Tổng hợp chất mang và chất nền cho xúc tác 3 chức năng xử lý khí thải động cơ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - ĐẶNG LÝ NHÂN ĐỀ TÀI: TỔNG HỢP CHẤT MANG VÀ CHẤT NỀN CHO XÚC TÁC CHỨC NĂNG XỬ LÝ KHÍ THẢI ĐỘNG CƠ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH:CÔNG NGHỆ HỮU CƠ HÓA DẦU NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS LÊ MINH THẮNG HÀ NỘI - 2010 Tổng hợp hệ chất mang chất cho xúc tác ba chức năngxử lý khí thải động MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH , BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU Chương I: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT I.1 Vấn đề ô nhiễm môi trường: I.1.1 Ơ nhiễm khơng khí: II.1.2 Vấn đề nhiễm khơng khí Việt Nam giới: 11 I.2 Các phương pháp xử lý khí thải 16 I.2.1 Xử lý thành phần 16 I.2.2 Xử lý cách sử dụng xúc tác ba chức 17 I.2.3 Giới thiệu xúc tác chức năng: 19 I.3 Giới thiệu chất mang Al2O3 23 I.3.1 Giới thiệu Al2O3 23 I.3.2 Giới thiệu số nguyên liệu để tổng hợp γ-Al2O3 26 I.3.3 Điều chế γ-Al2O3 27 I.3.4 Ứng dụng Al2O3 31 I.3.5 Ứng dụng làm lớp phủ (wash-coat) 31 I.4 Giới thiệu chất Cordierite 32 I.4.1 Giới thiệu Cordierite 32 I.4.2 Các phương pháp nghiên cứu tổng hợp Cordierite 36 I.4.3 Ứng dụng Cordierite làm chất 43 I.5 Tính cấp thiết mục đích ý nghĩa q trình nghiên cứu 45 Chương II : THỰC NGHIỆM 47 II.1 Quy trình tổng hợp Cordierite 47 II.1.1 Tiến hành tổng hợp Cordierite từ cao lanh 47 II.1.2 Xử lý bề mặt Cordierite dung dịch HCl 36% 56 II.2 Quy trình đưa chất mang Al2O3 lên chất gốm Silica Cordierite 57 II.2.1 Quy trình đưa chất mang Al2O3 lên chất Cordierite phương pháp sol- gel hóa 57 II.2.2 Nghiên cứu tổng hợp tẩm Al2O3 lên cordierite phương pháp tạo solbemit 58 II.2.3 Nghiên cứu tổng hợp tẩm Al2O3 lên chất phương pháp tẩm phun 60 II.3 Các phương pháp hóa lý nghiên cứu đặc trưng 61 II.3.1 Phương pháp đo diện tích bề mặt BET 62 II.3.2 Phương pháp đo cấu trúc tinh thể X-Ray 65 II.3.3 Phương pháp kính hiển vi điện tử SEM 66 Đặng Lý Nhân Lớp : K810 CNHH Tổng hợp hệ chất mang chất cho xúc tác ba chức năngxử lý khí thải động II.3.4 Phương pháp xác định độ bền 67 Chương III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 68 III.1 Các đặc trưng chất 68 III.1.1 Chất Cordierite 68 III.1.2 Chất gốm Silica 72 III.2 Khả mang chất mang Al2O3 lên chất Silica 75 III.3 Khả mang Al2O3 mang lên chất Cordierite 78 III.4 Đặc trưng số mẫu chất Silica mang Al2O3 79 III.5 Đặc trưng số mẫu chất Cordierite (sau mang Al2O3) 84 KẾT LUẬN 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO 90 Đặng Lý Nhân Lớp : K810 CNHH Tổng hợp hệ chất mang chất cho xúc tác ba chức năngxử lý khí thải động LỜI CẢM ƠN Trải qua thời gian dài nghiên cứu làm tốt nghiệp, em hoàn thành tốt đẹp đồ án tốt nghiệp Trước hết, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới cô giáo hướng dẫn PGS.TS Lê Minh Thắng- người trực tiếp hướng dẫn, bảo tận tình cho em mặt khoa học thực nghiệm suốt trình thực đồ án Ngoài ra, em xin cảm ơn tới thầy cô giáo Bộ môn Cơng nghệ Hữu – Hóa dầu, chú, anh chị cán phụ trách phịng thí nghiệm Lọc Hóa Dầu Vật Liệu Xúc Tác, Khoa Cơng Nghệ Hóa Học, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện tốt cho em trình nghiên cứu làm đồ án tốt nghiệp Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình bạn bè giúp đỡ em suốt trình học tập Hà Nội, ngày 20 tháng 10 năm 2010 Học viên cao học: Đặng Lý Nhân Đặng Lý Nhân Lớp : K810 CNHH Tổng hợp hệ chất mang chất cho xúc tác ba chức năngxử lý khí thải động DANH MỤC BẢNG STT Tên bảng Trang Các tác hại hiểm họa môi trường 11 Khối lượng chất ô nhiễm (triệu tấn/năm) thải 13 từ nguồn khác năm 1991 Mỹ Tỷ lệ chất gây ô nhiễm châu Âu năm 1994 14 Nồng độ cho phép chất ô nhiễm khí 15 thải – Đức Hệ thống tiêu chuẩn Euro áp dụng cho xe ô tô 15 (g/km) Một số tính chất Al2O3 25 Một số tính chất Cordierite 35 Một số tính chất khối chất Cordierite 46 Thành phần oxyt cao lanh trước 50 sau hoạt hóa 10 Khả mang Al2O3 lên chất Silica 75 11 Khả mang Al2O3 lên chất Cordierite 78 12 Đặc trưng số mẫu chất Silica (sau 79 mang Al2O3) 13 Đặc trưng chất mang Al2O3 Cordierite 83 chưa xử lý 14 Đặc trưng khối chất mang Al2O3 Cordierite 84 xử lý Đặng Lý Nhân Lớp : K810 CNHH Tổng hợp hệ chất mang chất cho xúc tác ba chức năngxử lý khí thải động DANH MỤC HÌNH , BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ STT Tên hình Trang Hệ thống xúc tác ba chức 19 Khối chất kim loại mỏng 22 Khối chất coriderite xử lý khí thải 23 Cấu trúc γ-Al2O3 25 Vị trí Al3+ cấu trúc oxit nhơm 25 Sơ đồ dehydrat hóa oxyt nhơm 28 Minh họa cấu trúc lục không gian Cordierite 33 Hệ cấu tử MgO-SiO2-Al2O3 37 Sơ đồ trình tổng hợp Sol-gel 38 Ảnh hưởng điện tích ion kim loại pH dung 10 dịch tới tồn ion phức aqua, hydroxo, 39 oxo dung dịch 11 Quy trình xác định hàm lượng SiO2 49 12 Quy trình phân tích hàm lượng Fe2O3 52 13 Sơ đồ tẩm phun 61 14 Đồ thị BET 64 15 Sơ đồ tia tới tia phản xạ X-Ray 66 16 Nguyên tắc phương pháp SEM TEM 67 17 Giản đồ tia X Cordierite tổng hợp từ cao lanh 68 18 19 Đặng Lý Nhân Giản đồ tia X Cordierite trước sau xử lý axit HCl Ảnh SEM gốm Cordierite 69 70 Lớp : K810 CNHH Tổng hợp hệ chất mang chất cho xúc tác ba chức năngxử lý khí thải động 20 Ảnh SEM gốm Cordierite sau xử lý axit 71 21 Giản đồ tia X gốm Silica 73 22 23 77 Phổ XRD mẫu Bemit trước tẩm Phổ XRD mẫu gama Al2O3 tổng hợp 24 25 74 Ảnh SEM gốm Silica 77 phương pháp bemit không sử dụng NaOH Phổ XRD bột Al2O3 tổng hợp phương pháp sol-gel không sử dụng chất tạo cấu trúc 78 Giản đồ tia X gốm Silica tẩm Al2O3 theo 26 phương pháp sol-bemit có sử dụng NaOH chất kết 81 dính Silica trước sau mang Al2O3 phương 27 28 82 pháp tẩm phun Ảnh SEM Silica trước sau mang Al2O3 phương pháp tẩm phun 84 Silica trước sau mang Al2O3 29 85 phương pháp sol-bemit sử dụng NaOH chất kết dính 30 Giản đồ tia X Cordierite chưa xử lý bề mặt trước sau tẩm Al2O3 theo phương pháp sol-gel 86 Ảnh SEM mẫu Cordierite chưa xử lý mang 31 Al2O3 theo phương pháp sol-gel không sử dụng chất 87 tạo cấu trúc (CTCT) 32 Ảnh SEM mẫu Cordierite chưa xử lý mang Đặng Lý Nhân Al2O3 theo phương pháp sol Bemit 88 Lớp : K810 CNHH Tổng hợp hệ chất mang chất cho xúc tác ba chức năngxử lý khí thải động MỞ ĐẦU Với phát triển ngày cao kinh tế giới khiến cho sống người ngày cải thiện Ngày sống với nhiều tiện nghi hơn, đại Biểu rõ rệt cải thiện việc xuất sử dụng ngày nhiều phương tiện giao thông đại xe mô tô, ô tô, máy bay, tàu biển viễn dương… Nhưng đồng hành với xuất ngày nhiều phương tiện giao thông giới gia tăng cách nhanh chóng loại khí thải động Các loại khí thải nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng tới sống sức khỏe loài người Các thành phần khí gây nhiễm thường oxit vô COx, NOx, SOx, hydrocacbon dễ bay hơi,… Việc gia tăng khí thải gây ô nhiễm vấn đề nhức nhối tồn nhân loại Do việc tiến hành xử lý khí thải nói chung khí thải động nói riêng nhiều nhà khoa học quan tâm, nghiên cứu Hiện giới có nhiều nghiên cứu tiến hành ứng dụng xúc tác để xử lý khí thải động Bộ xúc tác thường gồm ba lớp: chất vật liệu có độ bền bền nhiệt tốt, thường loại gốm cordierite từ phôi kim loại; chất mang phổ biến γ-Al2O3 phủ bên lớp chất cuối pha hoạt tính-lớp xúc tác kim loại Các xúc tác tập trung vào việc xử lý đồng thời ba thành phần gây ô nhiễm CO, NOx hydrocacbon dễ bay ( VOC-Volatile organic compound) Trong trình chế tạo xúc tác có giai đoạn quan trọng ý nghiên cứu đến phương pháp đưa chất mang lên chất nhằm đảm bảo độ bền cơ, bền nhiệt, nâng cao diện tích bề mặt nâng cao hoạt tính xúc tác Như biết, xúc tác hoạt động môi trường khắc nghiệt, đề tài sâu nghiên cứu trình đưa chất mang lên chất nhằm đáp ứng tốt nhu cầu sử dụng xúc tác ba chức Đặng Lý Nhân Lớp : K810 CNHH Tổng hợp hệ chất mang chất cho xúc tác ba chức năngxử lý khí thải động Chương I: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT I.1 Vấn đề ô nhiễm môi trường: Ngày ô nhiễm mơi trường nói chung nhiễm khí thải nói riêng vấn đề nóng cần giải Các vấn đề ô nhiễm gây tượng mưa axit, hiệu ứng nhà kính, làm thủng tầng ozon… Những tượng gián tiếp hay trực tiếp ảnh hưởng đến sống sức khỏe người Ơ nhiễm có ba nguồn gốc : nguồn gốc thiên nhiên (thực vật, đất), nguồn gốc cố định (sưởi ấm gia đình, sản xuất điện, công nghiệp) giao thông Ở Việt Nam ô nhiễm môi trường vấn đề phức tạp, thành phố lớn nơi có gia tăng đáng kể lượng nhà máy, khu công nghiệp đặc biệt lượng xe tăng lên nhanh… Trong ngun nhân đó, vấn đề khí thải phương tiện giao thông vấn đề I.1.1 Ơ nhiễm khơng khí: Trên thực tế hợp chất gây nhiễm khí thải từ trình đốt cháy nhiên liệu động chia làm hai nhóm khí hạt rắn Cụ thể bụi PM10, CO2,CO, oxyt nitơ (NOx) , oxyt lưu huỳnh( SOx), hợp chất dễ bay (VOC), thành phần khí thải chứa hợp chất đa vòng, chứa hợp chất vô Cl2, HCl , NH3 gây ô nhiễm cao • Bụi PM10: PM10 hạt bụi có kích thước nhỏ 10 micron (1micron=1/1000mm) hay kích thước khí động học nhỏ 10 microgam/m3, có khả xuyên sâu vào phổi, tác hại đến hệ thống hô hấp tim mạch Các hạt bụi dạng rắn lỏng, hỗn hợp phức tạp chất vô hữu cơ; hạt bụi phát tán từ q trình cơng nghiệp xi măng, phân bón, động diezen.[1,2] Đặng Lý Nhân Lớp : K810 CNHH Tổng hợp hệ chất mang chất cho xúc tác ba chức năngxử lý khí thải động • CO : sinh từ cháy khơng hịan toàn nhiên liệu, chủ yếu tạo từ động đốt Hàm lượng CO tùy thuộc vào tỷ lệ nhiên liệu khơng khí Đối với hỗn hợp giàu nhiên liệu hàm lượng CO lớn ngược lại[3] • CO2: sản phẩm q trình cháy hóa hồn tồn nhiên liệu động • Oxyt lưu huỳnh (SO2, SO3): sinh chủ yếu từ cháy vật liệu chứa lưu huỳnh ( nhiên liệu, than…) Các động diezen số q trình cơng nghệ lọc dầu, sản xuất H2SO4 sinh SO2 • Oxyt Nitơ ( NOx): chủ yếu NO NO2, chúng tạo thành chủ yếu từ oxy hóa N2 khơng khí nhiệt độ cao q trình cháy Ngồi chúng tạo thành cháy số hợp chất dị vòng chứa Nitơ than dầu mỏ Nhiệt độ trình cháy cao lượng nitơ có khơng khí kết hợp với oxi nhiều tạo lượng lớn NOx Như lượng NOx thu từ trình cháy động diezen nhiều so với động xăng trình cháy động diezen có nhiệt độ cao hơn[3,4] • Các hợp chất hữu dễ bay hơi-VOC hợp chất hữu có áp suất đủ cao để điều kiện thường chúng bay đáng kể vào khơng khí Chúng thành phần nhiên liệu động cơ, thực chất lượng nguyên liệu chưa cháy hết VOC tạo từ loại xe ôtô, trình cơng nghiệp lọc hóa dầu, bảo quản phân phối chất đốt nhiên liệu lỏng, xử dụng dung môi sơn Một số hydrocacbon dễ bay hấp phụ tia hồng ngoại làm tăng hiệu ứng nhà kính Hiệu ứng nhà kính làm tăng hâm nóng toàn trái đất Một số hợp chất độc hại tác nhân gây ung thư Nhưng tác hại hydrocacbon dễ bay gây ô nhiễm quang hóa, làm tạo thành ozon khơng khí[3,4] • Ngồi thành phần khí thải cịn chứa hợp chất hữu đa vòng, hợp chất vô Cl2,HCl, amoniac tác nhân gây ô nhiễm không khí Tác hại số tác nhân tổng kết bảng 1: Đặng Lý Nhân Lớp : K810 CNHH Tổng hợp hệ chất mang chất cho xúc tác ba chức năngxử lý khí thải động Sol-gel khơng sử 1.9026 4,457 4.2935 8.15 3.5227 8.35 6.3897 15.23 4.2432 7.51 8.121 14.62 dụng chất tạo cấu trúc Sol-bemit Sol-bemit có dùng NaOH chất kết dính Với kết thu từ việc khảo sát hàm lượng Al2O3 mang lên chất gốm Cordierite thấy lượng mang lên khơng cao, phù hợp với nhận định đưa khảo sát kết chụp SEM mẫu Cordierite trước tẩm mẫu có độ xốp thấp Ngồi có điểm bật sau xử lý bề mặt axit HCl lượng chất mang bám lên đáng kể việc xử lý bề mặt làm tăng độ xốp vật liệu Trong trường hợp tẩm lên chất Cordierite, phương pháp sol-bemit sol-bemit có dùng NaOH chất kết dính cho hiệu tốt mang lên chất có độ xốp đảm bảo gốm Silica III.4 Đặc trưng số mẫu chất Silica mang Al2O3: Đặc trưng số mẫu chất Silica mang Al2O3 tổng kết bảng 15 Bảng 12: Đặc trưng số mẫu chất Silica (sau mang Al2O3) Tên mẫu Số lần tẩm Silica chưa tẩm - Đặng Lý Nhân 79 % khối lượng chất Diện tích bề mang mặt(m2/g) 13.0560 Lớp : K810 CNHH Tổng hợp hệ chất mang chất cho xúc tác ba chức năngxử lý khí thải động Silica tẩm Al2O3theo phương pháp sol-gel 9.5336 29.4296 22.3152 9.3775 46.15 33.4735 không sử dụng CTCT Silica tẩm Al2O3theo phương pháp sol-bemit dùng chất kết dính NaOH Silica tẩm Al2O3theo phương pháp phương pháp phun 4200C Diện tích bề mặt viên gốm Silica sau tẩm Al2O3 tăng lên so với ban đầu theo khảo sát đạt đến 33.4947 m2/g Nhưng kết có dùng phương pháp tẩm sol-gel tẩm phun Cịn phương pháp tẩm sol-bemit hiệu khơng mong muốn, chí bề mặt riêng giảm theo kết khảo sát bảng 14, diện tích bề mặt thân bột Al2O3 tổng hợp cách không cao (10.45 m2/g) nên mang lên chất diện tích bề mặt hệ khơng cao Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu Silica tẩm γ- Al2O3 theo phương pháp sol-bemit đưa hình 26 Đặng Lý Nhân 80 Lớp : K810 CNHH Tổng hợp hệ chất mang chất cho xúc tác ba chức năngxử lý khí thải động Q Silica tẩm Al2O3 theo phương pháp sol Bemit 2000 A C 1500 D 1000 500 Silica chưa tẩm Al2O3 10 20 30 40 50 60 70 Hình 26: Giản đồ tia X gốm Silica tẩm Al2O3 theo phương pháp sol-bemit có sử dụng NaOH chất kết dính (Q: quartz , C: Sodium Aluminum Silicate hydrate , D: Sepiolite, A: Aluminum oxide ) Có thể nhận thấy mẫu này, hàm lượng mang lên lớn 22% không phát gamma Al2O3 Điều giải thích q trình tẩm chưa đồng đều, khả bám dính Silica kém, nên lượng Al2O3 mang lên được, không đồng Bên cạnh đó, phổ nhiễu xạ XRD mẫu Silica tẩm có sai khác so với mẫu chưa tẩm , xuất pha Sodium Aluminum, Silicat Sipidite có cường độ lớn mẫu trước tẩm, chứng tỏ xảy thay đổi cấu trúc gốm có mặt Al2O3 nhiệt độ cao (5500C ) trình tẩm Qua giản đồ hình 26 ta thấy cường độ peak có thây đổi, góc 2θ : 22.5 ta thấy có xuất peak đặc trưng Al2O3 , sau tẩm lượng mang lên Đặng Lý Nhân 81 Lớp : K810 CNHH Tổng hợp hệ chất mang chất cho xúc tác ba chức năngxử lý khí thải động nhiều so với trước tẩm Ngoài peak khác quartz, mulite, sapphirine có thay đổi lớn cường độ khơng có thay đổi thành phần gốm Sau tẩm Al2O3 theo phương pháp tẩm phun intensity,a.u 2000 1500 1000 Silica chưa tẩm Al2O3 500 10 20 30 40 2theta degree 50 60 70 Hình 27: Giản đồ tia X Silica chưa xử lý bề mặt trước sau tẩm Al2O3 theo phương pháp tẩm phun (Q: quartz, M: mulite ) Khảo sát qua giản đồ hình 27 ta thấy không xuất peak Al2O3 Mặc dù lượng mang lên sau tẩm so với ban đầu cao, không xuất peak đặc trưng Al2O3 Giải thích cho kết luận lượng tẩm lên không đều, thân lượng bột Al2O3 tổng hợp theo phương pháp chưa thành công Ảnh SEM mẫu Silica tẩm Al2O3 theo phương pháp tẩm phun đưa hình 24 Kết cho thấy so với mẫu Silica ban đầu thấy rõ xuất hạt có hình thái khác , chứng tỏ Al2O3 bao phủ lên khắp bề mặt chất Đặng Lý Nhân 82 Lớp : K810 CNHH Tổng hợp hệ chất mang chất cho xúc tác ba chức năngxử lý khí thải động a) b) Hình 28: Silica trước (a) sau (b) mang Al2O3 phương pháp tẩm phun Ảnh SEM Silica phủ chất mang Al2O3 phương pháp sol-bemit đưa hình 28 Hình 29 cho thấy hạt Al2O3 bao phủ khắp bề mặt chất hình thái hạt Al2O3 khác trường hợp mang phương pháp tẩm phun, độ xốp lớp Al2O3 xốp a) b) Hình 29: Silica trước (a) sau (b) mang Al2O3 phương pháp sol-bemit sử dụng NaOH chất kết dính Đặng Lý Nhân 83 Lớp : K810 CNHH Tổng hợp hệ chất mang chất cho xúc tác ba chức năngxử lý khí thải động III.5 Đặc trưng số mẫu chất Cordierite (sau mang Al2O3): Đặc trưng số mẫu chất mang Al2O3 mang chất Cordierite chưa xử lý tổng kết bảng 12 Bảng 13: Đặc trưng chất mang Al2O3 Cordierite chưa xử lý Tên mẫu % khối lượng chất Diện tích bề mang mặt(m2/g) 0 0.6010 5.806 6.1316 Số lần tẩm Cordierite chưa tẩm Cordierite tẩm Al2O3theo phương pháp sol-gel Cordierite tẩm Al2O3theo phương pháp sol-bemit 4.2303 6.5804 6.8704 12.2583 Qua bảng ta thấy Cordierite chưa xử lý khả mang chất mang lên khơng tốt , cần ý đến việc xử lý bề mặt để nhằm nâng cao độ bám dính chất mang lên chất Đặc trưng số mẫu chất mang Al2O3 mang chất Cordierite xử lý tổng kết bảng 13 Đặng Lý Nhân 84 Lớp : K810 CNHH Tổng hợp hệ chất mang chất cho xúc tác ba chức năngxử lý khí thải động Bảng 14: Đặc trưngcủa khối chất mang Al2O3 Cordierite xử lý Tên mẫu Cordierite chưa tẩm Số lần tẩm % khối lượng chất Diện tích bề mang mặt(m2/g) 0 5.9062 8.591 4.9658 Cordierite tẩm Al2O3theo phương pháp sol-gel Cordierite tẩm Al2O3theo phương 16.67 2.5289 pháp sol-bemit Cordierite tẩm Al2O3theo phương pháp sol-bemit 20.54 9.5756 dùng NaOH chát kết dính Thơng qua bảng kết vừa khảo sát ta thấy bám dính tăng lên đáng kể, cao nhiều so với sử dụng chất chưa qua xử lý Nhưng kết đo diện tích bề mặt lại khơng cao, chí giảm so với ban đầu (mẫu tổng hợp theo phương pháp sol bemit), điều giải thích q trình thực nghiệm, lượng chất mang lên khơng đồng tồn bề mặt chất nền, có chỗ bề mặt chất không phủ chất mang Đồng thời, thân chất mang đưa lên có diện tích bề mặt không cao Đặng Lý Nhân 85 Lớp : K810 CNHH Tổng hợp hệ chất mang chất cho xúc tác ba chức năngxử lý khí thải động Phổ XRD mẫu cordierite chưa xử lý axit tẩm Al2O3 theo phương pháp solgel trình bầy hình 30 Q 500 M S 400 Sau tẩm A 300 200 Trước tẩm 100 10 20 30 40 50 60 70 Hình 30: Giản đồ tia X Cordierite chưa xử lý bề mặt trước sau tẩm Al2O3 theo phương pháp sol-gel (Q: quartz, M: mulite, S: sapphirine, A: Aluminum oxide) Qua giản đồ hình 30 ta thấy cường độ peak có thay đổi, góc 2θ : 22.5 ta thấy có xuất peak đặc trưng Al2O3 , sau tẩm lượng mang lên nhiều so với trước tẩm Ngoài peak khác quartz, mulite, sapphirine có thay đổi lớn cường độ khơng có thay đổi thành phần gốm Ảnh SEM mẫu Cordierite tẩm Al2O3 theo phương pháp Sol-gel đưa hình 31 Kết cho thấy so với mẫu Silica ban đầu thấy rõ xuất hạt có hình thái khác so với trước mang, chứng tỏ Al2O3 bao phủ lên khắp bề mặt chất Nhận xét tương tự rút mẫu Al2O3 mang lên chất theo phương pháp sol bemit (hình 32) hình thái hạt Al2O3 khác trường hợp mang phương pháp sol-gel Tuy nhiên, hai Đặng Lý Nhân 86 Lớp : K810 CNHH Tổng hợp hệ chất mang chất cho xúc tác ba chức năngxử lý khí thải động trường hợp, quan sát thấy mảng chất mang Al2O3 dạng vơ định hình bao phủ lên chất nền, không quan sát hạt chất mang độ phóng đại này, chứng tỏ kích thước hạt Al2O3 tạo thành mảng chất mang nhỏ a) b) Hình 31: Ảnh SEM mẫu Cordierite chưa xử lý mang Al2O3 theo phương pháp sol-gel không sử dung CTCT : a) cordierite trước mang; b) cordierite sau mang a) b) Hình 32: Ảnh SEM mẫu Cordierite chưa xử lý mang Al2O3 theo phương pháp sol Bemit: a) cordierite trước mang; b) cordierite sau mang Đặng Lý Nhân 87 Lớp : K810 CNHH Tổng hợp hệ chất mang chất cho xúc tác ba chức năngxử lý khí thải động KẾT LUẬN Luận án thu số kết luận sau: - Đã điều chế chất với hàm lượng Cordierite cao từ Cao Lanh tiến hành nung nhiệt độ cao 1250oC - Việc nghiên cứu trình xử lý bề mặt viên chất Cordierite axit HCl thời gian 7h cho thấy viên chất có bề mặt xốp hơn, khả mang pha hoạt tính cao Đây hướng cần nghiên cứu sâu để làm tăng diện tích bề mặt chất Cordierite - Đã tổng hợp thành công gamma Al2O3 bề mặt chất phương pháp khác Tuy nhiên gamma Al2O3 tổng hợp có bề mặt riêng thấp cần nghiên cứu kỹ - Đã khảo sát khả mang Al2O3 lên chất gốm Silica Cordierite phương pháp khác Khả mang Al2O3 phương pháp khác khác nhau, phương pháp tẩm phun mang cho khả mang Al2O3 lên chất với hàm lượng cao nhất, phương pháp solgel sử dụng chất tạo cấu trúc có khả mang Al2O3 với hàm lượng thấp Tuy nhiên, diện tích bề mặt khối chất mang/chất tổng hợp phương pháp có khả mang tốt (tẩm phun sol Bemit) chưa cao phải tiếp tục nghiên cứu Đặng Lý Nhân 88 Lớp : K810 CNHH Tổng hợp hệ chất mang chất cho xúc tác ba chức năngxử lý khí thải động - Quá trình mang chịu ảnh hưởng nhiều vật liệu Khi chất có độ xốp cao khả mang tốt Chất silica có độ bền thấp cordierite có độ xốp cao khả mang cao hẳn Khả mang Al2O3 lên chất cordierite thấp - Trong qua trình mang, có thay đổi pha vật liệu tương tác chất Al2O3, nhiên điều không làm ảnh hưởng đến độ bền vật liệu - Hình thái lớp Al2O3 mang bề mặt chất tổng hợp phương pháp khác khác Nhìn chung, phương pháp sol bemit cho lớp chất mang Al2O3 có độ xốp cao Đặng Lý Nhân 89 Lớp : K810 CNHH Tổng hợp hệ chất mang chất cho xúc tác ba chức năngxử lý khí thải động TÀI LIỆU THAM KHẢO Đinh Thị Ngọ, Nguyễn Khánh Diệu Hồng.Nhiên liệu trình xử lý khí thải Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội,2008 Trần Ngọc Chấn Ơ nhiễm khơng khí xử lý khí thải NXB Khoa học kỹ thuật 2007 Walter J, Enenrgy and Air Pollutants in Belgium, Catalysis and Automotive Pollution Control II, Elsevier, 1991 http://www.anninhthudo.vn/tianyon/index.aspxarticleid=69202&channelid=5 Nguyễn Đức Khiển Nghiên cứu chế tạo hộp xúc tác chống nhiễm khí thải xe giới, làm môi trường đô thị Sở khoa học công nghệ Môi trường, 1997 V.Perrichon Xúc tác ứng dụng cho xử lý nhiễm khơng khí nước, Hà Nội 1999 Walter J, Energy and Air polluants in Belgium, Catalysis and Automotive Pollution Control II, Elsevier, 1991, pp5 – 15 Torsten Schmidt Industrial Application of Catalysts for Offgas Treatment, Catalysis and Automotive Pollution control II, Elsevier, 1991 http://www.expeditionportal.com/forum/showthread.php?t=25516 10 Jens Hagen Industrial Catalysis 11 V.Perrichon Xúc tác ứng dụng cho xử lý ô nhiễm khơng khí nước, Hà Nội 1999 12 M.C.F.Steel, supply and Demand of precious Metals for Automotive and other uses Catalysis and automotive Pollution Control II, Elsevier, 1991 13 Xiaoyu Zhang, Enyan Long, Yile Li, Jiaxiu Guo, Lijuan Zhang, Maochu Gong, Minghua Wang, Yaoqiang Chen CeO2 – ZrO2 – La2O3 – Al2O3 composite Đặng Lý Nhân 90 Lớp : K810 CNHH Tổng hợp hệ chất mang chất cho xúc tác ba chức năngxử lý khí thải động oxide and it supported palladim catalyst for the treatment of exhaust of natural gas engined vehicles, 2009 14 A.F.Diewll, The role of caria in Three – way catalysts Catalysis and Automotive pollution control II, Elsevier , 1991 15 D Fino, N Russo, G Saracco, V Specchia Supported Pd –perovskite catalyst for CNG engines exhaust gas treatment 16 PGS.TS Lê Minh Thắng Luận văn cao học Đề tài : xúc tác cho phản ứng oxy hóa hồn tồn hydrocacbon, ứng dụng để xử lý khí thải động đốt ĐHBK Hà Nội 1999 17 SudhanShu Sharma, M.S.Hegde, Ratindra Nath Das, Manish Pandey Applied Catalysis A: General 337(2008) 130-137 18 Kaspar, P Fornasiero, M Graziani Use of CeO2 – based oxides in the threeway catalysis 19 Carla de Leitenburg, Alessandro Trovarelli, Jordi Llorca, Fabrizio Cavani, Gianluca Bini The effect of doping CeO2 with zirconium in the oxidation of isobutene 20 Carla E.Hori, Haryani Permana, K.Y.Simon Ng, Alan Brenner, Karren More, Kenneth M.Rahmoeller, David Belton Thermal stability of oxygen storage properties in a mixed CeO2-ZrO2 system 21 Tieqiao Zhou, Langdong Li, Jie Cheng, Zhengping Hao Ceramics International 36( 2010) 529-534 22 SudhanShu Sharma, M.S.Hegde, Ratindra Nath Das, Manish Pandey Applied Catalysis A: General 337(2008) 130-137 23 Le Thi Hoai Nam, Nguyen Tuan Minh, Nguyen Dinh Tuyen, Vu Anh Tuan, Do Xuan Dong, Le Thi Kim Lan, Trinh Tuan Khanh, Tran Thi Nhu Mai, Hoang Dang Lanh, Joerg Radnik, Emil Roduner.(2007) , Research on Au-ZSM5 Đặng Lý Nhân 91 Lớp : K810 CNHH Tổng hợp hệ chất mang chất cho xúc tác ba chức năngxử lý khí thải động catalyst for carbon monoxide oxidation to carbon oxide, 4th Vietnam National Conference on Catalyst and Adsorption HCM city proceedings, pp 529-534 24 Tran Thi Nhu Mai, Nguyen Thi Minh Thu, Nguyen Hong Quan, Bui Phuong Thao, Le Thai Son , Ly The Minh (2007) , Preparation and application of V2O5TiO2/ Me2Ox ( Me= Mo, Cu, Ce) catalysts supported on honeycomb-texture ceramic foir treatment of exhaust gas , 4th Vietnam National Conference on Catalysis and Adsorption HCM city proceedings , pp 524-528 25 Nguyen Van Quy, Le Van Tiep, Pham Huu Thien, Ibticem Nadjar, Patrick Dacosta, Gérald- Djéga Mariadassou (2007) , NeNOx or NOx storage on bulk Ag-Co mixed oxide catalyst at low temperature?, 4th Vietnam National Conference on Catalysis and Adsorption HCM city proceedings, pp.535-539 26 Tran Thi Minh Nguyet , nguyen Quang huan , Le Van Tiep , Nguyen Van Quy, Nguyen Cong Trang, Tran Que Chi , Nguyen Doan Thai, Do The Chan ,Nguyen Quoc Trung (2007), DeNOx properties of La1-xSrCoO3 perovskite/complex oxides, 4th Vietnam National Conference on Catalysis and Adsorption HCM city proceedings, pp.511-517 27 http://en.wikipedia.org 28 Khoa Cơng nghệ Hóa hữu , Báo cáo nghiên cứu sản xuất γ-Al2O3 , Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội,1994 29 Mukhlyonov I.P,Catalysis Technology, Mir Publishers, 1976 30 Khoa Cơng nghệ Hóa hữu , Báo cáo nghiên cứu sản xuất hydroxyt nhôm, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội,1993 31 Bruce E.Leach, Applied Industrical Catalysis , Academic Press, 1984 32 V Perrichon, Xúc tác Ứng dụng cho xử lý nhiễm khơng khí nước, Lớp học xúc tác Việt Nam lần thứ 3, Hà Nội 1999, tr 78-127 33 M.Skoglundh, Cobalt-Promoted Palladium as a Three-way Catalyst Applied catalysis B: Environmetal 7,1996,pp.299-319 Đặng Lý Nhân 92 Lớp : K810 CNHH Tổng hợp hệ chất mang chất cho xúc tác ba chức năngxử lý khí thải động 34 http://www.webmineral.com 35 John W Geus, Joep C Van Giezen Catalysis Today 47 (1999) 169-180 36 Bộ mơn Silicat Hóa lý Silicat Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 1980 37 PGS Nguyễn Đức Vận Hóa vơ tập Các kim loại điển hình Nhà xuất Khoa học kỹ thuật 2004 38 Trần Ngọc Tuyền Tổng hợp Cordierite từ Cao lanh Lâm Đồng, Talc Phú Thọ Tạp chí khoa học Đại học Huế Số 48 2008 39 Phạm Thu Nga Công nghệ sol-gel ứng dụng Viện khoa học vật liệu Viện khoa học công nghiệ Việt Nam Hà Nội 1998 40 PGS.TS Lê Minh Thắng Synthesis and application of bismuth- molypdate 2005 41 Phạm Văn Tường Các phương pháp tổng hợp vật liệu gốm Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội 2007 42 W.Winter Journal of Materials Science 32 (1997) 1649-1655 43 Albert N Shigapov, George W Graham, Robert W McCabe, Michellene Paputa Peck, H Kiel Plumer Jr Appliced Catalysis A: General 182 (1999) 137146 44 GS Hồng Nhâm Hóa học vô tập Nhà xuất Khoa học kỹ thuật 2005 45 PGS.TS Nguyễn Hữu Trịnh Nghiên cứu điều chế nhơm oxit, Bemit γ-Al2O3 Tạp chí khoa học T40 Số 1.2002 46 Doãn Huy Cầm, Đỗ Phương, Lê Hữu Trí Tiềm sử dụng kaolin miền Đông Bắc Bộ khả sử dụng ngành cơng nghiệp Tạp chí địa chất, số 297 NXB Khoa học kỹ thuật 2006 Đặng Lý Nhân 93 Lớp : K810 CNHH ... đưa chất mang lên chất nhằm đáp ứng tốt nhu cầu sử dụng xúc tác ba chức Đặng Lý Nhân Lớp : K810 CNHH Tổng hợp hệ chất mang chất cho xúc tác ba chức năngxử lý khí thải động Chương I: TỔNG QUAN LÝ... chịu nhiệt độ cao vài giây động khởi động Đặng Lý Nhân 18 Lớp : K810 CNHH Tổng hợp hệ chất mang chất cho xúc tác ba chức năngxử lý khí thải động I.2 .3 Giới thiệu xúc tác chức năng: Phần lớn loại... khoảng 2-3lit Hình minh họa khối chất coriderite: Đặng Lý Nhân 22 Lớp : K810 CNHH Tổng hợp hệ chất mang chất cho xúc tác ba chức năngxử lý khí thải động Hình 3: Khối chất coriderite xử lý khí thải