Khi nền công nghiệp dầu khí ngày càng phát triển thì vấn đề về bảo vệ môi trường càng được đặc biệt quan tâm bởi những tác hại to lớn của khí thải động cơ như làm ô nhiễm môi trường gây mất cân bằng sinh thái, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của con người, gây ra các căn bệnh nguy hiểm (ung thư, các bệnh về đường hô hấp…). Đó chính là những tác hại bởi sự có mặt của các hợp chất chứa lưu huỳnh trong nhiên liệu như: disunfit, mercaptan, thiophen, benzothiophen,….khi chúng cháy tạo ra SOx, gây ăn mòn động cơ. Chính vì thế vấn đề về hàm lượng lưu huỳnh được rất nhiều nhà nghiên cứu khoa học quan tâm. Đã có rất nhiều phương pháp nghiên cứu với mục đích là làm giảm hàm lượng lưu huỳnh như: phương pháp hấp phụ, phương pháp hấp thụ, phương pháp hóa học…Tuy nhiên phương pháp hóa học chủ yếu xử lý được các hợp chất chứa S ở dạng mercaptan. Còn với các hợp chất thiophen, benzothiophen, dibenzothiophen thì phương pháp này còn nhiều hạn chế, hơn nữa phương pháp hóa học cũng chỉ xử lý hàm lượng hợp chất chứa S đén 500ppm. Vì thế để xử lý sâu hàm lương S thì sử dụng phương pháp hấp phụ là một ưu điểm vượt trội. Vật liệu hấp phụ truyền thống được sử dụng như than hoạt tính, zeolit, silicagen,…tuy nhiên với than hoạt tính thì khó tái sinh, zeolit thì không đáp ứng được với các hợp chất có kích thước phân tử lớn, cấu trúc phân tử cồng kềnh. Từ đó đặt ra yêu cầu là phải tìm ra một loại vật liệu hấp phụ thích hợp hơn. Vật liệu mao quản trung bình (MQTB) đã được nghiên cứu để thay thế, đáp ứng những yêu cầu trên. Được sự giúp đỡ và định hướng của Thạc sỹ Nguyễn Thị Linh chúng tôi đã quyết định lựa chọn đề tài nghiên cứu:’’Tổng hợp vật liệu Cu , Ni , Ag MSUS từ nguồn nguyên liệu khoáng Việt Nam’’ với mục đích khử sâu hàm lượng lưu huỳnh trong xăng thương phẩm hiện nay.
GVHD: ThS NGUYỄN THỊ LINH Nhóm nghiên cứu: Thuốc nổ TNT LỜI CẢM ƠN Đề tài khoa học chúng tơi thực phịng thí nghiệm mơn Lọc Hóa dầu, trường Đại học Mỏ Địa Chất, Hà Nội Chúng xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới: Thạc sỹ Nguyễn Thị Linh, người hướng dẫn trực tiếp giúp đỡ, bảo chúng tơi q trình thực đề tài Các thầy, cô trường Đại học Mỏ Địa Chất - Hà Nội đặc biệt thầy, cô môn Lọc Hóa dầu, trường ĐH Mỏ Địa Chất có ý kiến đóng góp vơ q báu, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho chúng tơi hồn thành tốt đề tài Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn tới người thân gia đình bạn bè thường xuyên động viên, giúp đỡ chúng chúng tơi suốt q trình thực đề tài Sinh viên thực hiện: Nhóm: Thuốc nổ TNT Trần Quốc Tiến Nguyễn Văn Thích Nguyễn Cơng Năng GVHD: ThS NGUYỄN THỊ LINH Nhóm nghiên cứu: Thuốc nổ TNT MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .……………………………1 MỤC LỤC…………………………………………………………… … DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT………………………………………………6 MỞ ĐẦU CHƯƠNG I TỔNG QUAN I.HẤP PHỤ: 1.Định nghĩa, phân loại, ứng dụng trình hấp phụ: .8 1.1.Định nghĩa: 1.2.Phân loại: Cân hấp phụ chế hấp phụ 10 2.1 Hoạt độ hấp phụ 10 Khái niệm phân loại 12 1.1.Khái niệm: .12 1.2.Phân loại 13 Các phương pháp tổng hợp chế hình thành 14 2.1 Các phương pháp tổng hợp .14 CHƯƠNG II 19 THỰC NGHIỆM 19 I HÓA CHẤT VÀ DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM: 19 1.1 Hóa chất: 19 1.2 Dụng cụ……………………………………………………….………….20 II TỔNG HỢP VẬT LIỆU MAO QUẢN TRUNG BÌNH…………….20 2.1 Tổng hợp vật liệu MQTB từ meta cao lanh .20 2.1.1.Chuẩn bị nguyên liệu .20 2.1.2 Tổng hợp vật liệu MQTB MSU- S 21 2.2 Biến tính vật liệu MSU-S:………………………………… ………… 22 GVHD: ThS NGUYỄN THỊ LINH Nhóm nghiên cứu: Thuốc nổ TNT 2.3 Tiến hành hấp phụ hợp chất chứa lưu huỳnh……………………… 23 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 23 3.1 Các kết đặc trưng vật liệu MSU-SBEA .23 3.1.1 Phổ nhiễu xạ tia X 23 3.1.2 Ảnh hiển vi điện tử truyền qua (TEM)…………………………… 24 3.1.3 Đẳng nhiệt hấp phụ- khử hấp phụ N2…………………… ……….… 25 3.2 Các kết đặc trưng vật liệu hấp phụ Men+/MSU……………………….25 3.3 Kết hấp phụ thiophen benzothiophen vật liệu Men+/MSU……26 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ………………………………….…………30 TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………… ………………………32 GVHD: ThS NGUYỄN THỊ LINH Nhóm nghiên cứu: Thuốc nổ TNT DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ STT Số hình vẽ Tên hình vẽ Trang Hình 1.1 Đồ thị đường hấp phụ 12 Hình 1.2 Một số vật liệu cấu trúc mao quản 23 Hình 1.3 Phân loại mao quản theo IUPAC 13 Hình 1.4 Các dạng cấu trúc vật liệu MQTB 14 Hình 1.5 Các phương pháp tổng hợp vật liệu MQTB 15 Hình 1.6 Sơ đồ hình thành chung vật liệu mao quản trung 16 bình Hình 1.7 Định hướng cấu trúc MQTB theo chế tinh thể 16 lỏng Hình 1.8 Cơ chế phối hợp tạo cấu trúc 17 Hình 2.9 Sơ đồ tổng hợp vật liệu MSU-SBEA từ metacaolanh 20 10 Hình 3.1 Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu MSU-SBEA 22 11 Hình 3.2 Ảnh hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 23 12 Hình 3.3 Đường đẳng nhiệt hấp phụ- khử hấp phụ N2 mẫu 23 MSU-SBEA 13 Hình 3.4 Phổ nhiễu xạ tia X mẫu C20-MSU 14 Hình 3.5 Phổ nhiễu xạ tia X mẫu N20- MSU 15 Hình 3.5 Phổ GC mẫu xăng sau tiến hành hấp phụ 24 25 C20-MSU 16 Hình 3.6 Phổ giãn rộng mẫu xăng sau tiến hành hấp phụ 25 C20-MSU STT Số hình vẽ Tên hình vẽ 17 Trang Hình 3.7 Phổ GC mẫu xăng sau tiến hành hấp phụ 26 N20-MSU 18 Hình 3.8 Phổ giãn rộng mẫu xăng sau tiến hành hấp phụ 26 N20-MSU 19 Hình 3.10 Đồ thị biểu thị phụ thuộc hiệu suất hấp phụ 28 GVHD: ThS NGUYỄN THỊ LINH Nhóm nghiên cứu: Thuốc nổ TNT vào tỉ lệ dung dịch thiophen / lượng chất hấp phụ 20 Hình 3.11 Đồ thị biểu thị phụ thuộc hiệu suất trình 29 hấp phụ vào nồng độ chất bị hấp phụ DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU STT Số hiệu bảng Tên bảng Trang Bảng 1.1 So sánh hấp phụ hóa học hấp phụ vật lý Bảng 3.1 Các thông số cấu trúc vật liệu MSU- 25 SBEA Bảng 3.2 Kết hấp phụ lượng chất hấp phụ 27 thay đổi Bảng 3.3 Kết hấp phụ hàm lượng thiophen thay đổi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT MQTB Mao quản trung bình XRD X-Ray difraction ( nhiễu xạ tia X ) IUPAC International Union of Pure and Applied Chemistry HDBA Hoạt động bề mặt MKA Meta caolanh 28 GVHD: ThS NGUYỄN THỊ LINH Nhóm nghiên cứu: Thuốc nổ TNT GVHD: ThS NGUYỄN THỊ LINH Nhóm nghiên cứu: Thuốc nổ TNT MỞ ĐẦU Khi cơng nghiệp dầu khí ngày phát triển vấn đề bảo vệ mơi trường đặc biệt quan tâm tác hại to lớn khí thải động làm nhiễm môi trường gây cân sinh thái, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe người, gây bệnh nguy hiểm (ung thư, bệnh đường hơ hấp…) Đó tác hại có mặt hợp chất chứa lưu huỳnh nhiên liệu như: disunfit, mercaptan, thiophen, benzothiophen,….khi chúng cháy tạo SO x, gây ăn mịn động Chính vấn đề hàm lượng lưu huỳnh nhiều nhà nghiên cứu khoa học quan tâm Đã có nhiều phương pháp nghiên cứu với mục đích làm giảm hàm lượng lưu huỳnh như: phương pháp hấp phụ, phương pháp hấp thụ, phương pháp hóa học…Tuy nhiên phương pháp hóa học chủ yếu xử lý hợp chất chứa S dạng mercaptan Còn với hợp chất thiophen, benzothiophen, dibenzothiophen phương pháp cịn nhiều hạn chế, phương pháp hóa học xử lý hàm lượng hợp chất chứa S đén 500ppm Vì để xử lý sâu hàm lương S sử dụng phương pháp hấp phụ ưu điểm vượt trội Vật liệu hấp phụ truyền thống sử dụng than hoạt tính, zeolit, silicagen, …tuy nhiên với than hoạt tính khó tái sinh, zeolit khơng đáp ứng với hợp chất có kích thước phân tử lớn, cấu trúc phân tử cồng kềnh Từ đặt u cầu phải tìm loại vật liệu hấp phụ thích hợp Vật liệu mao quản trung bình (MQTB) nghiên cứu để thay thế, đáp ứng yêu cầu Được giúp đỡ định hướng Thạc sỹ Nguyễn Thị Linh định lựa chọn đề tài nghiên cứu:’’Tổng hợp vật liệu Cu , Ni , Ag / MSU-S từ nguồn ngun liệu khống Việt Nam’’ với mục đích khử sâu hàm lượng lưu huỳnh xăng thương phẩm GVHD: ThS NGUYỄN THỊ LINH Nhóm nghiên cứu: Thuốc nổ TNT CHƯƠNG I TỔNG QUAN I.HẤP PHỤ: 1.Định nghĩa, phân loại, ứng dụng trình hấp phụ: 1.1.Định nghĩa: Hấp phụ trình hút chất bề mặt vật liệu xốp nhờ lực bệ mặt Các vật liệu xốp gọi chất hấp phụ, chất bị hút gọi chất bị hấp phụ 1.2.Phân loại: Có loại hấp phụ: Hấp phụ vật lý Hấp phụ hóa học a Hấp phụ vật lý: Là trình hấp phụ mà lực hấp phụ lực hút phân tử VanderWaals tác dụng khoảng khơng gian gần sát bề mặt Q trình thường xảy thuận nghịch Năng lượng giải phóng nhỏ b Hấp phụ hóa học: Là q trình hấp phụ xảy lực hút tồn gần sát bề mặt mao quản lực hóa trị tạo hợp chất bền bề mặt Năng lượng tỏa lớn nhiệt phản ứng Bảng 1.1 So sánh hấp phụ hóa học hấp phụ vật lý 1.3.Ứng dụng trình hấp phụ: Hấp phụ trình ứng dụng rộng rãi cơng nghiệp hóa chất, thực phẩm, nhiều lĩnh vực chế biến khác từ tách triệt để chất khí có hàm lượng thấp, tẩy màu, tẩy mùi dung dịch đến hấp phụ chất độc hại nước thải khí thải Đặc biệt ngày chất hấp phụ chế tạo để tách đồng phân parafin, tách hợp chất hữu nhiên liệu thay cho trình chưng luyện trường hợp khó khăn Bảng 1.1 So sánh hấp phụ hóa học hấp phụ vật lý Đặc điểm so sánh Hấp phụ hóa học Hấp phụ vật lý GVHD: ThS NGUYỄN THỊ LINH Nhiệt hấp phụ Nhóm nghiên cứu: Thuốc nổ TNT Nhiệt hấp phụ lớn 40-800 kj/mol Nhiệt hấp phụ không lớn lắm,