc tác 23 v 2.3 KHẢO SÁT HOẠT TÍNH CÁC XÚC TÁC 23 2.4 PHÂN TÍCH HỖN HỢP PHẢN ỨNG 25 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 26 3.1 CÁC TÍNH CHẤT LÝ HĨA CỦA CÁC XÚC TÁC 26 3.1.1 Các hệ xúc tác CuO/ZRM điều chế phương pháp tẩm có bổ sung tiền chất urea với tỉ lệ mol urea/nitrate khác 26 3.1.2 Các hệ xúc tác CuO/ZRM biến tính CeO2 với hàm lượng CeO2 khác 30 3.1.3 Các hệ xúc tác CuO/ZRM biến tính CeO2 có bổ sung urea nung nhiệt độ khác 35 3.2 Hoạt tính xúc tác 39 3.2.1 Hoạt tính xúc tác CuO/ZRM điều chế phương pháp tẩm có bổ sung tiền chất urea với tỉ lệ mol urea/nitrate khác phản ứng oxy hóa sâu p-xylene 39 3.2.2 Hoạt tính xúc tác CuO/ZRM biến tính CeO2 với hàm lượng khác 40 3.2.3 Hoạt tính xúc tác CuO/ZRM biến tính CeO2 bổ sung tiền chất urea nung điều kiện khác 41 3.2.4 Hoạt tính xúc tác tốt phản ứng oxy hóa sâu benzene, toluene xylene 44 3.2.5 Ảnh hưởng nước đến hoạt tính xúc tác tốt phản ứng oxy hóa sâu benzene, toluene xylene 45 3.2.5 Ảnh hưởng hỗn hợp nước + SO2 đến hoạt tính xúc tác tốt phản ứng oxy hóa sâu benzene, toluene xylene 47 KẾT LUẬN 51 DANH SÁCH SINH VIÊN ĐƯỢC HỖ TRỢ ĐÀO TẠO TỪ KINH PHÍ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 53 DANH SÁCH CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐỀ TÀI 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 vi PHẦN I NỘI DUNG CÔNG VIỆC VÀ TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN I.1 Nội dung thực TT Các nội dung, công Kết cần đạt Tiến độ thực hiện, kết việc chủ yếu cần (theo thuyết đạt được thực minh phê (theo thuyết duyệt) minh phê duyệt) Tổng hợp hệ xúc tác Các hệ xúc tác - Đã hoàn thành 100% CuO mang vật CuO/ZRM - Đã tổng hợp 04 hệ xúc tác liệu tổng hợp tổng CuO/ZRM phương pháp hợp từ bùn đỏ tro trấu phương pháp tẩm có tẩm có bổ sung tiền chất urê với (ký hiệu ZRM) bổ sung tiền chất tỉ lệ mol urea/nitrate khác phương pháp urea với tỉ lệ mol (0, 1, 3) khác - Đã phân tích tính chất hố tẩm có bổ sung tiền urea/nitrate chất urê với tỉ lệ có đầy đủ lý (XRD, BET, SEM, TEM, H2mol urea/nitrate tính chất hoá lý TPR) xúc tác điều chế khác Nghiên chúng cứu tính chất hố lý xúc tác điều chế Tổng hợp hệ xúc tác Các hệ xúc tác - Đã hoàn thành 100% CuO/ZRM biến tính CuO/ZRM biến tính - Đã tổng hợp CuO/ZRM biến CeO2 phương CeO2 tổng tính CeO2 phương pháp tẩm pháp tẩm với hàm hợp phương với hàm lượng CeO2 khác lượng CeO2 khác pháp tẩm với hàm (0, 1, 2, 4%) Nghiên cứu lượng CeO2 khác - Đã phân tích tính chất hố tính chất hố lý có đầy đủ lý (XRD, BET, SEM, TEM, H2các xúc tác điều tính chất hoá lý TPR) xúc tác điều chế chế chúng TT Các nội dung, công Kết cần đạt Tiến độ thực hiện, kết việc chủ yếu cần (theo thuyết đạt được thực minh phê (theo thuyết duyệt) minh phê duyệt) Tổng hợp hệ xúc tác Các hệ tác - Đã hoàn thành 100% xúc CuO/ZRM biến tính CuO/ZRM biến tính - Đã tổng hợp 06 hệ xúc tác CeO2 phương CeO2 tổng hợp CuO/ZRM biến tính CeO2 pháp tẩm có bổ sung phương pháp tổng hợp phương pháp tẩm tiền chất urê với tỉ lệ tẩm có bổ sung tiền có bổ sung tiền chất urê với tỉ lệ mol urea/nitrate chất urê với tỉ lệ mol mol urea/nitrate hàm lượng hàm lượng CeO2 urea/nitrate hàm CeO2 phù hợp nung điều phù hợp (thu lượng CeO2 phù kiện khác (nhiệt độ nung T từ nội dung 2) hợp; nung = 450, 500, 550, 600 o C; và nung điều điều kiện khác nhau; thời gian nung t = 1, giờ) kiện khác Nghiên cứu có tính chất - Đã phân tích tính chất hố tính hố lý chúng lý (XRD, BET, SEM, TEM, H2TPR) xúc tác điều chế chất hoá lý của xúc tác điều chế Khảo sát hoạt tính Kết hoạt tính - Đã hồn thành 100% xúc tác xúc tác - Đã khảo sát hoạt tính xúc phản ứng oxy hóa phản ứng oxy hóa tác điều chế phản sâu xylene (điển sâu p-xylene Chọn ứng quang oxy hóa sâu p-xylene hình p-xylene) hệ xúc tác tốt sơ đồ dòng vi lượng vùng nhiệt độ 275 – 450 oC với nồng độ p-xylene hỗn hợp khí 0,34%mol tốc độ dịng 12.000 ml.gxt-1.h-1 TT Các nội dung, công Kết cần đạt Tiến độ thực hiện, kết việc chủ yếu cần (theo thuyết đạt được thực minh phê (theo thuyết duyệt) minh phê duyệt) - Đã chọn 03 hệ xúc tác tốt có thành phần nhiệt độ nung thích hợp Khảo sát hoạt tính Kết hoạt tính - Đã hồn thành 100% xúc tác tốt xúc tác - Đã khảo sát hoạt tính xúc phản ứng oxy phản ứng oxy hóa tác tốt phản ứng quang hóa sâu toluene sâu benzene toluene oxy hóa sâu benzene toluene benzene sơ đồ dòng vi lượng vùng nhiệt độ 275 – 450 oC với nồng độ p toluene benzene hỗn hợp khí 0,34%mol tốc độ dòng 12.000 ml.gxt-1.h-1 Khảo sát độ bền xúc Kết hoạt tính - Đã hồn thành 100% tác tốt xúc tác tốt - Đã khảo sát độ bền xúc tác phản ứng oxy hóa phản ứng oxy tốt phản ứng quang oxy hóa BTX có ảnh hóa BTX môi sâu benzene toluene sơ đồ hưởng nước trường có nước dịng vi lượng vùng nhiệt độ nước + SO2 nước + SO2 275 – 400 oC có ảnh hưởng nước (1,1, 1,9 3,2 %mol) - Đã khảo sát độ bền xúc tác tốt phản ứng quang oxy hóa sâu benzene toluene sơ đồ dòng vi lượng nhiệt độ đạt a) b) c) Hình 26 Ảnh hưởng nước đến hoạt tính xúc tác 5Cu3Ce(2U)-500-3 phản ứng oxy hóa sâu benzene/toluene/p-xylene 46 Kết hình 26 cho thấy, nhìn chung xúc tác có hoạt tính giảm có diện nước Tuy nhiên tác động ảnh hưởng nước có mức độ khác tùy thuộc vào nhiệt độ phản ứng hàm lượng nước có mặt hỗn hợp phản ứng Ở vùng nhiệt độ thấp 325 oC nước ảnh hưởng mạnh hơn, điều lý giải vùng nhiệt độ thấp nước hấp phụ cạnh tranh với tác chất hấp phụ thuận lợi bề mặt xúc tác che phủ phần tâm hoạt động xúc tác Ở vùng nhiệt độ có độ chuyển hóa 80% hoạt tính xúc tác gần không bị ảnh hưởng nước nồng độ Còn hàm lượng nước tăng tăng lượng cấu tử hấp phụ cạnh tranh bề mặt xúc tác làm cho độ chuyển hóa benzene/toluene/p-xylene giảm, thấy rõ tăng làm lượng nước hỗn hợp phản ứng từ đến 1,1% Sự diện nước làm giảm hoạt tính hệ xúc tác oxy hóa nhận thấy hệ xúc tác CuO/-Al2O3, CuO/SiO2 CuO/TiO2 [72] CuO-CeO2/-Al2O3 [73] Nồng độ nước cao, hoạt tính chất xúc tác thấp, cho thấy có cạnh tranh hấp phụ phân tử nước với chất phản ứng bề mặt hoạt động [72] Các tác giả [21] nghiên cứu ảnh hưởng nước xúc tác oxide kim loại đưa chế ảnh hưởng nước Khi diện hỗn hợp khí, nước hấp phụ bề mặt xúc tác, lúc oxy bề mặt xúc tác tương tác với nước tạo nhóm hydroxyl làm cho oxy bề mặt xúc tác oxide kim loại giảm, dẫn đến hoạt tính xúc tác giảm 3.2.5 Ảnh hưởng hỗn hợp nước + SO2 đến hoạt tính xúc tác tốt (5Cu3Ce(2U)-500-3) phản ứng oxy hóa sâu benzene, toluene xylene Q trình đốt cháy nhiên liệu có chứa tạp chất lưu huỳnh sinh SO2, đầu độc chất mang tâm hoạt động xúc tác làm cho xúc tác bị hoạt tính nhanh Theo Turner [74], tất nhiên liệu tơ có mặt vài loại hợp chất hữu có chứa lưu huỳnh Khi bị đốt cháy động cơ, hợp chất bước đầu chuyển thành SO2 Khi SO2 tiếp xúc chất xúc tác hấp thụ kim loại quý Lưu huỳnh bị hấp phụ phản ứng để hình thành sulfide với kim loại quý điều kiện khử thành sulfide sulfate điều kiện oxy hóa làm ức chế phản ứng oxy hóa diễn sau Theo nhận định tác giả [75, 76] , xúc tác oxit 47 kim loại có khả dễ bị đầu độc hợp chất lưu huỳnh so với kim loại quý chế đầu độc khác Tuy nhiên, hàm lượng oxit kim loại xúc tác cao khiến cho độ bền đầu độc chúng tốt hơn, xúc tác kim loại quý với hàm lượng thấp, tâm hoạt động nhanh chóng bị đầu độc có diện chất đầu độc với nồng độ thấp[77] Do sở lựa chọn hệ xúc tác CuO mang nên vật liệu ZRM tổng hợp từ bùn đỏ tro trấu (5Cu3Ce(2U)-500-3) có hoạt tính cao làm việc ổn định mơi trường có nước để nghiên cứu sâu đánh giá toàn diện hệ xúc tác Việc nghiên cứu ảnh hưởng hỗn hợp nước SO2 đến hoạt tính xúc tác phản ứng oxy hóa sâu benzene, toluene xylene tiến hành thực Hoạt tính xúc tác 5Cu3Ce(2U)-500-3 phản ứng oxy hóa sâu benzene/toluene/p-xylene mơi trường có diện nước + SO2 khảo sát phương pháp dòng vi lượng điều kiện nhiệt độ phản ứng 400 oC với hàm lượng oxy benzene/toluene/p-xylene ban đầu tương ứng 10,5 %mol 0,34 %mol, môi trường nước (1,1%mol) SO2 (0,0625 %mol) Kết khảo sát thể hình 27 Kết hình 27 cho ta thấy xúc tác 5Cu3Ce(2U)-500-3 có độ bền khơng cao phản oxy hóa sâu benzene, toluene xylene mơi trường có nước + SO2 Trong hai khảo sát hoạt tính xúc tác khơng hồn tồn Kết cho thấy xu hướng giảm hoạt tính xúc tác 5Cu3Ce(2U)-500-3 phù hợp với kết nghiên cứu ảnh hưởng nước SO2 đến hoạt tính xúc tác nghiên cứu[78] với nồng độ nước SO2 48 a) Oxy hóa sâu benzene b) Oxy hóa sâu toluene c) Oxy hóa sâu p-xylene Hình 27 Ảnh hưởng nước + SO2 đến hoạt tính xúc tác 5Cu3Ce(2U)-500-3 phản ứng oxy hóa sâu benzene/toluene/p-xylene 49 Để đánh giá ảnh hưởng hỗn hợp nước SO2 đến hoạt tính xúc tác thuận nghịch hay bất thuận nghịch, tiến hành xác định phục hồi hoạt tính xúc tác sau bị đầu độc, cách loại bỏ nước SO2 khỏi hỗn hợp phản ứng Hình 27 cho thấy hoạt tính xúc tác tăng lên (độ chuyển hóa benzene/toluene/p-xylene hồi phục khoảng 20– 30% Như vậy, trường hợp đầu độc hỗn hợp nước SO2 bất thuận nghịch Điều lý giải có hỗn hợp tạp chất thành phần pha xúc tác thay đổi, pha hoạt động hình thành Theo Ansell [79], có mặt SO2 hoạt tính xúc tác giảm nhanh SO2 chuyển thành hợp chất sunfat chất mang điều kiện phản ứng Theo nhận định tác giả [80], SO2 đầu độc xúc tác xảy phản ứng: 2SO2 + O2 +CeO2 = Ce(SO4)2 6SO2 + 3O2 + 2Al2O3 = 2Al2(SO4)3 Ngoài ra, theo nghiên cứu gần [78], thành phần pha xúc tác sở CuO + CeO2 sau khảo sát độ bền môi trường phản ứng nước SO2 có xuất thêm đồng sulfate (Cu2SO4) ceri oxide sulfide hoạt động So sánh với kết nghiên cứu [78] , hoạt tính xúc tác nghiên cứu có phần bền hơn, điều lý giải thành phần xúc tác 5Cu3Ce(2U)-500-3 mang vật liệu tổng hợp từ bùn đỏ tro trấu có thành phần oxide khác bền với SO2, điển hình TiO2[81] 50 KẾT LUẬN Đề tài tiến hành tổng hợp hệ xúc tác sở CuO mang vật liệu tổng hợp từ bùn đỏ tro trấu phương pháp tẩm Từ kết tính chất lý hoạt tính xúc tác phản ứng oxy hóa sâu benzene, toluene p-xylene vùng nhiệt độ 275  400 oC mơi trường có khơng có nước SO2, đề tài đưa số kết luận sau:  Điều chế hệ xúc tác Cu(U)/ZRM, CeCe/ZRM CuCe(U) phương pháp tẩm với thành phần nhiệt độ nung thích hợp Các xúc tác điều chế có diện tích bề mặt riêng độ xốp trung bình với kích thước hạt nano có độ đồng cao (10 – 30 nm)  Việc bổ sung tiền chất urea với tỉ lệ urea/nitrate = phụ gia %kl CeO2 giúp tăng khả phân tán oxide kim loại hoạt động, giảm kích thước hạt xúc tác dễ khử hơn, từ làm tăng hoạt tính xúc tác  Các xúc tác sở CuO/ZRM điều chế có hoạt tính cao phản ứng oxy hóa sâu benzene, toluene p-xylene Trong xúc tác 5Cu3Ce(2U)-500-3 (có %kl CuO, %kl CeO2 điều chế với tỉ lệ urea/nitrate = nung 500oC giờ) có hoạt tính cao Trên xúc tác này, độ chuyển hóa BTX cao (>90%) nhiệt độ phản ứng 400 oC, cụ thể: Đạt độ chuyển hóa >90% benzene 400oC; toluene 375 oC; pxylene 350 oC  Hơi nước có mặt hỗn hợp phản ứng hấp phụ cạnh tranh với tác chất bề mặt xúc tác kìm hãm phản ứng oxy hóa sâu benzene, toluene p-xylene xúc tác 5Cu3Ce(2U)-500-3, nước ảnh hưởng khơng mạnh đến hoạt tình xúc tác ảnh hưởng vùng nhiệt độ phản ứng 275oC  Hỗn hợp nước SO2 có mặt hỗn hợp phản ứng đầu độc làm giảm hoạt tính xúc tác 5Cu3Ce(2U)-500-3 phản ứng oxy hóa sâu benzene, toluene p-xylene Sự đầu độc hoạt tính xúc tác bất thuận nghịch  Với phương pháp điều chế đơn giản, sử dụng nguồn nguyên liệu chất thải làm để làm chất mang, xúc tác tạo thành có hoạt tính cao ổn định, xúc tác 51 5Cu3Ce(2U)-500-3 sản phẩm đề tài hệ xúc tác có tiềm cho phản ứng oxy hóa sâu benzene, toluene p-xylene hướng đến ứng dụng việc xử lý chất hữu ô nhiễm mạch vịng khó phân hủy vùng nhiệt độ xử lý thấp 400 oC 52 DANH SÁCH SINH VIÊN ĐƯỢC HỖ TRỢ ĐÀO TẠO TỪ KINH PHÍ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI TT Họ tên Bậc đào Tên đề tài tạo 01 Cơ quan đào Thời gian bảo tạo vệ Nguyễn Sinh Ảnh hưởng tiền chất Trường Đại Quốc Hội viên đại urea hiệu xử lý học Bách học p-xylene xúc tác Khoa – CuO mang nên ĐHQG-HCM 01/2019 vật liệu tổng hợp từ bùn đỏ tro trấu 02 Lâm Thành Sinh Ảnh hưởng tiền chất Trường Đại Lộc viên đại CeO2 điều kiện học Bách học tổng hợp đến hiệu Khoa – 01/2019 xử lý p-xylene ĐHQG-HCM xúc tác CuO vật liệu tổng hợp từ bùn đỏ tro trấu 53 DANH SÁCH CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐỀ TÀI 1) Nguyen Thanh Tinh, Nguyen Thi Thuy Van, Nguyen Phung Anh, Huynh Ky Phuong Ha, Nguyen Tri, CuO and CeO2 co-doped catalytic nanomaterial synthesized from red mud and rice husk ash for the deep oxidation of benzene, toluene and xylene, International Journal of Engineering & Technology, (4), 4260-4265, 2018 2) Nguyen Thanh Tinh, Nguyen Phung Anh, Nguyen Thi Thuy Van, Nguyen Tri, Huynh Ky Phuong Ha, Treatment of benzene, toluene and xylene by deep oxidation on CuO catalytic materials synthesized from red mud and rice husk ash, Vietnam Journal of Science, Technology and Engineering (VJSTE) (đã chấp nhận ngày 10/01/2019) 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] P Hunter ST Oyama, "In Control of Volatile Organic Compound Emissions, Ozone Properties, Handling, and Production," ed: John Wiley & Sons, Inc., New York, 2000 LF Liotta (2010), Catalytic oxidation of volatile organic compounds on supported noble metals, Applied Catalysis B: Environmental, 100, 403-412 James J Spivey (1987), Complete catalytic oxidation of volatile organics, Industrial & Engineering Chemistry Research, 26, 2165-2180 John N Armor (1992), Environmental catalysis, Applied Catalysis B: Environmental, 1, 221-256 Geeta Rani Parmar NN Rao (2008), Emerging control technologies for volatile organic compounds, Critical Reviews in Environmental Science and Technology, 39, 41-78 Muhammad Shahzad Kamal, Shaikh A Razzak, Mohammad M Hossain (2016), Catalytic oxidation of volatile organic compounds (VOCs)–A review, Atmospheric Environment, 140, 117-134 Vera Patrícia da Costa Oliveira Santos, "Catalytic oxidation of volatile organic compounds," PhD dissertation, Faculty of Engineering, University of Porto, Portugal, 2010 Hyoung Sik Kim, Tae Won Kim, Hyoung Lim Koh, Seo Ho Lee, Byoung Ryul Min (2005), Complete benzene oxidation over Pt-Pd bimetal catalyst supported on γ-alumina: influence of Pt-Pd ratio on the catalytic activity, Applied Catalysis A: General, 280, 125-131 Salvador Ordóđez, Lisardo Bello, Herminio Sastre, Roberto Rosal, Fernando V Dıez (2002), Kinetics of the deep oxidation of benzene, toluene, n-hexane and their binary mixtures over a platinum on γ-alumina catalyst, Applied Catalysis B: Environmental, 38, 139-149 Hongjing Wu, Liuding Wang, Jiaoqiang Zhang, Zhongyuan Shen, Jinghui Zhao (2011), Catalytic oxidation of benzene, toluene and p-xylene over colloidal gold supported on zinc oxide catalyst, Catalysis Communications, 12, 859-865 Zhen Mu, Jin Jun Li, Ming Hua Duan, Zheng Ping Hao, Shi Zhang Qiao (2008), Catalytic combustion of benzene on Co/CeO2/SBA-15 and Co/SBA-15 catalysts, Catalysis Communications, 9, 1874-1877 Shuangde Li, Haosheng Wang, Weiman Li, Xiaofeng Wu, Wenxiang Tang, Yunfa Chen (2015), Effect of Cu substitution on promoted benzene oxidation over porous CuCo-based catalysts derived from layered double hydroxide with resistance of water vapor, Applied Catalysis B: Environmental, 166, 260-269 Luu Cam Loc, Nguyen Tri, Hoang Tien Cuong, Ha Cam Anh, Ho Si Thoang, NA Gaidai, Yu A Agafonov, AL Lapidus (2015), Mechanism of carbon monoxide oxidation on supported copper catalysts modified with cerium and platinum, Kinetics and Catalysis, 56, 774-780 Cam Loc Luu, Tri Nguyen, Tien Cuong Hoang, Minh Nam Hoang, Cam Anh Ha (2014), The role of carriers in properties and performance of Pt-CuO nanocatalysts in low temperature oxidation of CO and p-xylene, Advances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology, 6, 015011 55 [15] Per-Olof Larsson Arne Andersson (2000), Oxides of copper, ceria promoted copper, manganese and copper manganese on Al2O3 for the combustion of CO, ethyl acetate and ethanol, Applied Catalysis B: Environmental, 24, 175–192 [16] Shu Ping Wang, Xiao-Ying Wang, Jing Huang, Shou-Min Zhang, Shu-Rong Wang, Shi-Hua Wu (2007), The catalytice activity for CO oxidation of CuO supported on Ce0,8Ze0,2O2 prepared via citrate method, Catalysis Communications, 8, 231 – 236 [17] Eric M Cordi, Peter J O’Neill, John L Falconer (1997), Transient oxidation of volatile organic compounds on a CuO/A12O3 catalyst, Applied Catalysis B: Environmental, 14, 23-36 [18] Jian-Liang Cao, Yan Wang, Xiu-Ling Yu, Shu-Rong Wang, Shi-Hua Wu, Zhong-Yong Yuan (2008), Mesoporous CuO–Fe2O3 composite catalysts for lowtemperature carbon monoxide oxidation, Applied Catalysis B: Environmental, 79, 26-34 [19] Kyung-Yeol Kim, Jonghee Han, Suk Woo Nam, Tae-Hoon Lim, Ho-In Lee (2008), Preferential oxidation of CO over CuO/CeO2 and Pt-Co/Al2O3 catalysts in micro-channel reactors, Catalysis Today, 131, 431-436 [20] Per-Olof Larsson, Arne Andersson, L ReineWallenberg, Bo Svenssony (1996), Combustion of CO and toluene; characterisation of copper oxide supported on titania and activity comparisons with supported cobalt, iron, and manganese oxide, Journal of Catalysis, 163, 279-293 [21] Andries Q M Boon, H Michiel Huisman, John W Geus (1992), Influence of surface oxygen vacancies on the catalytic activity of copper oxide - Part Oxidation of methane, Journal of Moleculur Catalysis, 75, 293-303 [22] Ching-Shiun Chen, Jiann-Hwa You, Jarrn-Horng Lin, Chi-Ruei Chen, KengMin Lin (2008), The effect of a nickel promoter on the reducibility of a commercial Cu/ZnO/Al2O3 catalyst for CO oxidation, Catalysis Communications, 9, 1230-1234 [23] Kari Pirkanniemi Mika Sillanpää (2002), Heterogeneous water phase catalysis as an environmental application: a review, Chemosphere, 48, 1047-1060 [24] Đặng Thanh Xuân (2011), Nghiên cứu kết hợp bùn đỏ bentonite làm phụ gia cho xi măng, Luận văn thạc sĩ, [25] Trần Mạnh Hùng, "Nghiên cứu thành phần tính chất bùn đỏ định hướng ứng dụng lĩnh vực môi trường," Luận văn Thạc sĩ, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, 2012 [26] Tibor Kovács, Zoltán Sas, Viktor Jobbágy, Anita Csordás, Gábor Szeiler, János Somlai (2013), Radiological aspects of red mud disaster in Hungary, Acta Geophysica, 61, 1026-1037 [27] (14/02/2016), Vỡ đường ống nước chứa xút bauxite Tân Rai, baodatviet.vn [28] Jorge Alvarez, Roberto Rosal, Herminio Sastre, Fernando V Díez (1995), Characterization and deactivation of sulfided red mud used as hydrogenation catalyst, Applied Catalysis A: General, 128, 259-273 [29] Chuxia Lin Yonggui Liu (2006), Characterization of red mud derived from a combined Bayer Process and Calcining method for alumina refining, Chinese journal of geochemistry, 25, 40-40 56 [30] Nguyễn Minh Kha Huỳnh Kỳ Phương Hạ, "Công nghệ xử lý chất thải quặng Bauxite," Nhà xuất Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh2017 [31] B Koumanova, M Drame, M Popangelova (1997), Phosphate removal from aqueous solutions using red mud wasted in bauxite Bayer's process, Resources, Conservation and Recycling, 19, 11-20 [32] H Soner Altundoğan, Sema Altundoğan, Fikret TuÈmen, Memnune Bildik (2000), Arsenic removal from aqueous solutions by adsorption on red mud, Waste Management, 20, 761-767 [33] Shuwu Zhang, Changjun Liu, Zhaokun Luan, Xianjia Peng, Haijing Ren, Jun Wang (2008), Arsenate removal from aqueous solutions using modified red mud, Journal of hazardous materials, 152, 486-492 [34] VK Gupta, † Suhas, Imran Ali, VK Saini (2004), Removal of rhodamine B, fast green, and methylene blue from wastewater using red mud, an aluminum industry waste, Industrial & engineering chemistry research, 43, 1740-1747 [35] C Namasivayam DJSE Arasi (1997), Removal of congo red from wastewater by adsorption onto waste red mud, Chemosphere, 34, 401-417 [36] Xin Feng Zhu, Hong Ye Liu, Peng Hui Shi, Jun Feng Wu, Yi Fei Guo, "Removal of phosphate from aqueous solution by using red mud," in Advanced Materials Research, 2011, pp 1804-1807 [37] CW Gray, SJ Dunham, PG Dennis, FJ Zhao, SP McGrath (2006), Field evaluation of in situ remediation of a heavy metal contaminated soil using lime and red-mud, Environmental Pollution, 142, 530-539 [38] Anna F Bertocchi, Marcello Ghiani, Roberto Peretti, Antonio Zucca (2006), Red mud and fly ash for remediation of mine sites contaminated with As, Cd, Cu, Pb and Zn, Journal of Hazardous Materials, 134, 112-119 [39] Maneesh Singh, SN Upadhayay, PM Prasad (1996), Preparation of special cements from red mud, Waste Management, 16, 665-670 [40] Maneesh Singh, SN Upadhayay, PM Prasad (1997), Preparation of iron rich cements using red mud, Cement and Concrete Research, 27, 1037-1046 [41] Fei Peng, Kai-Ming Liang, Hua Shao, An-Min Hu (2005), Nano-crystal glassceramics obtained by crystallization of vitrified red mud, Chemosphere, 59, 899903 [42] Yiannis Pontikes, P Nikolopoulos, GN Angelopoulos (2007), Thermal behaviour of clay mixtures with bauxite residue for the production of heavy-clay ceramics, Journal of the European Ceramic Society, 27, 1645-1649 [43] Nevin Yalỗn Vahdettin Sevinỗ (2000), Utilization of bauxite waste in ceramic glazes, Ceramics International, 26, 485-493 [44] AP Dhupe, AN Gokarn, LK Doraiswamy, "A novel regenerable sorbent for SO2," in Tenth International Symposium on Chemical Reaction Engineering, 1988, pp 2103-2108 [45] Wanchao Liu, Jiakuan Yang, Bo Xiao (2009), Application of Bayer red mud for iron recovery and building material production from alumosilicate residues, Journal of hazardous materials, 161, 474-478 [46] Juan J Llano, Roberto Rosal, Herminio Sastre, Fernando V Díez (1994), Catalytic hydrogenation of anthracene oil with red mud, Fuel, 73, 688-694 57 [47] J.F Lamonier, G Leclerco, M Dufour, L Leclercq (2003), Utilization of red mud Catalytic properties in selective reduction of nitric oxide by ammonia, Recents Prog Genie Procedes, 43, 31-36 [48] SE Khalafalla LA Haas (1972), The role of metallic component in the ironalumina bifunctional catalyst for reduction of SO2 with CO, Journal of catalysis, 24, 121-129 [49] JR Paredes, S Ordóđez, A Vega, FV Dıez (2004), Catalytic combustion of methane over red mud-based catalysts, Applied Catalysis B: Environmental, 47, 37-45 [50] Snigdha Sushil Vidya S Batra (2012), Modification of red mud by acid treatment and its application for CO removal, Journal of hazardous materials, 203, 264-273 [51] Sang Chai Kim Jae Woon Nah (2015), Recycling of a spent iron based catalyst for the complete oxidation of toluene: effect of palladium, Environmental technology, 36, 208-213 [52] Francisco GE Nogueira, João H Lopes, Adilson C Silva, Rochel M Lago, Jose D Fabris, Luiz CA Oliveira (2011), Catalysts based on clay and iron oxide for oxidation of toluene, Applied Clay Science, 51, 385-389 [53] Yunsheng Xia, Hongxing Dai, Haiyan Jiang, Lei Zhang, Jiguang Deng, Yuxi Liu (2011), Three-dimensionally ordered and wormhole-like mesoporous iron oxide catalysts highly active for the oxidation of acetone and methanol, Journal of hazardous materials, 186, 84-91 [54] Changyan Li, Yuenian Shen, Meiling Jia, Shishan Sheng, Moses O Adebajo, Huaiyong Zhu (2008), Catalytic combustion of formaldehyde on gold/iron-oxide catalysts, Catalysis Communications, 9, 355-361 [55] Hadi Nur (2001), Direct synthesis of NaA zeolite from rice husk and carbonaceous rice husk ash, Indonesian Journal of Agricultural Sciences, 1, 4045 [56] Mamdouh A Abdel Rahim, Mohamed M Ismail, Ahmed M Abdel Mageed (2015), Production of activated carbon and precipitated white nanosilica from rice husk ash,'', International Journal of Advanced Research, 3, 491-498 [57] Đặng Thị Hằng Nga (2016), Synthesis of material with zeolite structure from red mud and rice husk ash, Kỹ sư Hóa học, Khoa Kỹ thuật Hóa học, Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, [58] Harjeet Nath Abanti Sahoo (2014), A study on the characterization of red mud, International Journal on Applied Bioengineering, 8, 1-4 [59] Aisheng Huang, YS Lin, Weishen Yang (2004), Synthesis and properties of Atype zeolite membranes by secondary growth method with vacuum seeding, Journal of Membrane Science, 245, 41-51 [60] DP Volanti, D Keyson, LS Cavalcante, Alexandre Zirpoli Simões, MR Joya, Elson Longo, José Arana Varela, PS Pizani, AG Souza (2008), Synthesis and characterization of CuO flower-nanostructure processing by a domestic hydrothermal microwave, Journal of Alloys and Compounds, 459, 537-542 [61] Do Thi Minh Hieu, Tran Quoc Thinh, Nguyen Tri, Nguyen Thi Thuy Van, Huynh Ky Phuong Ha (2018), Fabrication of CuO-doped catalytic nanomaterial 58 [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] containing zeolite synthesized from red mud and rice husk ash for CO oxidation, Adv Nat Sci.: Nanosci Nanotechnol., 9, 025005 (7pp) Snigdha Sushil Vidya S Batra (2008), Catalytic applications of red mud, an aluminium industry waste: A review, Applied Catalysis B: Environmental, 81, 64-77 Cam Loc Luu, Tri Nguyen, Tien Cuong Hoang, Minh Nam Hoang, Cam Anh Ha (2015), The role of carriers in properties and performance of Pt-CuO nanocatalysts in low temperature oxidation of CO and p-xylene, Adv Nat Sci.: Nanosci Nanotechnol., 6, 015011 (9pp) Wei Liu Maria Flytzani-Stephanopoulos (1996), Transition metal-promoted oxidation catalysis by fluorite oxides: A study of CO oxidation over CuO-CeO2, The Chemical Engineering Journal and the Biochemical Engineering Journal, 64, 283-294 Pengfei Zhu, Jing Li, Qinqin Huang, Siming Yan, Mei Liu, Renxian Zhou (2009), High performance CuO-CeO2 catalysts for selective oxidation of CO in excess hydrogen: Effect of hydrothermal preparation conditions, Journal of Natural Gas Chemistry, 18, 346-353 G Avgouropoulos, T Ioannides, H Matralis (2005), Influence of the preparation method on the performance of CuO – CeO2 catalysts for the selective oxidation of CO, Applied Catalysis B: Environmental, 56, 87-93 NM Khaidukov, IA Zhidkova, N Yu Kirikova, VN Makhov, Qiuhong Zhang, Rui Shi, Hongbin Liang (2018), Mechanism for bifurcation of broadband luminescence spectra from Ce3+ ions at dodecahedral sites in garnets {CaY2}[M2](Al2Si)O12 (M = Al, Ga, Sc), Dyes and Pigments, 148, 189-195 Chao Liang, Hongpeng You, Yibing Fu, Xiaoming Teng, Kai Liu, Jinhua He (2017), Luminescent Properties and Energy Transfer of Ca1 94Zn0 43Al1 25Si1 38O7: Ce3+, Eu2+ Phosphor, Science of Advanced Materials, 9, 420423 Lian He, Yunbo Yu, Changbin Zhang, Hong He (2011), Complete catalytic oxidation of o-xylene over CeO2 nanocubes, Journal of Environmental Sciences, 23, 160-165 Hu Ling-Xiao, Wang Lian, WANG Fei, ZHANG Chang-Bin, He Hong (2017), Catalytic oxidation of o-xylene over Pd/γ-Al2O3 catalysts, Acta Physico-Chimica Sinca, 33, 1681-1688 Rosana Balzer, Luiz Fernando Dias Probst, V Drago, WH Schreiner, Humberto Vieira Fajardo (2014), Catalytic oxidation of volatile organic compounds (nhexane, benzene, toluene, o-xylene) promoted by cobalt catalysts supported on γ-Al2O3-CeO2, Brazilian Journal of Chemical Engineering, 31, 757-769 Pan Hongyan, Xu Mingyao, Li Zhong, Huang Sisi, He Chun (2009), Catalytic combustion of styrene over copper based catalyst: Inhibitory effect of water vapor, Chemosphere, 76(5), 721-726 Unmesh Menon, Hilde Poelman, Vitaliy Bliznuk, Vladimir V Galvita, Dirk Poelman, Guy B Marin (2012), Nature of the active sites for the total oxidation of toluene by CuO-CeO2/Al2O3, Journal of Catalysis, 295, 91-103 59 [74] Michael D Turner, Robert L Laurence, K.S Yngvesson, Wm Curtis Conner (2001), The effect of microwave energy on three-way automotive catalysts poisoned by SO2, Catalysis Letters, 71, 133-138 [75] C N Satterfield, Heterogeneous catalysis in industrial practice, ed McGrawHill, New York, 1991 [76] Magali Ferrandon, Johanna Carno, Sven Jaras, Emilia Bjornbom (1999), Total oxidation catalysts based on manganese or copper oxides and platinum or palladium II: Activity, hydrothermal stability and sulphur resistance, Applied Catalysis A: General, 180, 153-161 [77] B Harrison, A F Diwell, C Hallet (1988), Promoting platinum metals by ceria Metal-support interactions in autocatalysts, Platinum Metals Review, 32(2), 7383 [78] Nguyễn Trí, Lưu Cẩm Lộc, ồng Tiến Cường, Hà Cẩm Anh, Trịnh Thị Yến Thi, Nguyễn Thị Loan Phương, Yu A Agafonov (2015), Oxi hóa CO xúc tác CuO biến tính Pt mơi trường có nước SO2, TC Phát triển Khoa học Công nghệ, 18(3), 190-199 [79] Graham P Ansell, Stanislaw E Golunski, Helen A Hatcher, Raj R Rajaram (1991), Effects of SO2 on the alkane activity of three-way catalysts, Catalysis Letters, 11, 183-190 [80] M Waqif, A Pieplu, O Saur, J.C Lavalley, G Blanchard (1997), Use of CeO2Al2O3 as a SO2 sorbent, Solid State Ionics, 95(1-2), 163-167 [81] Xu Wenqing, He Hong, Yu Yunbo (2009), Deactivation of a Ce/TiO2 catalyst by SO2 in the selective catalytic reduction of NO by NH3, The Journal of Physical Chemistry C, 113(11), 4426-4432 60