Study on low temperature oxydation of VOCs by catalysis

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HỒNG CƠNG ANH DUY NGHIÊN CỨU XỬ LÝ VOCs BẰNG PHƯƠNG PHÁP XÚC TÁC NHIỆT ĐỘ THẤP STUDY ON LOW TEMPERATURE OXYDATION OF VOCs BY CATALYSIS Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường Mã số : 60520320 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng năm 2020 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HỒNG CƠNG ANH DUY NGHIÊN CỨU XỬ LÝ VOCs BẰNG PHƯƠNG PHÁP XÚC TÁC NHIỆT ĐỘ THẤP STUDY ON LOW TEMPERATURE OXYDATION OF VOCs BY CATALYSIS Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường Mã số : 60520320 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2019 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM Cán hướng dẫn khoa học : Nguyễn Nhật Huy, Tiến Sĩ Cán chấm nhận xét :PGS.TS Lê Anh Kiên Cán chấm nhận xét : PGS.TS Phạm Nguyễn Kim Tuyến Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 24 tháng 12 năm 2019 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: PGS.TS Nguyễn Tấn Phong PGS.TS Đặng Vũ Bích Hạnh PGS.TS Lê Anh Kiên PGS.TS Phạm Nguyễn Kim Tuyến TS Huỳnh Khánh An Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: HỒNG CƠNG ANH DUY MSHV: 1770587 Ngày, tháng, năm sinh: 13/10/1994 Nơi sinh: TP.HCM Chuyên ngành: Kỹ thuật Môi trường Mã số : 60520320 I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu xử lý VOCs phương pháp xúc tác nhiệt độ thấp II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: • • • • • Tổng quan tình hình nghiên cứu Xây dựng mơ hình xử lý VOCs với quy mơ phịng thí nghiệm Tổng hợp thử nghiệm vật liệu xúc tác : OMS2, CuO/OMS2, CuO – MnOx/OMS2, γ-Al₂O₃, CuO/γ-Al₂O₃, CuO – MnOx/ γ-Al₂O₃ phương pháp thủy nhiệt phương pháp tẩm Xác định đặc trưng cấu trúc vật liệu phương pháp đo diện tích bề mặt riêng (BET), phổ dao động hồng ngoại (FTIR), phổ nhiễu xạ tia X (XRD), phổ tán xạ lượng tia X (EDS) hình ảnh (SEM) Xác định điều kiện phù hợp cho q trình oxy hóa CO: nhiệt độ, lưu lượng, nồng độ, đánh giá độ bền xúc tác III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 11/02/2019 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 12/09/2019 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS NGUYỄN NHẬT HUY Tp HCM, ngày CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) tháng năm 20 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) TRƯỞNG KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN (Họ tên chữ ký) ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi thực Các kết nghiên cứu kết luận luận án trung thực, không chép từ nguồn hình thức Việc tham khảo nguồn tài liệu (nếu có) thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Học viên thực Hồng Cơng Anh Duy iii TĨM TẮT LUẬN VĂN VOCs khí khó xử lý gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe người hệ sinh thái nồng độ thấp Các nghiên cứu xử lý khí VOCs phát sinh từ khu, cụm công nghiệp giới đa số tập trung vào phương pháp xử lý xúc tác nhiệt Các xúc tác nghiên cứu đề tài xúc tác chế tạo từ oxit kim loại chuyển tiếp đồng mangan chế tạo phương pháp thuỷ nhiệt Trong xúc tác chế tạo nghiên cứu xúc tác CuO - MnOₓ/OMS2, với tỉ lệ tẩm CuO + MnO = 15 wt% OMS2 (tỉ lệ Cu : Mn = 6:4), xúc tác cho hiệu xử lý VOCs tốt (đạt 95,15 % nhiệt độ 150 °C), với VOCs đại diện nghiên cứu dung môi Xăng trắng Các đặc trưng vật liệu xúc tác CuO - MnOₓ/OMS2 OMS2 xác định phương pháp BET, EDS, FTIR, XRD SEM Khi khảo sát số điều kiện cho trình phản ứng oxy hoá VOCs xúc tác CuO - MnOₓ/OMS2 OMS2, với g xúc tác lưu lượng dịng khí lớn mà xúc tác cho hiệu xử lý cao L/phút Nồng độ tối đa mà g xúc tác xử lý 2500 ppm Nhiệt độ thấp mà xúc tác cho hiệu xử lý 94 % 150 °C Độ bền xúc tác CuO - MnOₓ/OMS2 khảo sát Như vậy, xúc tác CuO MnOₓ/OMS2 xúc tác tiềm việc ứng dụng để xử lý VOCs khí thải cơng nghiệp Từ khoá: VOCs, oxy hoá, xúc tác oxit kim loại chuyển tiếp, nhiễm khơng khí iv ABSTRACT Volatile organic compounds (VOC) are major air pollutants and may cause adverse impacts on human health and ecosystems even at low concentration Recent studies on the removal of VOCs manly focused on the application of catalysis The catalyst was studied in this thesis are metal oxides of copper and manganese synthesized by hydrothermal method Two metal oxides were used during doping is copper oxide and manganese oxide Among the catalysts, CuO - MnOₓ/OMS2 (with CuO + MnO = 15 wt% OMS2 and Cu/Mn ratio of 6:4) is the best one for VOCs (white spirit) removal The removal efficiency VOCs by CuO - MnOₓ/OMS2 catalysts on White spirit is 95% at the temperature of 150 °C The CuO - MnOₓ/OMS2 catalysts were characterized by BET, EDS, FTIR, XRD and SEM In VOCs oxidation test, the results showed that with g catalysts the maximum flow was L/min Maximum concentrations that g catalytic can treat was 2500 ppm The lowest temperature that removal efficiency still above 94% was 150 °C The durability test of the CuO - MnOₓ/OMS2 catalysts was also conducted showed that CuO MnOₓ/OMS2 is a potential catalyst in the application for the removal of VOCs in the industry Keywords: VOCs, oxidation, transition metal oxides catalyst, air pollution control v LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình học tập rèn luyện mái trường Đại học Bách Khoa-Đại học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh, tơi xin gửi lời cảm ơn quý Thầy, Cô Khoa Môi trường Tài Nguyên tận tâm truyền đạt kiến thức quý báu tạo điều kiện để giúp thời gian học tập làm việc trường Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS Nguyễn Nhật Huy, người nhiệt tình hướng dẫn, tạo điều kiện thuận lợi để em hồn thành luận văn tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn thầy Lâm Phạm Thanh Hiền em học viên phịng thí nghiệm giúp đỡ tơi q trình làm nghiên cứu Và cuối cùng, lời cảm ơn sâu sắc xin gửi tới Ba Mẹ- người khơng ngại khó khăn ln điểm tựa vững ủng hộ suốt trình học tập Mặc dù cố gắng để hồn thành luận văn nghiên cứu này, với thời gian nghiên cứu ngắn nhiều điều hạn chế nên tránh khỏi thiếu sót Tơi mong nhận góp ý chân thành từ q Thầy Cơ vi MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ii TÓM TẮT LUẬN VĂN iii ABSTRACT iv LỜI CẢM ƠN v MỤC LỤC vi DANH MỤC BẢNG ix DANH MỤC HÌNH x DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT xi CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU Đặt vấn đề .1 Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.3.1 Đối tượng nghiên cứu 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu .2 Nội dung nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn 1.5.1 Ý nghĩa khoa học 1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn Tính đề tài CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN Tổng quan VOCs Các phương pháp xử lý VOCs công nghiệp .5 Xúc tác Tình hình nghiên cứu ngồi nước 10 CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 12 Sơ đồ nội dung nghiên cứu 12 Vật liệu thí nghiệm 12 3.2.1 Hóa chất, dụng cụ thiết bị .12 vii 3.2.2 Mơ hình nghiên cứu 13 3.2.3 Phương pháp tổng hợp vật liệu xúc tác .16 Phương pháp nghiên cứu 19 3.3.1 Phương pháp xác định đặc trưng vật liệu 19 3.3.2 Phương pháp lấy mẫu phân tích mẫu .20 3.3.3 Phương pháp xử lý số liệu 21 Nội dung nghiên cứu 22 3.4.1 Nội dung 1: tổng hợp xúc tác 22 3.4.2 Nội dung 2: so sánh hiệu xử lý Xăng trắng thay đổi nhiệt độ phản ứng khoảng từ oC đến 250 oC loại xúc tác điều chế Nội dung 22 3.4.3 Nội dung 3: khảo sát đặc trưng vật liệu tốt nội dung 23 3.4.4 Nội dung 4: khảo sát ảnh hưởng lưu lượng dịng khí tổng đến hiệu xử lý xúc tác tốt nội dung 23 3.4.5 Nội dung 5: khảo sát ảnh hưởng nồng độ xăng trắng dịng khí đến hiệu xử lý xúc tác nội dung giữ nguyên lưu lượng tốt nhiệt độ tốt xúc tác 23 3.4.6 Nội dung 6: khảo sát độ bền vật liệu 24 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 25 Khảo sát hiệu xử lý vật liệu xúc tác khí xăng trắng nhiệt độ khác .25 Các đặc trưng xúc tác OMS2 CuO - MnOₓ/OMS2 .27 4.2.1 Diện tích bề mặt riêng 27 4.2.2 Kết FTIR xúc tác 27 4.2.3 Đặc trưng XRD xúc tác .28 4.2.4 Đặc trưng EDS xúc tác 29 4.2.5 Hình chụp SEM xúc tác 30 Hiệu xử lý xúc tác CuO-MnOₓ/OMS2 theo lưu lượng dịng khí 31 Hiệu xử lý xúc tác CuO-MnOₓ/OMS2 theo nồng độ đầu vào 32 Khảo sát độ bền vật liệu liệu xúc tác CuO - MnOₓ/OMS2 33 31 số đặc trưng cấu trúc hình thái thành phần vật liệu nói, tương tự kết luận Nội dung hiệu xử lý xúc tác CuO-MnOₓ/OMS2 đạt giá trị cao không nhờ thêm vào thành phần nguyên tố O, Cu Mn mà nhờ vào cấu trúc hình dạng que vật liệu B A Hình 4.7 Ảnh SEM vật liệu xúc tác: (A) OMS2, (B) CuO-MnOₓ/OMS2 Hiệu xử lý xúc tác CuO-MnOₓ/OMS2 theo lưu lượng dịng khí Trong thí nghiệm trước, CuO-MnOₓ/OMS2 lựa chọn hiệu suất vượt trội loại xúc tác chế tạo Với mong muốn tìm thơng số cho nghiên cứu mở rộng sau này, thông số vận hành khảo sát Ở nội dung này, thời gian lưu dịng khí thiết bị phản ứng thay đổi nhờ vào thay đổi lưu lượng dịng khí nồng độ đầu vào khơng đổi Kết Hình 4.8 cho thấy lưu lượng thay đổi từ 0,5 L/phút đến L/phút hiệu xử lý gần khơng thay đổi nhiều Tuy nhiên, lưu lượng dịng khí tăng từ L/phút đến L/phút hiệu xử lý xúc tác lại giảm (giảm từ 95,22 % xuống 59,9 %) Bảng 4.3 Giá trị GHSV thời gian lưu dịng khí thay đổi lưu lượng Lưu lượng (L/phút) 0,5 1,5 GHSV (h⁻¹) 9947,18 19894,4 29841,6 39788,7 Thời gian lưu (s) 0,36191 0,18096 0,12064 0,09048 Ngoài ra, với giá trị GHSV giá trị thời gian lưu dịng khí thiết bị xử lý thể Bảng 4.3 nói lên thời gian lưu dịng khí ngày giảm lưu lượng tăng Từ kết trên, nguyên nhân cho việc giảm hiệu suất xử lý 32 thời gian lưu dịng khí ngày ngắn, làm cho phân tử ô nhiễm dịng khí khơng tiếp xúc kịp tới vật liệu xúc tác Từ đó, tượng làm ngăn cản trình phản ứng phân huỷ VOCs tâm hoạt động xúc tác bề mặt xúc tác Điều cho thấy xúc tác CuO-MnOₓ/OMS2 có thời gian lưu tốt từ 0,36 0,18 s Và để tối đa khả xử lý xúc tác CuO-MnOₓ/OMS2, lưu lượng chọn cho nghiên cứu L/phút 100 90 94.21 Hiệu suất (%) 80 95.22 70 70.37 60 59.90 50 40 30 20 10 0 0.5 1.5 Lưu lượng (L/phút) 2.5 Hình 4.8 Hiệu xử lý Xăng trắng xúc tác CuO-MnOₓ/OMS2 theo lưu lượng với nồng độ đầu vào không đổi Hiệu xử lý xúc tác CuO-MnOₓ/OMS2 theo nồng độ đầu vào Hình 4.9 thể kết cho xúc tác CuO-MnOₓ/OMS2 xử lý nồng độ đầu vào khác với lưu lượng không đổi L/phút Khi nồng độ đầu vào tăng từ 500 ppm đến 2500 ppm hiệu xử lý tăng theo (tăng từ 56,65 % lên 94,49 %), nồng độ đầu vào tăng lên 3000 ppm hiệu xử lý giảm xuống Nhiều nghiên cứu cho thấy trình phản ứng bề mặt xúc tác q trình phản ứng liên hồn, q trình xảy phân tử khí nhiễm đến điểm hoạt động bề mặt phân tử oxi hoá liên kết -Mn4+-O2 Mn4+ thành -Mn3+-□-Mn4+ O2 Lỗ trống hoàn nguyên phân tử O2 có khơng khí [20, 21, 28] Cứ trình diễn liên tục tạo thành phản ứng liên hồn Q trình xảy tương tự với liên kết -Cu2+-O2 Mn4+ [38] Khi nồng độ dịng khí thấp, số lượng phân tử chất nhễm dịng khí so với điểm hoạt động bề mặt xúc tác nên không 33 thể kích hoạt q trình phản ứng liên hồn xảy bề mặt xúc tác Khi nồng độ dịng khí tăng lên, số lượng phân tử chất nhiễm dần tăng lên từ q trình phản ứng liên hoàn điểm hoạt động bề mặt xúc tác diễn ra, nhiên vài điểm hoạt động bề mặt xúc tác trình phản ứng chưa diễn nên hiệu xử lý chưa cao Tại nồng độ đầu vào có giá trị 2500 ppm, số lượng phân tử khí nhiễm phù hợp để q trình phản ứng liên hồn điểm hoạt động bề mặt xúc tác diễn thuận lợi nên hiệu xử lý đạt giá trị cao Khi nồng độ đầu vào đạt giá trị 2500 ppm trung tâm hoạt động xúc tác không đủ để đáp ứng số lượng phân tử khí nhiễm q lớn qua nên hiệu xử lý giảm số lượng phân tử không hấp phụ bề mặt xúc tác để phản ứng Từ kết luận với g xúc tác CuO - MnOₓ/OMS2 nồng độ Xăng trắng tối đa mà xúc tác xử lý 2500 ppm 100 Hiệu suất (%) 80 91.34 94.49 1500 2000 Nồng độ (ppm) 2500 87.27 86.14 74.71 60 56.65 40 20 0 500 1000 3000 3500 Hình 4.9 Hiệu xử lý Xăng trắng với thay đổi nồng độ đầu vào Khảo sát độ bền vật liệu liệu xúc tác CuO - MnOₓ/OMS2 Độ bền vật liệu xúc tác thông số quan trọng để ứng dụng vật liệu xúc tác vào trình xử lý thực tế Kết việc khảo sát độ bền xúc tác CuO-MnOₓ/OMS2 trình bày Hình 4.10 Thí nghiệm tiến hành cách cho dịng khí lưu lượng L/phút với nồng độ 2500 ppm chạy qua g xúc tác đặt thiết bị xử lý 150 °C Sau lấy mẫu lần sau tiếng kể từ khởi 34 chạy thí nghiệm, mẫu thứ lấy sau 11 tiếng, mẫu lấy cách 12 h lần Thời gian chạy mơ hình cho thí nghiệm ngày Kết cho thấy vòng ngày đầu, hiệu xử lý CuO-MnOₓ/OMS2 (hiệu xử lý dao động từ 89,33 % 93,18 %) Ngày thứ hiệu xúc tác bắt đầu giảm, thấp 86,52 % Từ thấy xúc tác có độ bền tương đối tốt, có tiềm ứng dụng vào thực tế 100 Hiệu xử lý (%) 80 60 40 20 0 12 24 36 48 60 Thời gian (h) 72 84 96 Hình 4.10 Độ bền vật liệu xúc tác CuO-MnOₓ/OMS2 xử lý Xăng trắng nhiệt độ 150 °C 35 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Từ nội dung mà nghiên cứu đề qua q trình thí nghiệm, kết nghiên cứu thu sau: • Xây dựng thành cơng mơ hình quy mơ phịng thí nghiệm để khảo sát hiệu xử lý loại xúc tác với VOCs Cùng lúc nghiên cứu thành công việc tổng hợp loại xúc tác γ-Al₂O₃, CuO/γ-Al₂O₃, CuO-MnOₓ/γ-Al₂O₃, OMS2, CuO/OMS2, CuO-MnOₓ/OMS2 dựa vào phương pháp nghiên có sẵn giới tìm loại xúc tác tốt loại CuO - MnOₓ/OMS2 ( với hiệu suất xử lý đạt 95,15 % nhiệt độ 150 °C), • Các đặc tính vật liệu BET, FTIR, XRD, SEM EDS xúc tác CuOMnOₓ/OMS2 xác định, • Các thơng số vận hành phù hợp cho g xúc tác CuO-MnOₓ/OMS2 nồng độ 2500 ppm với lưu lượng dịng khí L/phút, • Đề tài cho thấy tiềm độ bền xúc tác CuO-MnOₓ/OMS2 Kiến nghị Đề tài tiến hành khoảng thời gian giới hạn nên chưa nghiên cứu sâu yếu tố ảnh hưởng đến hiệu trình xử lý nghiên cứu cần phải sâu tìm hiểu số vấn đề như: • Khảo thêm độ bền xúc tác CuO-MnOₓ/OMS2 thành phần khác khơng khí NOₓ, SOₓ, … có khơng khí có ảnh hưởng tới xúc tác khơng, • Khảo sát thêm VOCs khác ngồi Xăng trắng, • Xây dựng mơ hình pilot để khảo sát thêm điều kiện thực tế từ bổ sung vào sở liệu phương pháp xử lý oxi hoá xúc tác ix TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] Đ V Đoàn, "Nghiên cứu chế tạo cột vi chiết mao quản hở để xác định số chất clo dễ bay môi trường nước," Ph.D, Hố mơi trường, Vietnam National University, Hanoi, Viet Nam, 2017 K B Schnelle and C A Brown, F Kreith, Ed Air Pollution Control Technology - Handbook (The Mechanical Engineering Handbook) United States of America: CRC Press LLC, 2002, p 380 United States of America Anonymous, "White spirit (stoddard solvent)," in "Health & Environmental Research Online," USA, RISKLINE/1997060007, 1996, vol 187 issue 1996 [Online] Available: https://hero.epa.gov/hero/index.cfm/reference/details/reference_id/2800949 L T Hoa and S T M Hoa, "Nghiên cứu xử lý khí H2S phương pháp sinh học lọc sinh học nhỏ giọt," Engineer, Environmental, Ho Chi Minh City University of Technology, Viet Nam, 2017 J Hagen, Wiley-VCH, Ed Industrial Catalysis: A Practical Approach (Completely Revised and Extended Edition) Germany: Wiley-VCH, 2006, p 520 Z Zhang, Z Jiang, and W Shangguan, "Low-temperature catalysis for VOCs removal in technology and application: A state-of-the-art review," Catalysis Today, vol 264, pp 270-278, 2016 J J Spivey, "Complete catalytic oxidation of volatile organics," Industrial & Engineering Chemistry Research, vol 26, no 11, pp 2165-2180, 1987 R Wang and J Li, "Effects of precursor and sulfation on OMS-2 catalyst for oxidation of ethanol and acetaldehyde at low temperatures," Environmental science & technology, vol 44, no 11, pp 4282-4287, 2010 P.-O Larsson and A Andersson, "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, vol 24, no 3-4, pp 175-192, 2000 P.-O Larsson, A Andersson, L R Wallenberg, and B Svensson, "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, vol 163, no 2, pp 279-293, 1996 C Hettige, K Mahanama, and D Dissanayake, "Cyclohexane oxidation and carbon deposition over metal oxide catalysts," Chemosphere, vol 43, no 8, pp 1079-1083, 2001 S C Kim, "The catalytic oxidation of aromatic hydrocarbons over supported metal oxide," Journal of hazardous materials, vol 91, no 1-3, pp 285-299, 2002 C.-H Wang, S.-S Lin, C.-L Chen, and H.-S Weng, "Performance of the supported copper oxide catalysts for the catalytic incineration of aromatic hydrocarbons," Chemosphere, vol 64, no 3, pp 503-509, 2006 x [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] S Sager, D Kondarides, and X Verykios, "Catalytic oxidation of toluene over binary mixtures of copper, manganese and cerium oxides supported on gammaAl2O3," Applied Catalysis B: Environmental, vol 103, no 3-4, pp 275-286, 2011 C.-H Wang, "Al2O3-supported transition-metal oxide catalysts for catalytic incineration of toluene," Chemosphere, vol 55, no 1, pp 11-17, 2004 S M Saqer, D I Kondarides, and X E Verykios, "Catalytic activity of supported platinum and metal oxide catalysts for toluene oxidation," Topics in Catalysis, vol 52, no 5, pp 517-527, 2009 D Salari, A Niaei, S Hosseini, R Aleshzadeh, and H Afshary, "Investigation of the Activity of Nano Structure Mn/γ-Al2O3 Catalyst for Combustion of 2Propanol," International Journal of Nanoscience and Nanotechnology, vol 6, no 1, pp 23-30, 2010 H Huang, Y Xu, Q Feng, and D Y Leung, "Low temperature catalytic oxidation of volatile organic compounds: a review," Catalysis Science & Technology, vol 5, no 5, pp 2649-2669, 2015 J Hou, L Liu, Y Li, M Mao, H Lv, and X Zhao, "Tuning the K+ concentration in the tunnel of OMS-2 nanorods leads to a significant enhancement of the catalytic activity for benzene oxidation," Environ Sci Technol, vol 47, no 23, pp 13730-6, Dec 2013, doi: 10.1021/es403910s X Chen, Y.-F Shen, S L Suib, and C O'Young, "Catalytic decomposition of 2propanol over different metal-cation-doped OMS-2 materials," Journal of Catalysis, vol 197, no 2, pp 292-302, 2001 J Hou, Y Li, L Liu, L Ren, and X Zhao, "Effect of giant oxygen vacancy defects on the catalytic oxidation of OMS-2 nanorods," Journal of Materials Chemistry A, vol 1, no 23, pp 6736-6741, 2013 Y Wu, S Yuan, R Feng, Z Ma, Y Gao, and S Xing, "Comparative study for low-temperature catalytic oxidation of o-xylene over doped OMS-2 catalysts: role of Ag and Cu," Molecular Catalysis, vol 442, pp 164-172, 2017 L M Phương, "Nghiên cứu lựa chọn hệ xúc tác CuO - Cr2O3/γ - Al2O3 để xử lý Chlorobenzene khí thải cơng nghiệp," Engineer, Cơng nghệ môi trường, ĐH Khoa học Tự nhiên – ĐH Quốc gia Hà Nội, Việt Nam, 2012 G T L C Lộc, "Nghiên cứu động học chế phản ứng oxi hóa oxit cacbon VOC đơn chất hỗn hợp xúc tác oxit kim loại," Viện Cơng nghệ Hố học, Việt Nam, 2014 Accessed: 2014 V T T Hà, "Nghiên cứu chế tạo xúc tác chất hấp phụ nhằm xử lý khí thải trình sản xuất thuốc tuyển quặng," in "Báo cáo tổng kết khoa học kỹ thuật," Việt Nam, 7639, 2009 Accessed: Tháng 12 N T B Thảo, "Low temperature catalytic oxidation of carbon monoxide from flue gas," M.S., environmental, Ho Chi Minh City University of Technology, Viet Nam, 2019 B Y Tế, Thường qui kỹ thuật y học lao động vệ sinh môi trường (Thường qui kỹ thuật) Viet Nam: Trung tâm bảo vệ môi trường, 1993 xi [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] A R Gandhe, J S Rebello, J Figueiredo, and J Fernandes, "Manganese oxide OMS-2 as an effective catalyst for total oxidation of ethyl acetate," Applied Catalysis B: Environmental, vol 72, no 1-2, pp 129-135, 2007 J.-C Lou, H.-W Yang, and C.-H Lin, "Preparing copper/manganese catalyst by sol–gel process for catalytic incineration of VOCs," Aerosol Air Qual Res, vol 9, pp 435-440, 2009 C K King ’ ondu et al., "Manganese Oxide Octahedral Molecular Sieves (OMS‐2) Multiple Framework Substitutions: A New Route to OMS‐2 Particle Size and Morphology Control," Advanced Functional Materials, vol 21, no 2, pp 312-323, 2011 X.-S Liu, Z.-N Jin, J.-Q Lu, X.-X Wang, and M.-F Luo, "Highly active CuO/OMS-2 catalysts for low-temperature CO oxidation," Chemical Engineering Journal, vol 162, no 1, pp 151-157, 2010 L Garces, B Hincapie, V Makwana, K Laubernds, A Sacco, and S Suib, "Effect of using polyvinyl alcohol and polyvinyl pyrrolidone in the synthesis of octahedral molecular sieves," Microporous and mesoporous materials, vol 63, no 1-3, pp 11-20, 2003 A Abulizi, G H Yang, K Okitsu, and J.-J Zhu, "Synthesis of MnO2 nanoparticles from sonochemical reduction of MnO4− in water under different pH conditions," Ultrasonics sonochemistry, vol 21, no 5, pp 1629-1634, 2014 Y.-n Chang, "Fourier Transform Infrared (FTIR) Analysis of Copper Oxide Thin Films Prepared by Metal Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD)," MRS Online Proceedings Library Archive, vol 293, 1992 A Rahman, A Ismail, D Jumbianti, S Magdalena, and H Sudrajat, "Synthesis of copper oxide nano particles by using Phormidium cyanobacterium," Indonesian Journal of Chemistry, vol 9, no 3, pp 355-360, 2009 R Wang and J Li, "OMS-2 catalysts for formaldehyde oxidation: effects of Ce and Pt on structure and performance of the catalysts," Catalysis letters, vol 131, no 3-4, pp 500-505, 2009 G Marbán and A B Fuertes, "Highly active and selective CuOx/CeO2 catalyst prepared by a single-step citrate method for preferential oxidation of carbon monoxide," Applied Catalysis B: Environmental, vol 57, no 1, pp 43-53, 2005 J Zhang, X Meng, C Yu, G Chen, and P Zhao, "Heterogeneous Cu/OMS-2 as an efficient catalyst for the synthesis of tetrasubstituted 1, 4-enediones and Hpyrido [1, 2-a]-pyrimidin-4-ones," RSC Advances, vol 5, no 106, pp 8722187227, 2015 ix PHỤ LỤC I.Kết phân tích thí nghiệm 1.Kết xây dựng đường chuẩn 3000 Nồng độ (ppm) 2500 y = 16599x - 1773.3 R² = 0.9993 2000 1500 1000 500 0.000 0.050 0.100 0.150 ABS 0.200 0.250 0.300 Hình Phương trình đường chuẩn tính tốn nồng độ từ 500 ppm đến 2500 ppm 600 Nồng độ (ppm) 500 400 y = 3771.3x - 8.4904 R² = 0.9994 300 200 100 0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 ABS 0.100 0.120 0.140 0.160 Hình Phương trình đường chuẩn tính tốn nồng độ từ 100 ppm đến 500 ppm 2.Kết khảo sát thí nghiệm khảo sát hiệu xử lý vật liệu xúc tác khí xăng trắng nhiệt độ khác Bảng Bảng số liệu hiệu xử lý γ-Al₂O₃ khí xăng trắng nhiệt độ khác x Số lần lấy mẫu Ghi chú: đơn vị % 50 18,8368 36,9476 41,0518 Nhiệt độ (°C) 100 150 200 46,5264 72,7472 85,5338 55,7124 66,0188 75,2205 23,9995 72,6651 76,9699 250 82,0097 77,3191 83,1401 Bảng Bảng số liệu hiệu xử lý CuO/γ-Al₂O₃ khí xăng trắng nhiệt độ khác Số lần lấy mẫu Ghi chú: đơn vị % 50 31,1699 29,2339 20,6646 Nhiệt độ (°C) 100 150 200 69,786 77,1934 79,4026 50,6252 70,4181 68,0654 41,6255 54,3834 68,1877 250 81,6118 76,4895 64,1403 Bảng Bảng số liệu hiệu xử lý CuO - MnOₓ/γ-Al₂O₃ khí xăng trắng nhiệt độ khác Số lần lấy mẫu Ghi chú: đơn vị % Nhiệt độ (°C) 50 100 150 200 250 28,4068 65,4501 73,4927 86,7463 87,4029 48,3298 62,9814 83,5195 86,9664 87,8282 26,3849 51,0557 67,5548 86,6025 85,2585 Bảng Bảng số liệu hiệu xử lý OMS2 khí xăng trắng nhiệt độ khác Số lần lấy mẫu Ghi chú: đơn vị % Nhiệt độ (°C) 50 100 150 200 250 34,4029 61,2095 64,436 86,9078 86,9078 40,5397 65,7745 84,942 88,6994 87,2824 12,9055 64,3674 76,2712 91,1115 87,979 Bảng Bảng số liệu hiệu xử lý CuO/OMS2 khí xăng trắng nhiệt độ khác Số lần lấy mẫu Ghi chú: đơn vị % Nhiệt độ (°C) 50 100 150 200 250 16,0274 68,7627 85,2778 93,001 92,5873 33,7944 63,698 84,8937 87,7042 88,0165 25,5029 56,8587 78,5238 87,2088 89,852 xi Bảng Bảng số liệu hiệu xử lý CuO - MnOₓ/OMS2 khí xăng trắng nhiệt độ khác Số lần lấy mẫu Ghi chú: đơn vị % Nhiệt độ (°C) 50 100 150 200 250 38,1758 74,7959 95,7834 95,7834 95,7834 48,0491 83,3896 96,7494 95,8628 96,7494 31,2468 81,2237 95,5749 89,9501 96,3431 Bảng Bảng số liệu hiệu xử lý trung bình xúc tác khí xăng trắng nhiệt độ khác Xúc tác γ-Al₂O₃ CuO/γ-Al₂O₃ CuO - MnOₓ/γ-Al₂O₃ OMS2 CuO/OMS2 CuO - MnOₓ/OMS2 Ghi chú: đơn vị % 50 32,2787 27,0228 37,433 29,2827 28,2285 34,4982 Nhiệt độ (°C) 100 150 42,0794 70,4771 54,0122 67,3316 57,4207 75,3681 63,7838 75,2164 64,385 83,2014 74,3375 95,147 200 79,2414 71,8852 88,0455 88,9063 87,5955 94,5401 250 80,823 74,0805 89,0597 87,3897 90,4071 95,2959 Bảng Bảng số liệu độ lệch chuẩn khảo sát hiệu xử lý xúc tác khí xăng trắng nhiệt độ khác Xúc tác 50 100 150 200 250 γ-Al₂O₃ 9,65143 13,3231 3,15262 4,50634 2,5202 CuO/γ-Al₂O₃ 4,56486 11,7433 9,56448 5,31582 7,33331 CuO - MnOₓ/γ-Al₂O₃ 10,0809 6,85755 5,77438 2,21 3,98317 OMS2 11,8484 1,9088 8,40472 1,72238 0,44383 CuO/OMS2 7,25874 4,87775 3,09732 2,62153 1,87802 CuO - MnOₓ/OMS2 11,4098 7,41425 1,35002 2,33403 1,96814 3.Kết hiệu xử lý xúc tác CuO-MnOₓ/OMS2 theo lưu lượng dòng khí Bảng Bảng số liệu hiệu xử lý xúc tác CuO-MnOₓ/OMS2 theo lưu lượng dịng khí Số lần lấy mẫu TB Ghi chú: đơn vị % Lưu lượng 0,5 1,5 100 100 65,1218 60,5278 92,0383 95,2918 73,8626 53,5578 90,5831 90,3707 72,1175 65,6063 94,21 95,22 70,37 59,90 xii Bảng 10 Bảng số liệu độ lệch chuẩn khảo sát hiệu xử lý xúc tác CuOMnOₓ/OMS2 theo lưu lượng dịng khí Lưu lượng 0,5 1,5 4,13903 3,93146 3,77693 4,93894 4.Kết hiệu xử lý xúc tác CuO-MnOₓ/OMS2 theo nồng độ đầu vào Bảng 11 Bảng số liệu hiệu suất khảo sát hiệu xử lý xúc tác CuOMnOₓ/OMS2 theo nồng độ đầu vào Nồng độ (ppm) Số lần lấy mẫu TB Ghi chú: đơn vị % 500 1000 1500 2000 2500 3000 62,4591 73,1222 80,0739 89,3496 95,8674 93,3478 46,1562 72,2375 84,0552 95,3057 95,2918 87,0339 60,6895 78,2415 94,2807 88,9286 92,5879 78,1322 56,65 74,71 87,27 91,34 94,49 86,14 Bảng 12 Bảng số liệu độ lệch chuẩn khảo sát hiệu xử lý xúc tác CuOMnOₓ/OMS2 theo nồng độ đầu vào Nồng độ (ppm) 500 1000 1500 2000 2500 3000 7,3040 2,6466 5,9838 2,9120 1,4297 6,2417 5.Kết khảo sát độ bền vật liệu liệu xúc tác CuO - MnOₓ/OMS2 Bảng 13 Bảng số liệu hiệu suất khảo sát độ bền vật liệu liệu xúc tác CuO MnOₓ/OMS2 Thời gian lấy mãu (giờ) 82,0015 85,555 88,0269 91,078 87,4449 95,2918 95,8035 90,5439 91,6069 77,7643 96,3782 96,3782 100 74,0476 95,5268 91,41 92,71 93,18 85,04 87,35 Số lần lấy mẫu TB Ghi chú: đơn vị % Bảng 14 Bảng số liệu độ lệch chuẩn khảo sát độ bền vật liệu liệu xúc tác CuO MnOₓ/OMS2 Nồng độ (ppm) Thời gian lấy mẫu (giờ) CuO MnOₓ/OMS2 0,00 12 24 36 48 60 72 84 96 90,65 90,29 91,40 89,33 89,64 90,29 91,40 86,52 87,74 xiii II Hình ảnh thiết bị thí nghiệm Hình Mơ hình thí nghiệm Máy khuấy từ Cân hố chât1 Hình Máy khuấy từ cân hoá chất xiv Máy so màu DR 5000 Autoclave Hình Máy so màu DR 5000 thiết bị autoclave Curvet thạch anh MFC Hình Curvet MFC Tủ nung Tủ sấy Hình Tủ nung tủ sấy xv PHẦN LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: Hồng Cơng Anh Duy Ngày, tháng, năm sinh: 13/10/1994 Nơi sinh: Tp Hồ Chí Minh Địa liên lạc: ¼ Tơ Vĩnh Diện, Phường Linh Chiểu, Thủ Đức, Tp Hồ Chí Minh Q TRÌNH ĐÀO TẠO Tháng 8/2012 – Tháng 4/2017, học chuyên ngành Kỹ thuật Môi trường, khoa Môi trường Tài nguyên trường Đại Học Bách Khoa – ĐHQG TPHCM Tháng 8/2017 – nay, học ThS chuyên ngành Kỹ thuật Môi trường, khoa Môi trường Tài nguyên trường Đại Học Bách Khoa – ĐHQG TPHCM Q TRÌNH CƠNG TÁC Khơng có ... ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HỒNG CƠNG ANH DUY NGHIÊN CỨU XỬ LÝ VOCs BẰNG PHƯƠNG PHÁP XÚC TÁC NHIỆT ĐỘ THẤP STUDY ON LOW TEMPERATURE OXYDATION OF VOCs BY CATALYSIS Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường Mã số :... and may cause adverse impacts on human health and ecosystems even at low concentration Recent studies on the removal of VOCs manly focused on the application of catalysis The catalyst was studied... Larsson, A Andersson, L R Wallenberg, and B Svensson, "Combustion of CO and toluene; characterisation of copper oxide supported on titania and activity comparisons with supported cobalt, iron,