Nghiên cứu tổng hợp vật liệu meso MSU y từ vỏ trấu cho phản ứng alkyl hóa hydrocacbon thơm

MỞ ĐẦU Zeolit aluminosilicat tinh thể, cấu trúc vi mao quản đồng đều, bề mặt riêng lớn nên có khả hấp phụ tốt, hoạt tính xúc tác độ chọn lọc cao, lại bền nhiệt bền thuỷ nhiệt Vì vậy, zeolit ứng dụng rộng rãi làm chất xúc tác, chất hấp phụ công nghiệp lọc hoá dầu bảo vệ môi trường Tuy nhiên, zeolit bị hạn chế tác dụng trình hấp phụ xúc tác phân tử có kích thước lớn (>13 Å) hạn chế khuếch tán hệ thống mao quản Bởi thế, năm 1992 nhà nghiên cứu hãng Mobil công bố phát minh phương pháp tổng hợp họ vật liệu mao quản trung bình (MQTB) M41S dựa khả tạo cấu trúc mao quản trung bình chất hoạt động bề mặt (HĐBM) Từ nhiều họ vật liệu MQTB tổng hợp thành công SBA, MSU, UL-Zeolit, Những vật liệu tích mao quản bề mặt riêng lớn Cấu trúc mao quản đồng với kích thước khoảng ÷ 50 nm hứa hẹn nhiều tiềm ứng dụng làm xúc tác, hấp phụ, đặc biệt trình có tham gia phân tử lớn Tuy nhiên, ứng dụng thực tế vật liệu bị hạn chế cấu trúc thành mao quản dạng vô định hình nên tính axit yếu, độ bền thuỷ nhiệt Để khắc phục nhược điểm hai loại vật liệu này, gần hướng nghiên cứu tổng hợp họ vật liệu có khả kết hợp ưu điểm zeolit vi mao quản vật liệu MQTB tính axit mạnh, độ bền nhiệt thuỷ nhiệt cao, mao quản rộng với độ trật tự cao diện tích bề mặt lớn thu hút nhiều quan tâm nhà khoa học Chúng vật liệu cấu trúc lưỡng mao quản: zeolit/MQTB Họ vật liệu chứa đồng thời cấu trúc MQTB cấu trúc tinh thể zeolit Có hai hướng đặc biệt quan tâm cho tổng hợp vật liệu zeolit/MQTB đưa ra: + Một là, tổng hợp vật liệu aluminosilicat MQTB thành mao quản chứa cấu trúc giống tinh thể zeolit [41] + Hai là, tổng hợp vật liệu chứa đồng thời pha tinh thể zeolit pha cấu trúc MQTB (pha mesoporous) [33] Trên giới, từ trước tới vật liệu zeolit/MQTB chủ yếu tổng hợp từ nguồn hoá chất chứa silic nhôm riêng biệt Vấn đề nghiên cứu tổng hợp vật liệu zeolit/MQTB từ nguồn nguyên liệu rẻ tiền nói chung khoáng sét tự nhiên nói riêng chứa đồng thời silic nhôm hạn chế Đã có số công trình đề cập đến khả chuyển hoá khoáng sét cao lanh thành vật liệu zeolit/MQTB vật liệu thu có tỷ lệ Si/Al cao Ở Việt Nam chưa thấy công trình công bố kết nghiên cứu tổng hợp loại vật liệu này, đặc biệt từ vỏ trấu cao lanh Bởi vậy, nghiên cứu chuyển hóa tro trấu cao lanh thành vật liệu zeolit/MQTB vừa có ý nghĩa lý thuyết, vừa có ý nghĩa thực tiễn Xuất phát từ thực tế trên, chọn đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp vật liệu Meso MSU-Y từ vỏ trấu cho phản ứng alkyl hóa hydrocacbon thơm” CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 NGUYÊN LIỆU VỎ TRẤU 1.1.1 Thực trạng sử dụng trấu Việt Nam Trên giới có 70 quốc gia sản xuất lúa gạo, quốc gia có trữ lượng lớn Việt Nam, Thái Lan, Trung Quốc, Ấn Độ, Braxin… Ở Việt Nam với sản lượng lương thực xấp xỉ 43,7 triệu lúa gạo/năm [9], sản lượng trấu khoảng 8,5 triệu năm 2012, lượng thu gom lên tới 4,5 triệu tấn/năm Trong số có khoảng triệu sử dụng (đun nấu, làm ván ép…), 1,5 triệu chưa sử dụng [8] Trấu phụ phẩm sinh trình xay xát gạo coi dạng phế thải có giá trị sử dụng gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng lượng lớn chưa thu gom thải thẳng môi trường Để tận dụng lượng trấu phế thải, có nhiều nghiên cứu đưa nguồn trấu vào sử dụng Hiện có nhiều ứng dụng trấu như: làm chất đốt, làm vật liệu xây dựng, làm nguyên liệu sản xuất nhiên liệu sinh học…Trong việc sử dụng trấu để nghiên cứu sản xuất zeolit nhà khoa học ý tiềm trữ lượng lớn 1.1.2 Ứng dụng vỏ trấu Theo thống kê Bộ Công thương, với lượng trấu triệu sử dụng vào mục đích sau: “Xây dựng mô hình lò nung gạch gốm liên tục bốn buồng sử dụng công nghệ khí hóa trấu” Đây dự án Trung tâm nghiên cứu phát triển tiết kiệm lượng thực từ đầu năm 2009 lò nung gạch gốm công ty TNHH gốm Tân Mai, tỉnh Đồng Tháp Biến trấu thành loại gỗ công nghiệp làm đồ nội thất, ngoại thất sản phẩm nghiên cứu nhà khoa học Việt Nam Ý tưởng biến trấu thành gỗ phẩm TS Nguyễn Hữu Hùng - Viện Vật lý nhà khoa học thuộc ATP Co., bắt tay vào nghiên cứu Trấu chứa khoảng 20 % Silic, gỗ làm từ trấu có độ cứng cao Khả chịu nhiệt loại gỗ đạt 200 oC, gỗ thông thường khả chịu nhiệt 175 oC Loại gỗ có khả chịu nước cao, loại bỏ kết cấu lõi bên loại keo kết dính đặc biệt Theo TS Hùng, hệ keo “bí quyết” công nghệ biến trấu thành gỗ Đây loại keo thân thiện với môi trường không dùng focmandehit Do đó, trấu ứng dụng làm đồ nội thất làm kết cấu trời mái nhà hay vách ngăn, loại gỗ làm nhà cho vùng đồng sông Cửu Long [16] Bằng cách sử dụng loại thiết bị bếp gas đun trấu “thân thiện môi trường”, nông dân trồng lúa tiết kiệm số tiền tương đương 150 USD/năm, số tiền rẻ nhiều so với việc sử dụng dầu hỏa khí đốt thiên nhiên qua tinh chế Đồng thời việc sử dụng bếp gas đun vỏ trấu giúp hàng trăm triệu nông dân giới sống khỏe với thu nhập chưa tới USD/ngày [14] Trấu sử dụng làm phụ gia xi măng Giải vấn đề xi măng dùng để sản xuất bê tông, phải xả không khí CO2 phạm vi toàn giới, việc sản xuất xi măng chiếm % lượng thải khí Carbon tất hoạt động người Cụ thể, trấu đem đốt điều kiện dư Oxy, nhiệt độ từ 450-550 oC, lò đốt tầng sôi thu tro trắng Kết đốt phòng thí nghiệm trung tâm, tro màu trắng có chứa hàm lượng SiO2 85 % Đây hợp chất lý tưởng để làm phụ gia sản xuất xi măng mác cao, ứng dụng cho kết cấu chịu lực lớn [15] Ngoài ra, trấu có số ứng dụng khác sau: - Sản xuất điện năng: Với khả đốt cháy mạnh rẻ, ứng dụng nóng sinh đốt nóng không khí trấu để làm quay tuabin phát điện Theo nghiên cứu IFC lượng trấu Việt Nam dùng cho phát điện năm 2010 khoảng 1,5 triệu Điện sản xuất từ nhà máy điện trấu đạt khoảng 1-1,2 triệu TWh/năm với công suất lắp đặt nhà máy dao động từ 160-180 MW Như vậy, sản xuất điện từ trấu giải pháp tiềm nhằm sử dụng hiệu trấu tài nguyên quốc gia Việc sử dụng trấu để sản xuất điện vừa đáp ứng nhu cầu sử dụng đảm bảo an ninh lượng quốc gia, vừa góp phần bảo vệ môi trường, tăng nguồn thu cho người dân cộng đồng xã hội [17] - Sử dụng làm nguyên liệu đốt: Hiện nay, trấu dùng làm chất đốt phần nhỏ cho công nghiệp hóa chất để sản xuất fufuron, than hoạt tính, silic Trấu có khả cháy sinh nhiệt tốt có 75 % chất xơ: kg trấu sinh 3400 kcal 1/3 lượng sinh từ dầu giá lại thấp đến 25 lần - Sử dụng làm vật liệu xây dựng: Trấu nghiền mịn trộn với thành phần khác mùn dừa, hạt xốp, xi măng, phụ gia lưới sợi thủy tinh để sản xuất vật liệu xây dựng Trọng lượng vật liệu xây dựng sử dụng trấu nhẹ gạch xây thông thường khoảng 50 % có tính cách âm, cách nhiệt không thấm nước cao Đây vật liệu thích hợp với vùng miền tây, miền trung bị ngập úng, lũ lụt đất yếu Sau sử dụng nghiền nát để tái chế lại - Sử dụng tro trấu sản xuất oxit silic: Tro trấu sau cháy có 80 % oxit silic [28] Oxit silic chất sử dụng nhiều nhiều lĩnh vực xây dựng, thời trang, luyện thủy tinh… vấn đề tận dụng oxit silic vỏ trấu quan tâm, mục đích thu tối đa lượng oxit silic với thời gian ngắn Hiện có công trình nghiên cứu trích ly oxit silic NaOH thành công mang lại hiệu kinh tế cao - Sử dụng làm nhiên liệu sinh học: Nhiên liệu sinh học nguồn nhiên liệu tiềm tương lai Trong 20 năm gần đây, người ta ý biến đổi phụ phẩm nông nghiệp thành nhiên liệu sinh học Nhiên liệu sinh học nhiên liệu có khả tái sinh Góp phần vào việc làm giảm tăng CO2 khí (nguyên nhân gây hiệu ứng nhà kính) 1.1.3 Đánh giá tiềm sử dụng trấu 1.1.3.1 Đánh giá theo trữ lượng Lúa gạo trồng khắp lục địa nguồn thực phẩm cho hàng tỉ người giới, đứng thứ hai sau lúa mì diện tích canh tác sản lượng Trong trình tăng trưởng, lúa hấp thụ nguồn Silic từ đất tích lũy vào cấu trúc Hằng năm, giới có khoảng 600 triệu lúa gạo sản xuất, 95 % tổng sản lượng tập trung vào 20 quốc gia bảng 1.1 [28] Bảng 1.1: Các quốc gia có sản lượng lúa gạo đứng đầu giới năm 2002 Quốc gia Sản lượng lúa Phần trăm tổng gạo năm 2002, sản lượng lúa (tấn) gạo (%) Vỏ trấu (chiếm 20 % lúa gạo), (tấn) Tro trấu (chiếm 18 % vỏ trấu), (tấn) China 177.589.000 30,7 35.517.800 6.393.204 India 123.000.000 21,2 24.600.000 4.428.000 Indonesia 48.654.048 8,4 9.730.810 1.751.546 Bangladesh 39.000.000 6,7 7.800.000 1.404.000 Viet Nam 31.319.000 5,4 6.263.800 1.127.484 Thailand 27.000.000 4,7 5.400.000 972.000 Myanmar 21.200.000 3,7 4.240.000 763.200 Philippines 12.684.800 2,2 2.536.960 456.653 Japan 11.264.000 1,9 2.252.800 405.504 Brazil 10.489.400 1,8 2.097.880 377.618 USA 9.616.750 1,7 1.923.350 346.203 Korea 7.429.000 1,3 1.485.800 267.444 Pakistan 5.776.000 1,0 1.155.200 207.936 Egypt 5.700.000 1.140.000 205.200 Nepal 4.750.000 0,8 950.000 171.000 Cambodia 4.099.016 0,7 819.803 147.565 Nigeria 3.367.000 0,6 673.400 121.212 Sri Lanka 2.794.000 0,5 558.800 100.584 Colombia 2.353.440 0,4 470.688 84.724 Laos 2.300.000 0,4 460.000 82.800 Rest of the World 29.091.358 5,0 5.818.272 1.047.289 Tổng (thế giới) 579.476.722 100 115.895.344 20.861.162 Ở Việt Nam, trình xay xát gạo sinh 0,18 đến 0,21 trấu từ thóc xay xát tùy thuộc vào giống lúa, công nghiệp xay xát điều kiện xay xát Trung bình thu 0,2 trấu lúa gạo xay xát Qua số liệu sản lượng trấu bảng 1.2 năm 2007, năm 2010, dự báo năm 2020 cho thấy sản lượng trấu triệu tấn/năm có xu hướng tăng dần Chính vậy, cần phải có biện pháp thích hợp để sử dụng hiệu nguồn nguyên liệu Bảng 1.2: Sản lượng trấu Việt Nam theo năm [30] Năm 2007 2010 Dự báo 2020 Sản lượng lúa gạo (triệu tấn) 35,8 37,6 39,5 Tỷ lệ trấu với lúa gạo (%) 20 20 20 Sản lượng trấu (triệu tấn) 7,17 7,52 7,9 Sản lượng trấu tỉ lệ thuận với lượng lúa gạo xay xát Trong thời gian thu hoạch lúa sản lượng lúa xay xát tăng theo Điều khiến cho sản lượng trấu năm tháng không Sự thay đổi sản lượng trấu thể hình 1.1 hình 1.2 Hình 1.1 Sự biến động sản lượng trấu 24 nhà máy xay xát Cờ Đỏ, thành phố Cần Thơ [30] Hình 1.2 Sự biến động sản lượng trấu 27 nhà máy xay xát Thốt Nốt, thành phố Cần Thơ [30] Sản lượng trấu địa phương vùng (miền) không giống Hai vùng sản xuất lúa gạo lớn Việt Nam đồng sông Cửu Long đồng sông Hồng chiếm tỷ lệ tương ứng 52,0 % 17,6 % tổng sản lượng lúa gạo năm 2007 Các vùng (miền) khác có sản lượng trấu không cao: vùng Đông Nam Bộ 5,10 %, Tây Bắc Bộ 1,6 %, Tây Nguyên 2,4 %, Bắc Trung Bộ % Nam Trung Bộ 5,3 % Hình 1.3 Sản lượng lúa gạo vùng Việt Nam (2007) Trong 64 tỉnh thành Việt Nam, 20 tỉnh sản xuất lúa gạo nhiều Việt Nam đưa bảng 1.3 hình 1.4 Tổng sản lượng lúa gạo 20 tỉnh khoảng 25,4 triệu năm 2007, ước tính khoảng 70,9 % sản lượng lúa gạo nước Bảng 1.3: 20 địa phương có sản lượng lúa gạo lớn Việt Nam (2007) [30] STT Tỉnh Vùng (miền) Sản lượng lúa gạo năm 2007 (triệu tấn) An Giang Đồng sông Cửu Long 3,099 Kiên Giang Đồng sông Cửu Long 2,977 Đồng Tháp Đồng sông Cửu Long 2,545 Long An Đồng sông Cửu Long 1,951 Sóc Trăng Đồng sông Cửu Long 1,603 Thanh Hóa Bắc trung 1,340 Tiền Giang Đồng sông Cửu Long 1,307 Cần Thơ Đồng sông Cửu Long 1,132 Thái Bình Đồng sông Hồng 1,015 10 Nam Định Đồng sông Hồng 0,932 11 Trà Vinh Đồng sông Cửu Long 0,930 12 Hà Tây (Hà Nội) Đồng sông Hồng 0,878 13 Hậu Giang Đồng sông Cửu Long 0,876 14 Nghệ An Bắc trung 0,847 15 Vĩnh Long Đồng sông Cửu Long 0,811 16 Hải Dương Đồng sông Hồng 0,742 17 Bạc Liêu Đồng sông Cửu Long 0,682 18 Tây Ninh Đông nam 0,635 19 Bình Định Nam trung 0,580 20 Bắc Giang Đông bắc 0,539 Tổng 25,421 Hình 1.4 Biểu đồ 20 địa phương có sản lượng lúa gạo lớn Việt Nam [30] Qua biểu đồ ta thấy địa phương có sản lượng trấu lớn chủ yếu tập trung vùng đồng sông Hồng đồng sông Cửu Long với sản lượng trấu hàng năm triệu Đáng ý địa phương có sản lượng lúa gạo lớn An Giang, Kiên Giang sản lượng triệu tấn/năm, Đồng Tháp sản lượng 2,5 triệu tấn/năm, Long An sản lượng gần triệu tấn/năm, Sóc Trăng sản lượng 1,5 triệu 1.1.3.2 Đánh giá theo chất nguyên liệu Trấu có kích thước trung bình khoảng 8-10 mm dài, 2-3 mm rộng 0,2 mm dày Khối lượng thể tích trấu nén bao khoảng 122 kg/m3 [22] Thành phần hóa học trấu thay đổi theo loại lúa gạo, chất đất loại phân bón mà người dân sử dụng Tuy nhiên, hầu hết loại trấu có thành phần hữu chiếm 90 % theo khối lượng Các hợp chất có cấu trúc xốp dạng cellulo lignin [20], [28] Những hợp chất cháy chuyển hóa thành tro chứa chủ yếu SiO khí CO2, CO thoát môi trường Nguồn silic tro trải qua biến đổi cấu trúc phụ thuộc vào chế độ nhiệt trình đốt Ở 550 - 800 oC nguồn silic dạng vô định hình chế độ nhiệt cao hơn, SiO2 tinh thể hình thành Quá trình đốt cháy có trì tới 1440 oC, nhiệt độ tro trấu nóng chảy [28] Bảng 1.4: Các thành phần phương pháp phân tích thành phần tro trấu (pH = 8,1 – 11) Thành phần % khối lượng Phương pháp phân tích SiO2 (tổng) 62,5 – 97,6 ICPMS SiO2 vô định hình 0,16 – 97,6 XRD SiO2 tinh thể < 1,0 – 88,4 XRD Al2O3 0,01 – 1,01 ICPMS Fe2O3 < 0,01 – 2,78 ICPMS CaO 0,1 – 1,31 ICPMS MgO < 0,01 – 1,96 ICPMS P2O5 < 0,01 – 2,69 ICPMS Na2O < 0,01- 1,58 ICPMS K2 O 0,1 – 2,54 ICPMS TiO2 < 0,01 – 0,03 ICPMS Carbon 2,71 – 6,42 10 Trên hình 3.10 giản đồ XRD góc hẹp mẫu tương ứng có thời gian kết tinh bước thay đổi 12, 24, 36 Quan sát hình 3.10A cho thấy, pic xuất ứng với mặt phản xạ (100) có cường độ giảm dần tăng thời gian kết tinh bước Như vậy, 36 kết tinh bước 1, hàm lượng mầm zeolite đạt cực đại, việc kéo dài thời gian kết tinh bước từ 12-36 làm giảm mức độ hình thành cấu trúc MQTB vật liệu Điều giải thích thời gian kết tinh bước bước thích hợp (tương ứng 36 12 giờ), môi trường có nồng độ tác nhân phản ứng phù hợp, toàn tác nhân phản ứng tham gia tạo cấu trúc vật liệu MSU-S(Y) Khi tăng thời gian kết tinh bước 2, phần mầm zeolite Y thành mao quản vật liệu bị phá vỡ để chuyển dạng SiO2 Al2O3 vô định hình không thấy có khác biệt đáng kể cường độ pic Q hình 3.10B 3.4 Hoạt tính xúc tác MSU-Y phản ứng alkyl hóa Các chất xúc tác (2 g) hoạt hoá 500 oC với nitơ Phản ứng alkyl hóa benzen tiến hành áp suất khí 200-260 oC, thời gian 30-90 phút thiết bị phản ứng dòng liên tục, lớp xúc tác cố định với tỷ lệ benzene / isopropanol = 4: (mol / mol) WHSV 2,8 h-1 Các sản phẩm phân tích GC (HP 6890- Agilen) với detector FID cột SBB1 (dài m) 2000 1900 1800 1700 1600 1500 Lin (Cps 1400 ) 1300 Y 1200 1100 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 10 20 2-Theta - Scale 30 40 File: Don-Zeolit Y Pháp 4.8 - Type: 2Th/Th locked - Start: 5.000 ° - End: 44.990 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 2.0 s - Temp.: 25.0 °C (Room) - Anode: Cu - Creation: 10/26/11 17:23:52 Hình 3.11 Giản đồ XRD mẫu Micro-NaY Một mẫu zeolit Y thông thường (Micro-NaY ) sử dụng để so sánh Giản đồ XRD MSU-Y Micro- NaY thể hình 3.2 hình 3.11 Giản đồ XRD Micro-NaY (Hình 3.11) có pha tinh thể zeolit NaY với 47 công thức 0,94Na2O·Al2O3·4,8SiO2·9H2O, (mã số tinh thể PDF 38-0239) với đường phẳng, pic sắc nhọn độ rộng chân pic nhỏ Chứng tỏ mẫu Micro- NaY có độ tinh thể cao kích cỡ hạt lớn Sự khác hai mẫu mẫu tổng hợp từ nguyên liệu ban đầu cao lanh chứa nguồn Al, Si tạp chất khác Ảnh SEM mẫu MSU-Y (hình 3.4) Micro-NaY (hình 3.12 ) hai mẫu có tinh thể đồng đều, kích thước tương ứng 63 nm 330 nm Hình 3.12 Ảnh SEM mẫu Micro-NaY Các kết khác liệt kê theo bảng 3.3 cho thấy hai mẫu có diện tích bề mặt riêng lớn Đặc biệt mẫu MSU-Y có diện tích bề mặt nhỏ mẫu Micro-NaY diện tích bề mặt tổng thể tích lỗ xốp lại lớn nhờ hệ thống mao quản trung bình Bảng 3.3: So sánh đặc trưng mẫu MSU-Y tổng hợp từ tro trấu Micro-NaY tổng hợp từ hóa chất Mẫu Tổng bề mặt Bề mặt Phân bố lỗ Tổng thể tích lỗ riêng, m2/g ngoài, m2/g xốp, nm xốp, cm3/g MSU-Y 601 - 2,75 0,62 Micro-NaY (Pháp) 592 36 0,81 0,34 MSU-HY 472 449 2,76 0,44 Micro-HY 456 48 0,81 0,26 Sau trình xử lý ba lần với NH4NO3 1N (tỷ lệ rắn/lỏng = 1:10) thu mẫu dạng HY Các kết qủa XRD, diện tích bề mặt riêng, phân bố lỗ xốp, thể tích 48 mao quản đưa bảng 3.3 tính axit xúc tác dạng HY đo theo phương pháp TPD-NH3 bảng 3.4 hình 3.12 Micro-HY 195 oC MUS-HY QMS signal (arbytrary unit) 355 oC 350 oC 150 oC 100 300 500 600 Nhiệt độ, C Hình 3.13 Giản đồ TPD-NH3 MSU-HY micro-HY Mẫu micro-HY MSU-HY có chứa chủ yếu tâm axit yếu trung bình mẫu MSU-HY có tổng số tâm axit nhỏ số tâm axit trung bình lại lớn so với mẫu micro-HY Kết giải thích trao đổi ion nung nhiệt độ cao, cấu trúc mẫu bị phá hủy tái cấu trúc phần nên số nhóm hydroxyl giảm lực axit tâm lại tăng lên Kết cho thấy mẫu MSU-HY có tỷ số Si/Al cao nhiều mẫu micro-HY tổng số tâm axit lại nhỏ tâm axit trung bình cao không nhiều Đó mẫu MSU-HY có tường thành vô định hình, mầm zeolit Y Bảng 3.4: Kết TPD-NH3 xúc tác Mẫu Tỷ lệ mol Tính axit, mmol/g zeolit Tổng số tâm axit SiO2/Al2O3 Tâm axit yếu Tâm axit trung bình mmol/g zeolit MSU-HY 7,21 0,089 0,065 0,154 Micro-HY 5,26 0,110 0,059 0,169 49 3.4.1 So sánh hoạt tính MSU-HY micro-HY Hoạt tính xúc tác MSU-HY Micro-HY phản ứng alkyl hóa benzen với isopropanol (IPA) trình bày bảng 3.5 Kết cho thấy độ chuyển hóa benzen (20,25%) độ chọn lọc cumen (82,35%) xúc tác MSU-HY cao nhiều so với Micro-HY (tương ứng 16,38 72,84%) Đó là: Micro-HY có tổng số tâm axit cao nên khả phản ứng cao hơn, diện tích bề mặt chủ yếu bề mặt trong, nên sản phẩm có kích thước nhỏ có vận tốc khuếch tán lớn hơn, chất có kích thước lớn chủ yếu phản ứng vị trí tâm hoạt tính bên Kết phù hợp tốt với báo cáo tài liệu [47] Còn độ chuyển hóa benzen độ chọn lọc cumen cao mẫu MSU-HY có kênh mao quản trung bình nên khả khuếch tán sản phẩm kích thước lớn tốt hơn, nhanh giải phóng tâm hoạt tính Bảng 3.5: Kết hoạt tính xúc tác phản ứng mẫu MSU-HY micro-HY Xúc tác MSU-HY Micro-HY Aliphatics 0,5 0,7 Benzen 63,8 66,9 Toluen 0,5 0,8 C8-aromatics (ethylbenzen, xylen) 0,9 1,7 Iso-propylbenzen (cumen) 29,4 23,6 n-propylbenzen (n-PB) 0,9 2,7 Diisopropylbenzen (DIPB) 4,0 3,6 Độ chuyển hóa Benzen (wt %) 20,25 16,38 Đọ chọn lọc Cumen (wt %) 82,35 72,62 Cấu tử sản phẩm (wt %) Điều kiện phản ứng: tỷ lệ mol benzen/IPA = 4:1, nhiệt độ = 220 oC, WHSV = 2,5 h−1, áp suất = atm, thời gian phản ứng = 40 phút 50 Theo tác giả [63, 64] sản phẩm phản ứng alkyl hóa benzen với IPA cumen điisopropyl benzen (DIPB), sản phẩm phụ khác toluen, xylen, ethylbenzen, n-propylbenzen (n-PB) Các tâm hoạt tính có tính axit Bronsted bề mặt bên zeolit tâm hoạt tính việc kích hoạt phân tử lớn DIPB Do vậy, độ chọn lọc DIPB MSU-Y cao Micro-HY (4,0% so với 3,6%), độ chọn lọc C8-thơm (ethylbenzen, xylen) n-PB thấp nhiều (bảng 3.5) Vì vậy, phân bố tâm axit yếu trung bình nhân tố quan trọng phản ứng alkyl hóa MSU-Y có độ chọn lọc cumen tốt nhờ bề mặt lớn kênh mao quản trung bình kích thước phù hợp mà Micro-HY 3.4.2 Ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng Bảng 3.6: Ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng xúc tác MSU-HY Nhiệt độ (oC) 200 220 240 260 Cấu tử sản phẩm (wt %) Aliphatics 0,4 0,5 0,5 0,6 Benzen 64,9 63,8 63,2 66 Toluen 0,5 0,5 1,1 0,4 C8-aromatics (ethylbenzen, xylen) 1,2 0,9 0,9 28,2 29,4 27,8 26,3 n-propylbenzen (n-PB) 0,9 0,9 1,3 0,9 Diisopropylbenzen (DIPB) 3,9 5,1 4,9 Iso-propylbenzen (cumen) Độ chuyển hóa Benzen (wt %) 18,88 20,25 21,00 17,50 Độ chọn lọc Cumen (wt %) 81,27 82,35 76,58 78,74 Từ bảng 3.6 nhận thấy độ chuyển hoá benzen độ chọn lọc sản phẩm thay đổi thay đổi nhiệt độ phản ứng Độ chuyển hoá tăng từ 18,88 % lên 51 20,25 % nhiệt độ tăng từ 200 đến 240 °C giảm nhiệt độ 260 °C (bằng 17,50 %) Độ chọn lọc cumen cao đạt giá trị lớn (bằng 82,35 %) nhiệt độ 220 °C Có thể cho phản ứng alkyl hoá benzen isopropanol có lượng hoạt hoá cao Ea = 117,74 kJ/mol, để kích hoạt cho phản ứng đòi hỏi lượng lớn nhiệt độ thấp lượng cấp cho phản ứng bé độ chuyển hoá thấp Khi nhiệt độ tăng lượng lớn làm tăng khả phản ứng tác nhân Hơn nữa, nhiệt độ tăng động tăng, nước sản phẩm tạo thành khuếch tán dễ dàng khỏi hệ thống mao quản xúc tác tạo thuận lợi cho phản ứng độ chuyển hoá tăng lên Đồng thời, 240 oC hàm lượng DIPB n-PB tăng lên nhiệt độ cao kéo theo giảm độ chọn lọc cumen Tuy nhiệt độ 260 °C độ chọn lọc cumen tăng 240 C độ chọn lọc sản phẩm có kích thước lớn độ chuyển hoá giảm Có o thể nhiệt độ tốc độ phản ứng thứ cấp phản ứng chuyển alkyl DIPB polyalkylbenzen (PAB) tạo thành benzen IPB, hay dealkyl tạo benzen tăng lên đáng kể Do làm tăng độ chọn lọc IPB giảm độ chuyển hoá benzen độ chọn lọc sản phẩm có kích thước lớn Như vậy, 220 oC nhiệt độ thích hợp cho phản ứng alkyl hóa benzen với IPA xúc tác MSU-HY áp suất khí 3.4.3 Ảnh hưởng thời gian phản ứng dòng Sau 30 phút phản ứng xúc tác dần hoạt tính Khi tăng thời gian phản ứng lên 50 phút độ chuyển hóa 3,38 % Sau thời gian phản ứng, tâm xúc tác dần bị che phủ lượng nước hấp phụ cốc hình thành bề mặt Do cấu trúc thành vật liệu Meso-HY chủ yếu mầm zeolit Y nên độ bền không cao, lượng nước bị hấp phụ tăng lên làm giảm nhanh hoạt tính Độ chọn lọc sản phẩm n-PB DIPB giảm nhiều sản phẩm phụ khác toluene, ethylbenzene, xylene thay đổi Sự hình thành than cốc phần bít vi mao quản thu hẹp kích thước mao quản trung bình MSU-HY nên lượng phân tử lớn DIPB giảm [60] Tuy nhiên, nhờ kênh mao quản có kích thước trung bình nên độ chọn lọc cumen có giá trị cao, 80 % 52 Bảng 3.7: Ảnh hưởng thời gian phản ứng xúc tác MSU-HY Thời gian phản ứng, phút 20 30 40 50 Cấu tử sản phẩm (wt %) Aliphatics 0,3 0,5 0,7 1,2 Benzen 63,6 63,8 71,3 77,3 Toluen 0,3 0,5 0,4 0,2 C8-aromatics (ethylbenzen, xylen) 0,8 0,9 0,8 0,5 28,9 29,4 22,9 18 n-propylbenzen (n-PB) 1,4 0,9 1,1 1,5 Diisopropylbenzen (DIPB) 4,7 4,0 2,8 1,3 Iso-propylbenzen (cumen) Độ chuyển hóa Benzen (wt %) 20,50 20,25 10,88 3,38 Độ chọn lọc Cumen (wt %) 80,06 82,35 81,79 83,72 Điều kiện phản ứng: tỷ lệ mol benzene/IPA = 4:1, nhiệt độ = 220 oC, WHSV = 2,5 h−1, áp suất = atm 3.4.4 Độ bền hoạt tính xúc tác Độ bền hoạt tính xúc tác yếu tố quan trọng chất xúc tác dị thể giúp tăng khả tái sử dụng Trong trình thực nghiệm, sau lần phản ứng, chất xúc tác tái sinh cách nung nóng nhiệt độ cao (550 oC) dòng không khí khô để đốt cháy than cốc lắng đọng bề mặt Bảng 3.8 trình bày kết thu sau 1, chu trình phản ứng Kết cho thấy độ chuyển hóa benzen độ chọn lọc cumen giảm nhẹ sau chu trình thứ thứ Sau 10 chu trình phản ứng, độ chọn lọc cumen cao > 79,83 % Như vậy, than cốc dễ dàng đốt cháy cách nung thổi không khí nóng Các phản ứng alkyl hóa thực điều kiện mềm (ở nhiệt độ thấp áp suất khí quyển) cho sản phẩm cumen với độ chọn lọc cao Nó cho thấy 53 rằng: MSU-HY chất xúc tác có hiệu phản ứng alkyl hóa benzen isopropanol Bảng 3.8: Độ bền hoạt tính xúc tác MSU-HY Chu trình Chu trình Chu trình Cấu tử sản phẩm (wt %) Aliphatics 0,5 0,5 0,6 Benzen 63,8 63,9 64,2 Toluen 0,5 0,5 0,7 C8-aromatics (ethylbenzen, xylen) 0,9 0,8 1,0 Iso-propylbenzen (cumen) 29,4 29,1 28,1 n-propylbenzen (n-PB) 0,9 1,0 1,2 Diisopropylbenzen (DIPB) 4,0 4,2 4,2 Độ chuyển hóa Benzen (wt %) 20,25 20,13 19,75 Độ chọn lọc Cumen (wt %) 82,35 81,74 79,83 Điều kiện phản ứng: tỷ lệ mol benzen/IPA = 4:1, nhiệt độ = 220 oC, WHSV = 2,5 h−1, áp suất = atm, thời gian phản ứng = 30 phút 54 KẾT LUẬN Qua trình nghiên cứu, tổng hợp Meso MSU-Y từ vỏ trấu cao lanh rút số kết luận sau đây: Đã biến tính vỏ trấu trình tro hóa 700 oC Thành phần hóa học tro trấu chứa xấp xỉ 90 % SiO2 hiệu suất tro trấu thu sau trình tro hóa khoảng 14 % Đã tổng hợp meso MSU-Y từ nguồn silic tro trấu nguồn nhôm cao lanh Việt Nam trình kết tinh hai bước 48 80 oC, áp suất khí Sản phẩm tạo thành có cấu trúc lục lăng trật tự, mao quản trung bình tập trung 27,5 Å, thành mao quản hình thành từ mầm zeolite Y có độ dày 19 Å, bề mặt BET 601 m2/g, thể tích lỗ xốp 0,62 cm3/g, độ bền nhiệt đến 720 oC Đã nghiên cứu yếu tố có ảnh hưởng đến trình tổng hợp meso MSU-Y từ vỏ trấu như: ảnh hưởng nhiệt độ nung vỏ trấu, thời gian kết tinh bước 1, thời gian kết tinh bước Kết cho thấy yếu tố có ảnh hưởng định đến trình kết tinh rút điều kiện tổng hợp meso MSU-Y thích hợp là: - Nhiệt độ nung vỏ trấu: 700 oC - Thời gian kết tinh bước 1: 36 - Thời gian kết tinh bước 2: 12 Đã sử dụng meso MSU-Y tổng hợp từ nguồn tro trấu cao lanh để ứng dụng chế tạo xúc tác khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng alkyl hóa benzen IPA Kết cho thấy: + Độ chuyển hóa benzen (20,25%) độ chọn lọc cumen (82,35%) xúc tác MSU-HY cao nhiều so với Micro-HY (tương ứng 16,38 72,84%) + Độ chuyển hoá tăng từ 18,88 % lên 20,25 % nhiệt độ tăng từ 200 đến 240 °C giảm nhiệt độ 260 °C (bằng 17,50 %) Độ chọn lọc cumen cao đạt giá trị lớn (bằng 82,35 %) nhiệt độ 220 °C + Sau 10 chu trình phản ứng, độ chọn lọc cumen cao > 79,83 % Như vậy, điều kiện phản ứng thích hợp với xúc tác MSU-HY là: nhiệt độ = 220 C, thời gian phản ứng = 20 phút, mẫu bền sau 10 chu trình phản ứng o 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO I Tài liệu tiếng Việt [1] Lê Công Dưỡng (1994), Kỹ thuật phân tích cấu trúc tia Rơnghen, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [2] Nguyễn Hữu Đĩnh, Trần Thị Đà (1999), Ứng dụng số phương pháp phổ nghiên cứu cấu trúc phân tử, NXB Giáo Dục, Hà Nội [3] Tạ Ngọc Đôn, Vũ Đào Thắng, Hoàng Trọng Yêm (2001), Ảnh hưởng tỷ lệ SiO2/Al2O3 gel đến trình chuyển hóa cao lanh thành zeolit X, Tuyển tập công trình hội nghị khoa học công nghệ hóa hữu toàn quốc lần thứ 2, tr 405-410 [4] Tạ Ngọc Đôn (2002), Nghiên cứu chuyển hóa cao lanh thành Zeolit xác định tính chất hóa lý đặc trưng chúng, Luận án tiến sĩ, Hà Nội [5] Võ Thị Liên (2004), Ứng dụng zeolit vai trò chất hấp phụ, Tạp chí dầu khí, tr [6] Từ Văn Mặc (2004), Các phương pháp phân tích công cụ, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội [7] Nguyễn Hoàng Nghị (2003), Lý thuyết nhiễu xạ tia X, NXB Giáo dục, Hà Nội [8] Thống kê Chương trình Phát triển Môi trường Xã hội bền vững (IFC), Bộ Công thương Ngân hàng Thế giới (World Bank) Hội thảo “Năng lượng trấu: Biến chất thải thành lượng lợi nhuận” TPHCM, 12-11-2010 [9] Thống kê thường niên hàng năm tình hình sản xuất xuất lúa gạo [10] [11] [12] [13] Việt Nam Bộ Nông Nghiệp Phát triển Nông thôn năm 2010 Nguyễn Đình Triệu, Nguyễn Đình Thành (2001), Các phương pháp phân tích vật lý hóa lý, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Ngô Thị Thuận, Hoa Hữu Thu (2006), Vai trò pH trình kết tinh thủy nhiệt zeolit, Tạp chí hóa học, số 1, tr 48-52 Mai Tuyên (2004), Xúc tác zeolit lọc hóa dầu, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Hoàng Trọng Yêm, Dương Văn Tuệ (2001), Hóa học hữu cơ, Tập 4, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [14] Trương Diệc Quyền Bếp gas đun vỏ trấu thân thiện môi trường trích từ trang web: http://www.vnnhahang.com/san-pham/80-bep-don-da-nang.aspx 56 [15] Theo TS Huỳnh Quyền, Trung tâm Nghiên cứu công nghệ lọc hóa dầu Trường Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh Dùng trấu làm phụ gia chế tạo xi măng mác cao, trích từ trang web: http://www.xaydung.gov.vn/site/moc/cms?cmd=4&portionId=57&categoryI d=85&articleId=40610&portalSiteId=6&language=vi_VN [16] Bài viết “Năng lượng từ trấu” báo Đại đoàn kết, trích từ trang web http://hoivlxdvn.org.vn/index.php?module=khcntDetail&newsId=435 [17] Bài viết “Sử dụng lượng trấu Việt Nam”, trích từ trang http://www.longan.gov.vn/chinhquyen/soct/Pages/Su-dung-nang-luong-trauo-Viet-Nam.aspx [18] Bài viết “Việt Nam khó phát triển lượng trấu” báo Báo mới, trích từ trang web: http://baomoi.com/Home/KinhTe/sggp.org/Viet-Nam-kho-phattrien-nang -luong-trau/3488413.epi II Tài liệu tiếng Anh [19] Bi-Zeng Z, Mary A W (2003), Bonding of Organic Amino, Vinyl, and Acryl Groups to Nanometer-Sized NaX Zeolite Crystal Surfaces, Langmuir, 19, pp 4205- 4210 [20] Chandrasekhar K.G., et al (2003), Processing, properties and application of reactive silica from rice husk ash – an overview, Materials Science Journal Vol 38, pp 3159-3168 [21] Fan W, Morozumi K, Kimura R, Yokoi T, Okubo T (2008), Synthesis of nanometer-sized sodalite without adding organic additives, Langmuir, 24(13), pp 6952–6958 [22] Fang M., et al (2004), Experimental study on rice husk combustion in a circulating fluidized bed, Fuel processing technology, Vol 85, pp 12731282 [23] Flanigen, E M, H Khatami and H A Szymanski (2009), Infrared Structural Studies of Zeolite Frameworks, Molecular Sieve Zeolites-I, Am Chem Soc, Washington, DC [24] Ghasemi Z, Younesi H, and Kazemian H (2010), Synthesis of Nanozeolite Sodalite from Rice Husk Ash Without Organic Additives, The Canadian Journa of Chemical Engineering, 89(3), p 601 [25] John L P, Grant C L, Jannie S J D (2005), Do Geopolymers Actually Contain Nanocrystalline Zeolites A Reexamination of Existing Results, Chem Mater, 17, pp 3075- 3085 57 [26] Kubota Yoshihiro, Sugi Yoshihiro (2000), Study of Organic Structuredirecting Agent(SDA) for Zeolite Synthesis, Zeolite News Letter, 17(1), pp 10-16 [27] Liou T H (2004), Preparation and Characterization of Nano-Structured Silica from Rice Husk, Mater Sci Eng A 364, pp 313–323 [28] Limited Distribution – UK Companies (2003), Rice husk ash market study [29] M M Rahman, N Hasnida and W B Wan Nik (2009), Reparation of Zeolite Y Using Local Raw Material Rice Husk as a Silica Source, Journalof scientific research [30] Robert Choronowski, Trang Quang Cu, Nguyen Le Truong, “Vietnam: Rice Husk Market Study”, August 2009 [31] Zahra Ghasemi and Habibollah Younesi (2011), Preparation and Characterization of Nanozeolite NaA from Rice Husk at RoomTemperature without Organic Additives, Journal of Nanomaterials, Volume 2011 [32] Grim R E (1962), Applied Clay mineralogy, McGraw-Hill, New York [33] Arne Karlsson, Michael Stöcker and Ralf Schmidt (1999), “Composites of micro- and mesoporous materials: simultaneous syntheses of MFI/MCM-41 like phases by a mixed template approach”, Microporous and Mesoporous Materials, 27(2-3), 181-192 [34] A Ungureanu, T.V Hoang, D Trong On, E Dumitriu and S Kaliaguine (2005), “An investigation of the acid properties of UL-ZSM-5 by FTIR of adsorbed 2,6-ditertbutylpyridine and aromatic transalkylation test reaction”, Applied Catalysis A: General, 294(1), 92-105 [35] M J Verhoef, P J Kooyman, J C van der Waal, M.S Rigutto, J.A Peters, and H van Bekkum (2001), “Partial transformation of MCM-41 material into zeolites: formation of nanosized MFI type crystallites”, Chem.Mater., 13(2), 683 - 687 [36] R Mokaya (2000), “Synthesis of mesoporous aluminosilicates with enhanced stability and ion-exchange capacity via a secondary crystallization route”, Adv Mater., 12(22) 1681-1685 [37] Y Liu, W Zhang, and T J Pinnavaia (2001), “Steam-Stable MSU-S Aluminosilicate Mesostructures Assembled from Zeolite ZSM-5 and Zeolite Beta Seeds”, Angew Chem Int Ed., 40(7), 1255-1258 [38] Y Liu and T J Pinnavaia (2002), “Assembly of Hydrothermally Stable 58 aluminosilicate Foams and Large Pore Hexagonal Mesostructures from Zeolite Seeds under strongly acidic conditions”, Chem Mater., 14, 3-5 [39] Y Liu and Thomas J Pinnavaia (2004), “Assembly of wormhole aluminosilicate mesostructures from zeolite seeds”, Journal of Materials Chemistry, 14(7), 1099 – 1103 [40] Thomas J Pinnavaia, Wenzhong Zhang, Yu Liu (2004), “Ultrastable hexagonal, cubic and wormhole aluminosilicate mesostructures”, United States Patent 6702993 [41] Thomas J Pinnavaia,Wenzhong Zhang, Yu Liu (2005), “Ultrastable porous aluminosilicate structures and compositions derived therefrom”, United Patent States 6843977 [42] Thomas J Pinnavaia, Wenzhong Zhang, Yu Liu (2005), “Ultrastable porous aluminosilicate structures”, United States Patent 6869906 [43] Y Liu, W Zhang, and T J Pinnavaia (2000), “Steam-Stable Aluminosilicate Mesostructures Assembled from Zeolite Type Y Seeds”, J Am Chem Soc., 122, pages 8791-8792 [44] Vinh Thang Hoang (2005), Synthesis, Characterization, Adsorption and Diffusion properties of Bi-porous SBA-15 and semi-crystalline UL-MFI Mesostructured materials, Philosophiae Doctor, Départment De Génie Chimique, Faculté des Sciences et De Génie, Université Laval, Québec [45] Breck D W.(1974), Zeolite molecular Sieves, A Wiley-Interscience Pulication, New York [46] Trevor Spalding, Justin Holmes, Kevin Ryan, Eoin Brennan, Thomas Russell and Michael Morris (2002), Mesoporous materials research in UCC, University College Cork, The Irish Scientish [47] Lukas Frunz, Roel Prins and Gerhard D Pirngruber (2006), “ZSM-5 precursors assembled to a mesoporous structure and its subsequent transformation into a zeolitic phase—from low to high catalytic activity”, Microporous and Mesoporous Materials, 88(1-3), 152-162 [48] Seong-Su Kim, T R Pauly, T J Pinnavaia (2000), “Non-ionic surfactant assembly of wormhole silica molecular sieves from water soluble silicates”, Chem Commun., 835-836 [49] Seong-Su Kim, T R Pauly, T J Pinnavaia (2000), “Non-ionic surfactant assembly of ordered, very large pore molecular sieves from water soluble 59 silicates”, Chem Commun., 1661-1662 [50] Shangru Zhai, Junlin Zheng, Xi’e Shi, Ye Zhang, Liyi Dai, Yongkui Shan, Mingyuan He, Dong Wu and Yuhan Sun (2004), “Comparative study on the acidic and catalytic properties of AlMSU-2- and AlMCM-41-like samples: both synthesized from the same zeolite-like precursor”, Catalysis Today, 9395, 675-680 [51] Chunmei Meng, Yunming Fang, Lijun Jin, Haoquan Hu (2010) “Deep desulfurization of model gasoline by selective adsorption on Ag+/AlMSU-S”, Catalysis Today, 149, 138–142 [52] Duncan J Macquarrie (2001), “Chemistry on the inside: green chemistry in mesoporous materials”, Visions of the future: Chemistry and life Science, Cambridge University Press, UK [53] Schoeman, B J; Sterte, J.; Otterstedt, J.-E (1999), Zeolites, 14, 110 [54] Lukas Frunz, Roel Prins and Gerhard D Pirngruber (2006), “ZSM – precursors assembled to a mesoporous structure and its subsequent transformation into a zeolitic phase – from low to high catalytic activity”, Microporous and Mesoporous Material, 88(1-3), 152-162 [55] F Rouquerol, J Rouquerol, K Sing, Absortion by Powder anh Porous Solids: Principles, Methodology and Application, Academic Press, London, UK (1999) [56] P.A Webb, Clyde Orr, Analytical Methods in Fine particle Tecnology, Micromeritics Instrument Corporation, Nocross, GA USA (1997) [57] J Yu, M Li, Y.Tian, X Ma, Y Li, J Porous Mater, 20 (2013) 1387-1393 [58] S Zhai, J Zheng, J Li, D Wu, Y Sun, F Deng, Micropor, Mesopor, Mater, 83 (2005) 10-18 [59] S.R Zhai, J.L Zheng, D Wu, Y.H Sun, F Deng, Journal of Solid State Chemistry, 178 (2005) 85-92 [60] M Nsaif, A Abdulhaq, A Farhan, S Neamat, Journal of Asian Scientific Research 2(12), 927-948, 2012 [61] Anand R., Maheswari R., Gore K U., Khaire S S., Chumbhale V R (2003), “Isopropylation of naphthalene over modified faujasites: effect of steaming temperature on activity and selectivity", Applied Catalysis A: General, 249, pp 265-272 [62] Feller A (2003), Reaction Mechanism and Deactivation Pathways in Zeolit catalyzed Isobutane/2-butene Alkylation, Instiul für Technische Chemie der Technischen Universität München 60 [63] A.M Yusof, N.A Nizam, N.A.A Rashid, J Porous Mater 17, 39-47, 2010 [64] Wan-Cheng Tan, Sing-Yoh Yap, A Matsumoto, R Othman, Fei-Yee Yeoh, Adsoption 17, 863-868, 2011 61 [...]... Hình 1.7 Cơ chế phản ứng alkyl hoá toluen bằng metanol trong zeolit Y Trong các tài liệu đã công bố trên thế giới từ trước tới nay, chưa có các công trình công bố đã tổng hợp thành công vật liệu Meso MSU- Y từ vỏ trấu và cao lanh mà chủ y u đi từ nguồn hóa chất tinh khiết và cao lanh Do v y, việc nghiên cứu tổng hợp thành công các vật liệu Meso MSU- Y trực tiếp từ phụ phẩm nông nghiệp là vỏ trấu và cao lanh... Đ y là hướng nghiên cứu có thể tạo ra các sản phẩm có giá thành thấp do sử dụng nguyên liệu sẵn có, các hóa chất và phụ gia hữu cơ thông dụng và quy trình tổng hợp đơn giản nên dễ áp dụng trong thực tiễn ở Việt Nam 28 CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 NGUYÊN LIỆU, DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT * Nguyên liệu Nguyên liệu sử dụng để tổng hợp meso MSU- Y gồm có vỏ trấu và cao lanh, vỏ trấu l y từ Tổng. .. đ y, một số nghiên cứu đã cho th y, họ vật liệu MQTB MSU- S được ứng dụng làm chất xúc tác cho nhiều phản ứng chuyển hoá hoá học, đặc biệt là các phản ứng có kích thước lớn, các phân đoạn nặng trong chế biến dầu mỏ Điển hình như vật liệu MSU- S được tổng hợp bằng phương pháp cải tiến, nâng cao độ ổn định thuỷ nhiệt, đã được ứng dụng trong phản ứng cracking phân đoạn Gas oil, vật liệu MSU- SBEA xúc tác cho. .. tính meso MSU- Y Mẫu meso MSU- Y tổng hợp được ở mục 2.2.2 được biến tính chuyển về dạng meso MSU- HY: Meso MSU- Y được chuyển hóa thành dạng MSU- HY bằng cách trao đổi ion sử dụng dung dịch NH4NO3 1N theo tỷ lệ 1:10 (g/ml) Hỗn hợp được khu y trộn liên tục bằng m y khu y từ với tốc độ khu y trộn 60 vòng/phút ở nhiệt độ thường trong vòng 6 giờ rồi dừng khu y để ngâm trong vòng 12 giờ Sau đó, lọc mẫu l y phần... các nhóm chức bề mặt khác nhau, vật liệu Meso MSU- Y là chất mang tốt cho nhiều kim loại có hoạt tính xúc tác như Ni, Mg [47] 1.5 TỔNG QUAN QUÁ TRÌNH ALKYL HÓA HỢP CHẤT THƠM Alkyl hóa là quá trình đưa nhóm alkyl vào phân tử hợp chất hữu cơ hoặc vô cơ Đ y là loại phản ứng có giá trị thực tế cao để đưa nhóm alkyl vào hợp chất thơm, isoparafin, mercaptan, sunfit, amin, các hợp chất chứa ete Nó cũng là một... t y rửa, Phản ứng alkyl hóa có thể được phân loại theo dạng liên kết tạo thành hoặc nhóm alkyl đưa vào phân tử hợp chất Phản ứng loại một phân tử hydro halogenua giữa hợp chất thơm với alkyl halogenua khi có mặt xúc tác nhôm (III) clorua để tạo ra dẫn xuất alkyl của hợp chất thơm gọi là phản ứng Friedel-Crafts (phản ứng n y do Ch Friedel và J.Crafts cùng công bố đầu tiên vào năm 1877, do đó các phản. .. [62] Điều n y cho th y rằng khi tỷ số Si/Al thay đổi tức thay đổi mật độ tâm axit và lực axit sẽ ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác alkyl hoá Zeolit REY đề nhôm (RE-USY) có độ bền nhiệt tăng nhưng hầu như hoạt tính không tăng Khi so sánh xúc tác REY và REUSY th y rằng xúc tác REY cho chất lượng alkylat cao hơn trong khi RE-USY cho độ chuyển hoá cao hơn [62] Tuy nhiên 25 phản ứng alkyl hoá là phản ứng toả... xúc tác cho các phản ứng hóa học, chất hấp phụ trong lĩnh vực tách chất, vật liệu cảm biến, làm chất đầu định hướng trong lĩnh vực tổng hợp các vật liệu mới 1.4.1 Ứng dụng làm chất xúc tác Các vật liệu Zeolite/MQTB được biến tính hoặc thay thế một phần các kim loại hoạt động vào mạng lưới silic (như Al-MCM-41, Al-SBA-15 ) thường được nghiên cứu làm chất xúc tác cho các phản ứng chuyển hóa hóa học cần... hoạt tính đối với phản ứng isome hoápinene, phản ứng alkyl hoá hydroquinone Đối với những vật liệu MQTB chứa Ti, V hay các kim loại có hai trạng thái oxi hóa như Mo, Co, Cu, Cr, Fe lại là những chất xúc tác rất phù hợp với các phản ứng oxi hóa các phân tử có kích thước cồng kềnh, như vật liệu MQTB Ti-MCM-41 có hoạt tính cao với phản ứng oxi hóa 2,6-di-tertbutylphenol thành 2,6-di-tertbutylbenzo quinon... nung vỏ trấu: các mẫu nung ở nhiệt độ thay đổi từ 550 - 750 oC Ký hiệu các mẫu MSU- Y1 , MSU- Y2 , , MSU- Y9 và MSU- Y1 0 - Nghiên cứu ảnh hưởng của thay đổi thời gian kết tinh bước 1: thời gian kết tinh bước 1 thay đổi bằng 12, 24, 36 và 48 giờ tương ứng với các mẫu theo bảng 3.2 - Nghiên cứu ảnh hưởng của thay đổi thời gian kết tinh bước 2: thời gian kết tinh bước 2 thay đổi bằng 12, 24 và 36 giờ tương ứng