Nghiên cứu xử lý khí thải chứa hợp chất thơm dễ bay hơi (benzen và toluen) sử dụng xúc tác trên cơ sở Cu (Co)-MnOx

Nghiên cứu xử lý khí thải chứa hợp chất thơm dễ bay hơi (benzen và toluen) sử dụng xúc tác trên cơ sở Cu (Co)-MnOxNghiên cứu xử lý khí thải chứa hợp chất thơm dễ bay hơi (benzen và toluen) sử dụng xúc tác trên cơ sở Cu (Co)-MnOxNghiên cứu xử lý khí thải chứa hợp chất thơm dễ bay hơi (benzen và toluen) sử dụng xúc tác trên cơ sở Cu (Co)-MnOxNghiên cứu xử lý khí thải chứa hợp chất thơm dễ bay hơi (benzen và toluen) sử dụng xúc tác trên cơ sở Cu (Co)-MnOxNghiên cứu xử lý khí thải chứa hợp chất thơm dễ bay hơi (benzen và toluen) sử dụng xúc tác trên cơ sở Cu (Co)-MnOxNghiên cứu xử lý khí thải chứa hợp chất thơm dễ bay hơi (benzen và toluen) sử dụng xúc tác trên cơ sở Cu (Co)-MnOxNghiên cứu xử lý khí thải chứa hợp chất thơm dễ bay hơi (benzen và toluen) sử dụng xúc tác trên cơ sở Cu (Co)-MnOxNghiên cứu xử lý khí thải chứa hợp chất thơm dễ bay hơi (benzen và toluen) sử dụng xúc tác trên cơ sở Cu (Co)-MnOxNghiên cứu xử lý khí thải chứa hợp chất thơm dễ bay hơi (benzen và toluen) sử dụng xúc tác trên cơ sở Cu (Co)-MnOxNghiên cứu xử lý khí thải chứa hợp chất thơm dễ bay hơi (benzen và toluen) sử dụng xúc tác trên cơ sở Cu (Co)-MnOxNghiên cứu xử lý khí thải chứa hợp chất thơm dễ bay hơi (benzen và toluen) sử dụng xúc tác trên cơ sở Cu (Co)-MnOxNghiên cứu xử lý khí thải chứa hợp chất thơm dễ bay hơi (benzen và toluen) sử dụng xúc tác trên cơ sở Cu (Co)-MnOxNghiên cứu xử lý khí thải chứa hợp chất thơm dễ bay hơi (benzen và toluen) sử dụng xúc tác trên cơ sở Cu (Co)-MnOxNghiên cứu xử lý khí thải chứa hợp chất thơm dễ bay hơi (benzen và toluen) sử dụng xúc tác trên cơ sở Cu (Co)-MnOxNghiên cứu xử lý khí thải chứa hợp chất thơm dễ bay hơi (benzen và toluen) sử dụng xúc tác trên cơ sở Cu (Co)-MnOxNghiên cứu xử lý khí thải chứa hợp chất thơm dễ bay hơi (benzen và toluen) sử dụng xúc tác trên cơ sở Cu (Co)-MnOxNghiên cứu xử lý khí thải chứa hợp chất thơm dễ bay hơi (benzen và toluen) sử dụng xúc tác trên cơ sở Cu (Co)-MnOxNghiên cứu xử lý khí thải chứa hợp chất thơm dễ bay hơi (benzen và toluen) sử dụng xúc tác trên cơ sở Cu (Co)-MnOxNghiên cứu xử lý khí thải chứa hợp chất thơm dễ bay hơi (benzen và toluen) sử dụng xúc tác trên cơ sở Cu (Co)-MnOxNghiên cứu xử lý khí thải chứa hợp chất thơm dễ bay hơi (benzen và toluen) sử dụng xúc tác trên cơ sở Cu (Co)-MnOx

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

TRẦN THỊ THU HIỀN

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ KHÍ THẢI CÓ CHỨA

CÁC HỢP CHẤT THƠM DỄ BAY HƠI (BENZEN VÀ TOLUEN)

SỬ DỤNG XÚC TÁC TRÊN CƠ SỞ Cu (Co)-MnOx

Ngành: Kỹ thuật môi trường

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

Hà Nội – 2024

Công trình được hoàn thành tại:

Đại học Bách khoa Hà Nội

Người hướng dẫn khoa học: GS TS Lê Minh Thắng

Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:

1 Thư viện Tạ Quang Bửu - ĐHBK Hà Nội

2 Thư viện Quốc gia Việt Nam

GIỚI THIỆU

1 Sự cần thiết của nghiên cứu

Các hợp chất thơm dễ bay hơi (VOCs) như BTEX được quan tâm vì chúng có thể gây hại đến sức khỏe con người và môi trường nếu nồng độ của chúng vượt mức cho phép Trong đó benzene là một VOCs thuộc nhóm A1 thuộc nhóm VOCs thơm, được xem là chất tiềm năng gây ung thư [1] Những chất hữu cơ này có thể gây nguy hại với sức khỏe con người vì gây ảnh hưởng tới gan, thận, não và nguy cơ ung thư Ngoài ra một số VOCs còn góp phần tạo ra các hiện tượng môi trường như tạo ra các chất ô nhiễm thứ cấp như PAN, một thành phần của khói mù quang hóa Chính vì thế việc kiểm soát VOCs là cần thiết và đã được nghiên cứu trong một thời gian dài

Ngày nay, cao su thải là một trong những vấn đề môi trường rất được quan tâm Một trong những phương xử lý cao su thải hiệu quả và thân thiện với môi trường là nhiệt phân Ngoài ra, khí thải từ quá trình nhiệt phân cao su thải có chứa các hợp chất VOCs thơm nếu không được xử lý trước khi xả thải sẽ gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe của con người

Có nhiều kỹ thuật đã được nghiên cứu để loại bỏ VOCs Oxy hóa có xúc tác là một phương pháp nằm trong nhóm kỹ thuật môi trường nhằm oxy hóa phân hủy các các chất hữu cơ độc hại như VOCs thơm để tránh phát thải vào môi trường gây ô nhiễm Chất hấp phụ chứa xúc tác sau quá trình hấp phụ bão hòa các VOCs phải được nhả hấp phụ và xử lý bằng chính quá trình oxi hóa Vì thế, luận án thực hiện giải pháp kết hợp oxy hóa xúc tác và hấp phụ-oxy hóa xúc tác để

xử lý các VOCs thơm là benzene và toluene có trong khí thải của công nghệ nhiệt phân cao su phế thải

Như vậy, luận án “Nghiên cứu xử lý khí thải có chứa các hợp chất thơm dễ bay hơi (benzen và toluen) sử dụng xúc tác trên cơ sở Cu (Co) - MnOx” được thực hiện với mục tiêu là nghiên cứu và phát triển các xúc tác có hoạt tính cao ở nhiệt độ thấp cho quá trình xử lý VOCs

có trong khí thải công nghiệp để bảo vệ môi trường không khí, chống biến đổi khí hậu hướng tới mục tiêu bảo vệ môi trường

vệ môi trường không khí, hướng đến mục tiêu bảo vệ môi trường

• Tiến hành đưa xúc tác đã tối ưu lên chất nền là cordierite và chất mang là than hoạt tính và đánh giá hoạt tính của chúng trong oxy hóa trực tiếp toluen và benzene ở quy mô phòng thí nghiệm;

• Đánh giá hiệu quả của hệ xúc tác bao gồm xúc tác oxit kim loại chuyển tiếp mang trên cordierite và xúc tác mang trên than hoạt tính trong quá trình xử lý khí thải của quá trình nhiệt phân cao su thải có chứa benzen, toluen ở quy mô pilot

3 Nội dung nghiên cứu

Nội dung 1: Tổng hợp xúc tác oxit mangan và xúc tác kim loại chuyển

tiếp thông thường và đánh giá hoạt tính của chúng trong oxi hóa hoàn toàn toluen để chọn xúc tác phù hợp cho quá trình oxy hóa VOCs

Nội dung 2: Tổng hợp xúc tác hỗn hợp oxit mangan và đồng ở dạng

bột và nghiên cứu ảnh hưởng của phương pháp tổng hợp và tỷ lệ Cu/Mn để tối ưu thành phần của xúc tác Sau đó, nghiên cứu ảnh hưởng của các hợp chất lưu huỳnh đến hoạt tính Ngoài ra, tổng hợp xúc tác CuMnOx12 mang lên cordierite và than hoạt tính và xác định hoạt tính của chúng cho quá trình oxy hóa toluen và benzen ở quy mô phòng thí nghiệm

Nội dung 3: Tổng hợp xúc tác hỗn hợp oxit mangan và coban ở dạng

bột và xác định tỷ lệ Co/Mn để tối ưu thành phần của xúc tác Ngoài

ra, tổng hợp xúc tác CoMnOx91/cordierite và xác định hoạt tính của cho quá trình oxi hóa toluen và benzen ở quy mô phòng thí nghiệm

Nội dung 4: Đánh giá hiệu quả của hệ xúc tác (Xúc tác 15%

CoMnOx91/cordierite cho buồng oxi hóa và xúc tác 7% CuMnOx12/AC cho buồng hấp phụ) cho quá trình xử lý khí thải có chứa VOCs thơm (toluen, benzen) từ quá trình nhiệt phân cao su thải

ở quy mô pilot

4 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp kế thừa: Tổng quan tài liệu

- Phương pháp nghiên cứu trong phòng thí nghiệm

+ Nghiên cứu thực nghiệm ở quy mô phòng thí nghiệm;

+ Nghiên cứu thực nghiệm ở quy mô pilot

- Phương pháp phân tích, đánh giá và so sánh

5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu:

• VOCs đại diện cho nhóm BTEX: toluene, benzene

• Xúc tác kim loại chuyển tiếp thông thường dạng bột (tập trung vào xúc tác CuMnOx, và CoMnOx) và xúc tác kim loại mang trên chất nền và chất mang (tập trung vào xúc tác CuMnOx/cordierite, CoMnOx/cordierite và CuMnOx/AC) Phạm vi của nghiên cứu:

dạng bột bằng các phương pháp như thủy nhiệt, sol – gel, đồng kết tủa và bay hơi và đánh giá hoạt tính của chúng ở quy mô phòng thí nghiệm;

• Tổng hợp hỗn hợp oxit xúc tác kim loại chuyển tiếp thông thường mang trên cordierite hoặc than hoạt tính bằng phương pháp ngâm tẩm và đánh giá hoạt tính của xúc tác ở quy mô phòng thí nghiệm;

• Đánh giá thử nghiệm hiệu quả của hệ thống xúc tác trong một quá trình xử lý khí cụ thể (khí thải từ quá trình nhiệt phân cao

su thải) ở quy mô pilot

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Về ý nghĩa khoa học

• Luận án đã nghiên cứu và phát triển được những xúc tác CuMnOx và CoMnOx có tỷ lệ Cu/Mn và Co/Mn tối ưu có hoạt tính cao cho quá trình oxy hóa benzene và toluene;

• Luận án đã xác định được ảnh hưởng của những hợp chất lưu huỳnh đến hoạt tính của xúc tác CuMnOx;

• Luận án đã giảm được nhiệt độ của quá trình xử lý VOCs bằng cách kết hợp quá trình oxy hóa và hấp phụ

Về ý nghĩa thực tiễn

• Xúc tác kim loại chuyển tiếp thông thường mang trên cordierite và mang trên than hoạt tính đã được ứng dụng trên

quy mô pilot để xử lý VOCs thơm trong khí thải từ quá trình nhiệt phân cao su thải

7 Tính mới của nghiên cứu

• Đã nghiên cứu và cải tiến được xúc tác CoMnOx và CoMnOxvới tỷ lệ Cu/Mn và Co/Mn tối ưu và mang lên được chất nền cordierite và chất mang than hoạt tính có hoạt tính cao tại nhiệt

độ thấp (oxy hóa hoàn toàn benzene, toluene tại 250 oC bằng xúc tác CuMnOx12, CoMnOx91 và oxy hóa hoàn toàn benzene, toluene tại 350 oC bằng xúc tác 23% CuMnOx12/cordierite, 15% CoMnOx91/cordierite) và ổn định hoạt tính trong thời gian thí nghiệm dài;

• Đã nghiên cứu được ảnh hưởng của các hợp chất lưu huỳnh đến hoạt tính của xúc tác CuMnOx12 trong quá trình oxy hóa benzen (khi có mặt 800 ppm SO2 độ chuyển hóa benzen giảm 20% trong khi xuât hiện 2000 ppm H2S độ chuyển hóa benzen giảm 30%);

• Đã phát triển xúc tác CuMnOx12/AC cho quá trình hấp phụ - oxy hóa benzen tại nhiệt độ thấp có thể ứng dụng cho quá trình loại bỏ VOCs thơm (Xúc tác 7% CuMnOx12/AC có khả năng xúc tác chuyển hóa 46.57 % benzen và 13.475 YCO2 tại 150

°C Ngoài ra, xúc tác 25% CuMnOx12/AC có khả năng xúc tác chuyển hóa 65.79% benzene và 89.4% YCO2 tại 150°C và chuyển hóa 94.41% benzene và 100% YCO2 tại 250 °C)

• Đã phát triển được một phương pháp xử lý kết hợp oxy hóa xúc tác và hấp phụ (tiến hành đánh giá thử nghiệm hiệu quả

và khả năng ứng dụng của xúc tác 15% CoMnOx31/cordierite trong giai đoạn oxy hóa và xúc tác 7% CuMnOx12/AC trong giai đoạn hấp phụ) trong quá trình xử lý khí thải từ quá trình nhiệt phân cao su thải ở quy mô pilot

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs)

VOCs là những hợp chất hữu cơ mà chúng có thể dễ bay hơi

ở điều kiện và nhiệt độ thông thường Ví dụ như benzene, toluene, ethylbenzene và xylene (BTEX) Theo chi cục môi trường Mỹ US-EPA, VOCs là những hợp chất hữu cơ (ngoại trừ CO, CO2, axit cacbonic, muối cacbonat kim loại, muối cacbua kim loại và muối amoni cacbonat), tham gia vào phản ứng quang hóa trong khí quyển ngoại trừ những chất tham gia phản ứng quang hóa không đáng kể {Formatting Citation} Nghiên cứu này tập trung xử lý toluen và benzen, những chất đại diện cho hợp chất thơm dễ bay hơi và có ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường và sức khỏe con người Đặc biệt benzen là chất có tiềm năng gây ung thư vì thế loại bỏ benzen để bảo

vệ sức khỏe con người là mục tiêu quan trọng hướng đến sự phát triển bền vững và bảo vệ môi trường

1.2 Tổng quan về phương pháp kiểm soát VOCs

Có nhiều giải pháp để kiểm soát VOCs như giải pháp ngăn ngừa, giải pháp thu hồi và kiểm soát nồng độ cũng như giải pháp phân hủy (oxy hóa)

1.3 Tổng quan về oxi hóa xúc tác VOCs

1.3.1 Cơ chế oxi hóa

Oxi hóa xúc tác VOCs có thể theo 3 cơ chế sau:

- Cơ chế theo Langmuir-Hinshelwood (L-H)

- Cơ chế theo Eleye Rideal (E-R)

- Cơ chế theo Mars-van Krevelen (MVK)

1.3.2 Xúc tác cho quá trình oxi hóa VOCs

1.3.2.1 Xúc tác kim loại quí

Xúc tác kim loại quí (Pt, Pd, Au, Ag, ) thường có hoạt tính cao đối với oxy hóa VOCs Tuy nhiên, xúc tác kim loại quí có chi phí cao và dễ bị ngộ độc bởi các tác nhân môi trường

1.3.2.2 Xúc tác oxit kim loại chuyển tiếp thông thường

Xúc tác oxit kim loại chuyển tiếp thông thường như Mn, Cu,

Co là những xúc tác có hoạt tính cao có thể thay thế được cho kim loại quý tốt đối với quá trình oxi hóa VOCs Chúng có nguồn đầu vào đa dạng, giá rẻ và hoạt tính cao Xúc tác này thường có nhiều trạng thái oxi hóa Mặc dù hoạt tính của chúng không cao bằng kim loại quý ở nhiệt độ thấp nhưng chúng ít bị nhiễm độc hoặc vẫn còn giữ được hoạt tính sau khi nhiễm độc xúc tác

1.3.2.3 Xúc tác hỗn hợp oxit kim loại chuyển tiếp thông thường

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc kết hợp oxit mangan với các oxit kim loại chuyển tiếp khác như đồng và coban có thể cải thiện tính chất và hoạt tính của chất xúc tác Xúc tác có chứa cả Cu và Mn thì oxy linh động cóliên quan đến Cu [89], và sự có mặt của mangan cải thiện quá trình khử của CuO và nó đóng một vai trò là chất cho oxy [90] Theo Li và cộng sự [67], xúc tác hỗn hợp oxit của coban và mangan CoMnOx có hoạt tính cao hơn Mn3O4 và Co3O4 Ngoài ra, việc hình thành liên kết rắn giữa Co-Mn đã tăng cường sự chuyển điện

tử giữa ion Mn và Co, làm tăng cường tính khử [105]

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM

Quá trình nghiên cứu chia thành ba giai đoạn

• Tổng hợp và đánh giá hoạt tính của xúc tác kim loại chuyển tiếp thông thường ở dạng bột

• Tổng hợp và đánh giá hoạt tính của xúc tác kim loại chuyển tiếp thông thường mang lên chất nền hoặc chất mang

• Đánh giá thử nghiệm hiệu quả của xúc tác trên quy mô pilot

2.1 Phương pháp tổng hợp xúc tác

2.1.1 Hóa chất và chất nền, chất mang

Muối nitrat của Mn, Cu Co,và axit xitric (99%) (phân phối bởi Xilong, Trung Quốc) được lựa chọn làm tiền chất để tổng hợp xúc tác Ngoài ra nghiên cứu dùng cordierite được sản xuất tại Đại học Bách Khoa Hà Nội cùng than hoạt tính được sản xuất tại công ty Trà Bắc

2.1.2 Xúc tác kim loại chuyển tiếp

- Một số xúc tác oxit kim loại chuyển tiếp thông thường đã được tổng hợp như:, NCO-1.5, NCO-1.0, NCO-0.5, α-MnO2 120, α-MnO2 150,

21 và CuMnOx 31) và xúc tác CoMnOx dạng bột (Co3O4, CoMnOx 33, CoMnOx 32, CoMnOx 31, CoMnOx 61 và CoMnOx 91)

Xúc tác hỗn hợp oxit kim loại có chứa mangan mang trên chất nền hoặc chất mang bao gồm xúc tác CuMnOx12/cordierite

(5% CuMnOx12/ cordierite, 10% CuMnOx12/ cordierite, 23% CuMnOx12/ cordierite, 37% CuMnOx12/ cordierite, CuMnOx12 powder (cordierite));

xúc tác CuMnOx12/AC (7% CuMnOx/ AC cordierite, 20% CuMnOx/

AC và 25% CuMnOx/ AC, CuMnOx12 powder (AC));

và xúc tác CoMnOx91/cordierite (8% CoMnOx91/ cordierite, 11% CoMnOx91/ cordierite 11%, 15% CoMnOx91/ cordierite và CoMnOx 91powder)

2.2 Đặc tính của xúc tác

2.2.1 Phương pháp hấp phụ - khử hấp phụ đẳng nhiệt (BET)

Diện tích bề mặt của xúc tác BET được thực hiện trên thiết bị ASAP 2010 – Micromeritic (Viện xúc tác Leibniz, Đức) và Micromeritics Gemini VII 2390 (Trung tâm GeViCat, Việt Nam)

2.2.2 Phân tích nhiễu xạ tia X (XRD)

Phổ XRD được đo trên máy D8 Advance Bruker (Khoa hóa học, Đại học quốc gia, Hà Nội) và thiết bị X’-Pert diffractometer (Viện xúc tác Leibniz, Đức)

2.2.3 Phương pháp hiển vi điện tử quét và phổ tán sắc năng lượng tia

X (EDX/EDS)

Hình ảnh SEM và kết quả thành phần xúc tác EDS được đo trên thiết bị JCM-7000 NeoScope™ Benchtop SEM, hãng JEOL (Trung tâm GeViCat, Việt Nam)

Tính chất oxi hóa khử của vật liệu được xác định bằng kỹ thuật TPR-H2 trên máy Autochem II 2920 (Trung tâm GeViCat, Việt Nam)

2.2.5 Phổ hồng ngoại (FT- IR)

Phổ hồng ngoại được xác định bằng máy Nicolet IS50 (Trung tâm GeViCat, Việt Nam)

2.2.6 Phương pháp cộng hưởng từ (EPR)

Phổ EPR được xác định bằng thiết bị EMX, micro X system (Brucker, Đức), (Trung tâm GeViCat, Việt Nam)

2.2.7 Phân tích nhiệt vi sai (TGA)

Phân tích nhiệt được thực hiện trên thiết bị NETZSCH STA

449 F3 (Viện xúc tác Leibniz, Đức) và NETZSCH STA 449F5 (Trung tâm GeViCat, Việt Nam)

2.3 Đánh giá hoạt tính của xúc tác

2.3.1 Đánh giá hoạt tính của xúc tác trong quá trình oxy hóa trực tiếp VOCs

Hoạt tính của xúc tác trong phản ứng oxy hóa trực tiếp VOCs được đánh giá qua hệ phản ứng như Hình 2.12

1 Bình VOCs 2 Lò nung 3 Thiết bị phản ứng 4 Thiết bị điều kiển nhiệt của lò nung 5 GC với đầu TCD 6 Thiết bị đo lưu lượng V1 – V7 Van

M 3 Thiết bị đo lưu lượng dòng (MFC) SO 2 (H 2 S)

Hình 2.12 Sơ đồ của quá trình oxi hóa trực tiếp VOCs

2.3.2 Đánh giá hoạt tính của xúc tác trong quá trình kết hợp hấp phụ

- oxy hóa VOCs

Đối với quá trình kết hợp hấp phụ - oxy hóa thì quá trình hấp phụ VOCs được diễn ra ở nhiệt độ thường, sau đó tiến hành nhả hấp phụ tại 150 oC hoặc 250 oC Trong quá trình nhả hấp phụ, VOCs bị

MFC3

33

V7

hấp phụ sẽ được giải hấp bằng dòng không khí có nhiệt độ và VOCs được oxy hóa nhờ pha hoạt tính mang trên chất mang là than hoạt tính

2.3.3 Đánh giá hoạt tính của xúc tác trong quá trình xử lý khí thải có chứa VOCs từ quá trình nhiệt phân cao su thải ở quy mô pilot

Để đánh giá được giá hoạt tính của hệ xúc tác trong quá trình

xử lý khí thải từ quá trình nhiệt phân cao su thải ta sử dụng mô hình dạng pilot như sau:

Hình 2.13 Sơ đồ của quá trình xử lý khí thải từ quá trình nhiệt

phân cao su thải

3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 Đặc trưng xúc tác và lựa chon xúc tác cho quá trình oxi hóa VOCs

Hoạt tính của các xúc tác kim loại chuyển tiếp thông thường và hỗn hợp oxit kim loại chuyển tiếp thông thường được trình bày trong Hình 3.15 Kết quả cho thấy xúc tác hỗn hợp oxit kim loại có chứa Mn có hoạt tính cao hơn xúc tác đơn oxit Trong số xúc tác khảo sát thì hoạt tính của xúc tác CuMnOx12và CoMnOx91 là cao nhất Vì thế xúc tác CuMnOx12 và xúc tác CoMnOx91 được chọn để nghiên cứu và cải tiến để ứng dụng được vào quá trình xử lý các hợp chất VOCs thơm như: benzen, toluen

Bảng 3.6 Bảng tổng kết hoạt tính của xúc tác oxit mangan và hỗn hợp oxit kim loại chuyển tiếp thông thường có chứa mangan

Xúc tác Điều kiện phản ứng

Nhiệt độ ( o C) /

Độ chuyển hóa toluen (%)

α- MnO

2

150

5000 toluene ppm

GHSV = 5700 mL/(g.h) 300

oC/100

NCO – 1.5 5000

toluene ppm

GHSV = 5700 mL/(g.h) 300

oC/100

CoMnOx91 5000

toluene ppm

GHSV = 5700 mL/(g.h) 250

oC/100

3.2 Phát triển xúc tác hỗn hợp oxit của mangan và đồng

3.2.1 Ảnh hưởng của phương pháp tổng hợp đến hoạt tính của xúc tác

a Đặc trưng của xúc tác

Một số tính chất của xúc tác được trình bày ở bảng 3.7 Theo bảng này thì tỷ lệ Cu/Mn theo kết quả đo ICP- OES không chênh lệch nhiều với kết quả tính toán

nhau

Số Xúc tác

Diện tích

bề mặt (m 2 /g)

Tổng lượng H2 tiêu thụ (mmol/g) a

Tỷ lệ Cu/Mn

Theo bảng 3.7, Xúc tác CuMnOx12 tổng hợp bằng phương pháp gel có diện tích bề mặt lớn nhất và đạt giá trị 25.15 m2/g

ª ª ª

Phổ EPR cung cấp thông tin thêm về xúc tác Phổ của xúc tác thể hiện tính đối xứng với g = 2.39 Tín hiệu này được hiểu là ion Cu2+ trong cấu trúc bát diện cùng sự biến dạng của cấu trúc tứ diện Việc thiếu tín hiệu EPR của Mn cho thấy Mn có thể tồn tại ở dạng Mn4[137, 144] Kết quả thu được từ phổ H2-TPR (Hình 3.21) chứng tỏ rằng những tương tác trong tinh thể của xúc tác dạng spinel có thể làm giảm nhiệt

độ khử, góp phần thúc đẩy phản ứng xảy ra nhanh hơn Và khi thay đổi phương pháp tổng hợp, có sự xuất hiện pha tinh thể chính và các pha tinh thể oxit mangan hoặc đồng khác nhau và chính các pha oxit này có thể quyết định hoạt tính của xúc tác Do đó, xúc tác CuMnOx12

có hoạt tính cao nhờ vào trạng thái tinh thể của oxyt mangan