SẢN XUẤT XÚC TÁC TRÊN CHẤT MANG

Sản xuất chất xúc tác chất mang Đề tài: SẢN XUẤT CÁC CHẤT XÚC TÁC TRÊN CHẤT MANG i Sản xuất chất xúc tác chất mang MỤC LỤC MỤC LỤC ii KHÁI QUÁT CHUNG ĐẶC TRƯNG CỦA PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT XÚC TÁC TRÊN CHẤT MANG .2 CÁC YẾU TỐ CẦN QUAN TÂM KHI SẢN XUẤT XÚC TÁC TRÊN CHẤT MANG 4 PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP XÚC TÁC TRÊN CHẤT MANG 4.1 Phương pháp đồng kết tủa 4.2 Phương pháp tẩm .8 4.2.1 Đặc trưng phương pháp 4.2.2 Các phương pháp tẩm 10 a Phương pháp nhúng 10 b Phương pháp phun 10 c Phương pháp tẩm kèm theo bay dung dịch 11 d Phương pháp tẩm muối nóng chảy 11 4.3 Phương pháp Sol – gel .11 MỘT SỐ CHẤT MANG QUAN TRỌNG 13 5.1 Nhôm oxit 13 5.2 Than hoạt tính 15 5.3 Silicagel .16 5.4 Zeolite 18 KẾT LUẬN .20 ii Sản xuất chất xúc tác chất mang KHÁI QUÁT CHUNG Chất xúc tác chất làm thay đổi vận tốc phản ứng hố học, chất xúc tác lại khơng thay đổi chất lượng sau phản ứng hoá học xảy Chất xúc tác có vai trị quan trọng cơng nghiệp hố học Chất xúc tác tăng tốc độ phản ứng hoá học lên nhiều lần, hàng chục lần, hàng trăm lần, nên rút ngắn thời gian, tăng cao hiệu suất sản xuất Ví dụ nhà máy sản xuất phân đạm người ta thường dùng sắt làm chất xúc tác để tăng vận tốc phản ứng nitơ hyđro qua tác dụng xúc tác bề mặt, nhờ nitơ hyđro hỗn hợp dễ tạo thành amoniac Nếu khơng có chất xúc tác điều kiện nhiệt độ áp suất, phản ứng tổng hợp amoniac xảy với tốc độ chậm, tiến hành sản xuất với lượng lớn Chất xúc tác cịn có khả chọn lịch trình cho phản ứng hố học Chất xúc tác giúp chọn bước phản ứng phù hợp với đường mà người ta thiết kế, phản ứng xảy theo đường thuận lợi cho trình sản xuất Ví dụ dùng rượu etylic làm nguyên liệu tuỳ thuộc việc chọn chất xúc tác điều kiện phản ứng mà ta nhận sản phẩm phản ứng khác nhau: Nếu chọn bạc làm chất xúc tác đưa nhiệt độ lên đến 5500C, rượu etylic biến thành axetalđehyd; dùng nhôm oxit làm xúc tác nhiệt độ 3500C ta nhận etylen; dùng hỗn họp kẽm oxit crom (III) oxit làm chất xúc tác nhiệt độ 4500C ta thu butylen… Nếu dựa đặc điểm phương pháp chuẩn bị chất hóa học chất xúc tác phân loại sau: kết tủa, kết tủa chất mang, trộn học cấu tử, nóng chảy, khống thiên nhiên, chất hữu cơ, zeolite,… Ở nghiên cứu sản xuất xúc tác chất mang Sản xuất chất xúc tác chất mang ĐẶC TRƯNG CỦA PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT XÚC TÁC TRÊN CHẤT MANG Để chế tạo xúc tác có hiệu tổng hợp theo cơng thức xác định rõ hay xử lý mẫu thu từ kết nghiên cứu phịng thí nghiệm Để thu xúc tác có thành phần, cấu trúc độ rắn xác định cần phải giữ nghiêm ngặt tỷ lệ cấu tử đầu đảm bảo mặt tác chất khơng có lợi phải theo dõi, khống chế tốt thông số trình kỹ thuật ( nhiệt độ, áp suất, nồng độ…) Sản xuất khối tiếp xúc gồm giai đoạn chủ yếu sau: - Thu mua nguyên liệu ban đầu: Ngoài chất tham gia vào thành phần chất xúc tác cuối nguyên liệu chứa chất mà sau cần loại bỏ, ví dụ chất rắn Al2O3 bị tách từ dung dịch keo Al(OH) Khi yêu cầu thành phần oxyt xúa tác kim loại, nguyên liệu dạng muối dễ phân hủy, hay axit không bền, nitrat, cacbonat,… - Phân hủy hợp chất, mà thân có chứa cấu tử xúc tác Từ nhiệt độ ban đầu nhiệt phân phân hủy phương tiện để thu sản phẩm Khi phân hủy muối kim loại xảy trường hợp: muối Cr, Al, Zn … thu oxyt khó bị khử, xử lý nhiệt muối Co, Ni, Fe, Ni đến hợp chất chứa oxyt kim loại chất dễ bị khử - Biến đổi thành phần chất xúc tác tương tác với chất phản ứng chịu ảnh hưởng điều kiện phản ứng Nguyên liệu đầu để thu khối tiếp xúc đạt yêu cầu: thành phần hóa học xác định khơng có chất độc, có kích thước theo u cầu, độ ẩm cần thiết, giá thấp theo khả có thể… Sự đồng thành phần hóa học chất xúc tác mức độ cần thiết xác định thành phần hóa học nguyên liệu, kích thước hạt rắn, độ ẩm, biện pháp trộn thành phần ban đầu điều kiện vận chuyển bảo quản nguyên liệu Sản xuất chất xúc tác chất mang Sự có mặt số chất với lượng khơng đáng kể làm giảm hoạt tính, độ chọn lọc chủa xúc tác, mà lượng chủ yếu nằm nguyên liệu đầu Yêu cầu độ tinh khiết cấu tử ban đầu liên quan tới giá thành sản phẩm cuối Do đó, khơng phải tất chất xúc tác phải sử dụng dạng đặc biệt tinh khiết trình sản xuất Một thành phần quan trọng khác nước kỹ thuật dùng để hịa tan, pha lỗng rửa chất trình sản xuất chất xúc tác Trong số giai đoạn đặc biệt phải sử dụng nước sạch, chí nước cất Một chọn lựa quan trọng vật liệu làm thiết bị sản xuất Thiết bị phải làm từ vật liệu khơng ăn mịn, khơng tạo vẩy oxyt… Vì nguồn ảnh hưởng đến “độ sạch” cần thiết xúc tác Các trình sản xuất chất xúc tác quan hệ mật thiết với trình thủy động, nhiệt, khuếch tán, học hố học: - Các q trình thủy động học bao gồm khuấy trộn chất lỏng, sản phẩm trung gian Cái huyền phù tách cách để lắng, lọc - Các trình nhiệt: bao gồm loạt giai đoạn gia nhiệt, làm lạnh, bay hơi, ngưng tụ Để gia nhiệt sản xuất chất xúc tác người ta dùng gián tiếp, chất lỏng nóng, khí lị, điện - Việc trích ly từ chất rắn - xốp, hòa tan, kết tinh, hấp phụ làm khô sử dụng rộng rãi kỹ thuật khối tiếp xúc có liên quan đấn q trình chuyển chất ( khuếc tán) Thơng thường cần làm khô vật liệu khác - Các trình học gồm trộn phần tử rắn, nghiền, phân loại, định hình trình khác Việc trộn vật liệu rắn thực nhờ băng tải, vít tải, máy nâng, máy vận chuyển khí nén Để nghiền người ta sử dụng máy đập, máy nghiền - Các q trình hóa học sản xuất chất xúc tác đa dạng, xảy đồng dạng pha khí – lỏng hệ dị thể Rộng rãi sử dụng Sản xuất chất xúc tác chất mang trình dị thể mà q trình hóa học xảy kèm theo khuếch tán chuyển cấu tử từ pha sang pha khác Các biện pháp định hình hạt xúc tác chất mang quan trọng, bước kết tụ giọt phun, đóng viên, làm bơi trơn, đóng viên thiết bị tạo viên dạng đĩa, làm khô dạng bột thiết bị sấy phun, nghiền vật liệu Tạo hình vật liệu phương pháp đông tụ thành giọt làm khô thiết bị sấy phun sử dụng rộng rãi chuẩn bị chất xúc tác phương pháp kết tủa Phun dạng kem đóng viên phương pháp đa thường dùng Khi phun kết tủa ẩm (thường với chất kết dính) nén đùn nhờ tác dụng hệ thủy lực hay vít tải tác dụng liên tục Hình dạng kích thước viên xác định kích thước lỗ đầu phun Trên đường đi, sợi dẻo, sau máy đùn ra dao cắt hay dây kéo căng phân cắt thành sản phẩm hình trụ Việc đóng viên tiến hành máy tạo viên tác dụng lực khoảng 30Mpa (300kg/cm2) Tạo viên dĩa tạo viên sử dụng chủ yếu chuẩn bị khối tiếp xúc theo phương pháp trộn học cấu tử Phương pháp tạo hình ảnh hưởng đến bề mặt riêng, cấu trúc xốp cuả khối tiếp xúc ảnh hưởng đáng kể đến độ bền hạt Nhiều phương pháp cho phép thu vật liệu bền (khi kết tụ thành giọt làm khơ phương pháp sấy phun), có trường hợp độ bền CÁC YẾU TỐ CẦN QUAN TÂM KHI SẢN XUẤT XÚC TÁC TRÊN CHẤT MANG Các chất mang phản ứng xúc tác quan trọng, định phần tính chất chất xúc tác đực trưng bề mặt riêng, độ xốp, hoạt tính xúc tác, độ chọn lọc… Sản xuất chất xúc tác chất mang Chất mang phải đạt yêu cầu sau: - Bền thuỷ nhiệt: oxit kim loại bền nhiệt kim loại, sau nhiệt độ nóng chảy số kim loại oxit kim loại: V ật li ệu Nhi ệt độ nóng ch ảy Au 1336K Ag 1234K Co 1768K SiO 1986K TiO 2116K 2288K - Bề mặt riêng lớn: bề mặt riêng chất mang tương ứng với kích thước hạt Chẳng hạn, hạt có kích thước 1mm có bề mặt riêng 0,00026 m 2/g, hạt có kích thước m có bề mặt riêng 2,6 m2/g, hạt có kích thước 1nm có bề mặt riêng 2600 m2/g… - Độ bền độ giảm áp thích hợp - Dễ dàng khuếch tán Diện tích bề mặt riêng đo phương pháp hấp phụ thông qua việc xác định độ xốp đơn vị khối lượng gam gọi bề mặt riêng (m 2/g) Một số chất mang xúc tác thường dùng sau: nhôm oxit 100 - 300 (m 2/g), silicagen 600 – 800 (m2/g), than hoạt tính 700 - 2000(m2/g), ZnO kết tủa 8,8 (m2/g), bột thạch anh 3,6 (m2/g)… Hoạt tính xúc tác tỉ lệ với bề mặt riêng, chất xúc tác cơng nghiệp thường có độ xốp lớn, ứng với gam chất xúc tác có khối lượng riêng phần thể tích mà hạt xúc tác chiếm 1/ Nếu V0 phần thể tích rỗng tạo lỗ xốp thể tích chung gam chất xúc tác Độ xốp xác định công thức: Sản xuất chất xúc tác chất mang Trong đó: V0: tổng thể tích lỗ (g/cm3) trọng lượng riêng chất mang Đối với chất xúc tác bề mặt, thành khe xốp đóng vai trị chủ yếu Nếu giả thiết khe xốp đồng nhất, có dạng hình trụ với bán kính trung bình r, thể tích rỗng V diện tích bề mặt S tính: Trong đó: S: diện tích bề mặt riêng h: chiều dài tất khe xốp cộng lại r: bán kính trung bình lỗ xốp Chia hệ thức cho ta được: Yêu cầu loại cấu trúc xốp đặt bề mặt riêng định theo phương pháp thu nhận khác nhau, phụ thuộc vào chất chất xúc tác chuẩn bị Trong việc thu khối xúc tác phương pháp kết tủa phụ thuộc nhiều vào điều kiện kết tủa (pH môi trường, nồng độ đầu dung dịch, nhiệt độ, tốc độ kết tủa, thời gian tiến hành kết tủa), rửa xử lý nhiệt Các chất xúc tác thu phương pháp tẩm thành phần hoạt động chất mang xốp cho khả giữ cấu trúc thấp Khi trộn cấu tử khô, độ xốp nhiều Sản xuất chất xúc tác chất mang trường hợp xác định phương pháp định hình, mức độ mịn sau nghiền nguyên liệu, chất phụ gia bổ sung Nhiệt độ, thời gian xử lý nhiệt chất xúc tác đóng vai trị quan trọng định hình cấu trúc Kích thước tối ưu viên cho phép đạt chi phí thấp sản xuất, vận chuyển khối tiếp xúc, khắc phục trở lực thủy lực khối tiếp xúc trình làm việc Độ bền học viên đạt tùy thuộc vào lựa chọn phương pháp định hình đắn, điều kiện xử lý nhiệt Ví dụ, thiêu kết tinh thể sơ cấp theo chế khuếch tán tinh thể, xi măng hóa phần tử anh hưởng chất bổ sung đặc biệt (chất làm bền) biện pháp làm tăng độ bền PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP XÚC TÁC TRÊN CHẤT MANG Tùy vào tính chất chất mang xúc tác mà ta có nhiều cách khác để đưa xúc tác lên chất mang Hình 1: Xúc tác Niken chất mang SiO2 Sản xuất chất xúc tác chất mang 4.1 Phương pháp đồng kết tủa Phương pháp áp dụng chất mang chất dễ kết tủa Tác nhân kết tủa tác nhân cho hydroxyt chất mang kết tủa trước, làm nhân để xúc tác kết tủa theo sau Ví dụ sản xuất xúc tác Niken chất mang nhôm oxit: - Cho dung dịch kiềm vào dung dịch muối nitrat Ni Al: Al(NO3)3 Ni(NO3)2 Thu kết tủa gồm hyđroxit: Al(OH)3 Ni(OH)2 - Tiến hành rửa sấy thu hỗn hợp Al2O3 NiO - Khử hiđro 3000C ta Ni/Al2O3 4.2 Phương pháp tẩm 4.2.1 Đặc trưng phương pháp Phương pháp dựa sở gắn kết cấu tử hoạt động chất mang có nhiều lỗ xốp dung dịch chứa cấu tử hoạt động Trong đó, chất mang vật liệu trơ hoạt động Tuy nhiên, có khơng trường hợp chất mang tương tác với cấu tử hoạt động làm ảnh hưởng đến tính chất chúng Nhìn chung, trình tẩm xúc tác lên chất mang gồm giai đoạn sau: - Đuổi khí khỏi lỗ xốp chất mang - Xử lý chất mang dung dịch chứa cấu tử - Loại dung môi dư - Sấy khô nung để chuyển cấu tử thành pha hoạt động Sản xuất chất xúc tác chất mang Hiệu trình tẩm phụ thuộc vào độ phân tán phân bố cấu tử hoạt động bề mặt chất mang Tuỳ thuộc vào cách đưa cấu tử hoạt động lên bề mặt chất mang người ta chia xúc tác mang thành ba nhóm: hấp phụ, trao đổi ion tẩm Các cấu tử hoạt động dạng muối, oxit, kim loại đưa lên bề mặt chất mang từ pha khí từ dung dịch Q trình tẩm tiến hành theo chu kỳ hay liên tục Tẩm liên tục cho sản phẩm đồng thành phàn hoạt tính xúc tác Để thực tẩm theo phương pháp này, ta cần có hệ thống vận chuyển liên tục dung dịch rắn khoảng thời gian định Việc tẩm tiến hành lần nhiều lần Phương pháp tẩm nhiều lần sử dụng sau lần tẩm mang đủ lượng muối cần thiết Sau lần tẩm, xúc tác phải xử lý thành dạng khơng hồ tan Số lần tẩm phụ thuộc vào cấu trúc lỗ xốp chất mang để đưa cấu tử hoạt động vào bên mao quản Do đó, cơng nghệ tẩm nhiều lần phức tạp Tẩm áp suất thường: - Ngâm chất mang vào dung dịch tiền chất xúc tác áp suất thường, sấy khô để bốc nước xúc tác bám vào chất mang - Bên lỗ xốp có chứa khơng khí, cấu tử xúc tác khuếch tán khơng sâu vào lỗ xốp mà bên ngoài, xúc tác khuếch tán phần vào lỗ mao quản Điều dẫn đến bề mặt có hoạt tính xúc tác (bề mặt riêng bé), làm giảm hoạt tính chất xúc tác - Ngoài ra, tẩm áp suất thường áp dụng cho dung dịch muối dễ thẩm thấu như: NO3-, Cl-, SO42-, Để khắc phục hạn chế này, người ta tiến hành tẩm áp suất chân không: Sản xuất chất xúc tác chất mang - Cho chất mang vào bình kín, hút hết chân khơng nhằm đuổi hết khơng khí có mao quản chất mang - Cho dung dịch tiền chất xúc tác vào đầy chất mang trì áp suất chân khơng - Rồi loại bỏ mơi trường chân khơng cách cho khơng khí bên tràn vào Lúc chênh lệch áp suất bên bên ngồi mao quản, khơng khí bên đẩy cấu tử xúc tác sâu vào lỗ mao quản Hoạt tính xúc tác tăng lên đáng kể - Với cách làm này, xúc tác phân bố chất mang, hoạt tính thời gian làm việc xúc tác theo tăng theo Dd xúc tác B ơm chân khơng Ch ất mang Hình 2: Tẩm áp suất chân khơng Có nhiều phương pháp tẩm khác nhau: phương pháp nhúng, phun, tẩm kèm theo bay dung dịch, tẩm muối nóng chảy 10 Sản xuất chất xúc tác chất mang 4.2.2 Các phương pháp tẩm a Phương pháp nhúng Chất mang nhúng vào dung dịch tẩm khoảng thời gian nhiệt độ định có khuấy trộn Trong q trình này, số pha hoạt động hấp phụ lựa chọn chất mang Để thu xúc tác có thành phần pha hoạt động xác định, cần chuẩn bị dung dịch tẩm có nồng độ xác định Phương pháp nhúng cho phép thu xúc tác có thành phần đồng Tuy nhiên, lượng chất bị dung dịch lại sau tẩm lớn b Phương pháp phun Phun trực tiếp dung dịch chứa chất hoạt động lên bề mặt chất mang Trong phương pháp khơng có mát dung dịch tẩm Do đó, phương pháp quan tâm nhiều tổng hợp chất xúc tác đắt tiền Phương pháp phun thường tiến hành kết hợp với trình khuấy chất mang ống quay có gia nhiệt Điều cho phép đồng thời vừa tẩm vừa sấy khô vật liệu Phương pháp tiết kiệm hoá chất, sản phẩm nhận có phân bố pha hoạt động không đồng c Phương pháp tẩm kèm theo bay dung dịch Được ứng dụng việc điều chế xúc tác với lượng nhỏ, lượng dung dịch sử dụng khơng dư nhiều để sau khỏi phải tách Trong trình bay hơi, nồng độ muối dung dịch tăng, muối lắng lớp bề mặt mỏng chất mang, làm giảm hoạt độ chung xúc tác, số trường hợp làm giảm độ bền học xúc tác 11 Sản xuất chất xúc tác chất mang d Phương pháp tẩm muối nóng chảy Phương pháp sử dụng trường hợp khơng có dung mơi phù hợp để tiến hành tẩm dung dịch Chất mang nhúng muối nóng chảy chứa thành phần hoạt động với tỷ lệ cho trước, trộn, lấy khỏi thiết bị xử lý nhiệt Sự hình thành cấu trúc xúc tác diễn chủ yếu giai đoạn tẩm sấy khơ Có thể tính số lần tẩm thể tích dung dịch cần thiết để nhận xúc tác với tính chất cho trước Trong sấy khơ có ba chế vận chuyển chất ẩm môi trường xốp điều kiện đẳng nhiệt: khuếch tán tác dụng chênh lệch áp xuất bề mặt lồi có độ cong khác nhau, hút mao quản từ lỗ xốp lớn vào lỗ xốp nhỏ nhờ chênh lệch áp suất Ảnh hưởng giai đoạn sấy khô đến phân bố cấu tử hoạt động xúc tác phụ thuộc vào loại xúc tác 4.3 Phương pháp Sol – gel Phương pháo sol- gel khơng tổng hợp oxit siêu mịn có tính đồng hoạt tính cao, mà cịn tổng hơp tinh thể có kích thước cỡ nanomet Chính vậy, nhiều năm gần đây, hố học sol- gel trở thành khía cạnh quan trọng việc nghiên cứu vật liệu Một thuận lợi q trình sol- gel gel tái sinh cách khuếch tán chúng nước để tạo lại dạng sol thực tế thời gian già hoá gel chậm sol, thuận tiện cho q trình bảo quản Q trình biến đổi thuận nghịch sol-gel đặc điểm chung loại keo Quá trình gồm nhiều bước, muối kim loại alkoxit thuỷ phân tạo kết tủa oxit nước Kết tủa sau phân tán mơi trường lỏng tạo thành dạng sol, chuyển hoá thành gel cách delhydrat hoá thay đổi pH 12 Sản xuất chất xúc tác chất mang Phương pháp sol- gel từ alkoxit kim loại thoả mãn đầy đủ yêu cầu bột oxit lý tưởng Chính vậy, hầu hết cơng trình tổng hợp oxit cơng bố từ alkoxit kim loại Tuy nhiên, giá thành oxit kim loại cao, hạn chế ứng dụng phương pháp Hình 3: Phương pháp Sol- gel Ví dụ sản xuất xúc tác TiO2: Nhỏ giọt hỗn hợp Ti(OC3H7)4 isopropanol vào nước cất có chứa HNO 1N, khuấy mạnh hỗn hợp 4h nhiệt độ 750C Kết thu sol suốt ổn định Sol đặc chân khơng nhiệt độ phịng đạt độ nhớt tương nồng độ 150g/l Trong q trình hút chân khơng, phần H 2O, HNO3, C3H7OH dư bị bay Để trình tạo màng dễ dàng, thêm vào dung dịch trion X-100 C2H5OH Màng TiO2 phủ lên đế mang phương pháp tạo màng nhúng phủ Sau để khơ khơng khí, màng TiO thêu kết 5000C 30 phút Quá trình lặp lại nhiều lần để thu TiO2 có độ dày mong muốn 13 Sản xuất chất xúc tác chất mang MỘT SỐ CHẤT MANG QUAN TRỌNG 5.1 Nhôm oxit Phương pháp phổ biến để điều chế Al 2O3 việc kết tủa hydroxit từ muối nó, sau tiến hành phân huỷ nhiệt để tạo Al2O3 Al2O3 dạng oxit hoạt động, cấu trúc boehmite dễ dàng hình thành nhiệt độ nung thường khơng q cao: 3300- 6000C, diện tích bề mặt sản phẩm đạt 30- 300m 2/g Vì vậy, Al2O3 thích hợp dùng làm chất mang Al2O3 có độ bền va đập cao, độ xốp (5- 25%) diện tích bề mặt riêng nhỏ, đạt vài m2/g Hình 4: Al2O3 Al2O3 Sơ đồ phương pháp điều chế mơ tả sau: Ch ất kết tủa Muối nhơm Già hố gel R ửa  -Al 2O Sản xuất Al2O3: 14 S Nung Sản xuất chất xúc tác chất mang - Hầu hết dựa sở thu Al(OH) cách tái kết tủa đất sét dạng hydrat - Bản chất q trình thể theo phản ứng sau: - Tiếp tục đem nung Al(OH)3 thu Sản xuất Al2O3: Chuyển hoá Al2O3 Al2O3 Al2O3 - Thực nhiệt độ cao 11000C: - Ta phải chuyển số trường hợp phải sử dụng xúc tác trạng thái tầng sôi, đảo trộn mạnh, nên chất mang dễ bị mài mịn nhanh bị khỏi vùng phản ứng Vì phải có chất mang thật 5.2 Than hoạt tính Than hoạt tính chất hấp phụ quí linh hoạt, sử dụng rộng rãi cho nhiều mục đích loại bỏ mùi, vị không mong muốn, thu hồi dung môi… Chúng sử dụng nhiều lĩnh vực luyện kim để thu hồi vàng, bạc làm chất mang xúc tác Hình 5: Cấu trúc sợi nano cacbon 15 Sản xuất chất xúc tác chất mang Than hoạt tính với xếp ngẫu nhiên vi tinh thể với liên kết ngang bền chúng, làm cho than hoạt tính có cấu trúc lỗ xốp phát triển Diện tích bề mặt than hoạt tính tính đơn vị khối lượng từ 500 đến 2500 m2/g (lấy ví dụ cụ thể để so sánh sân quần vợt có diện tích rộng khoảng chừng 260 m2) Khi sử dụng sản xuất xúc tác, than hoạt tính chất mang l týởng chúng giúp thành phần xúc tác phân bố nhỏ, đặc biệt có bề mặt riêng lớn Hình 6: Than hoạt tính Lỗ xốp than hoạt tính có loại gồm: lỗ nhỏ, lỗ trung lỗ lớn Mỗi nhóm thể vai trị định q trình hấp phụ Lỗ nhỏ lấp đầy áp suất tương đối thấp Lỗ lớn cho phân tử chất bị hấp phụ di chuyển nhanh tới lỗ nhỏ 5.3 Silicagel 16 Sản xuất chất xúc tác chất mang Hình 7: Silicagel Silicagel (SiO2) có màu nhạt, suốt, mờ Trong thực tế có nhiều loại SiO silicagel, thuỷ tinh xốp aerogel Tuỳ thuộc vào tỷ trọng mà SiO2 có diện tích bề mặt riêng từ 300- 900 m 2/g đường kính hạt trung bình khoảng từ 1- 3mm Một tính chất quan trọng thú vị SiO2 khơng bám bụi tương đối trơ Vì vậy, SiO2 với diện tích bề mặt riêng lớn thường sử dụng làm chất hấp phụ hyrocarbon Tuy nhiên, để ứng dụng pha khí cần phải gia nhiệt SiO 2000C v 1,2- Thiết bị phản ứng có gia nhiệt khuấy trộn; 3- Lọc; 4- Máy ép; 5Máy nghiền trục – trộn; 6- Tạo viên; 7- Làm khơ; 8- lị nung 17 Sản xuất chất xúc tác chất mang Hình 8: Hệ thống sản xuất silicagel viên (nén) 5.4 Zeolite Zeolite aluminosilicate tinh thể vi xốp, có cấu trúc khung hình thành từ liên kết tứ diện [TO4] (T=Si Al) Do có thay phần Si Al nên cấu trúc khung tích điện âm Vì vậy, cần có có mặt cation bên ngồi khung để đảm bảo tính trung hồ điện tích cho tồn cấu trúc Hình 9: Zeolite A Hình 10: Zeolite X, Y Hình 11: Cấu trúc lỗ xốp Zeolite 18 Sản xuất chất xúc tác chất mang Bộ khung zeolite cấu trúc với hang trăm khoang tương đối lớn, thông với qua cửa số kích thước nhỏ Một phân tử phản ứng zeolite phải thực bước sau: - Khuếch tán đến bề mặt zeolite - Đi vào mao quản qua cửa sổ khuếch tán đến trung tâm hoạt động - Hấp thụ vào bên mao quản trung tâm hoạt động hình thành hợp chất trung gian phản ứng - Thực phản ứng tạo sản phẩm - Khử hấp phụ khuếch tán sản phẩm mao quản Các zeolite tổng hợp thu phương pháp tổng hợp thủy nhiệt dạng tinh thể với kích thước cỡ micromet Việc tổng hợp zeolite dạng Na+ tạo kết tủa alumosilicat bazơ cuối tạo kết tủa Ngày nay, giới có khoảng 40 loại zeolite tự nhiên 200 loại zeolite tổng hợp Trong số zeolite A có khả hấp phụ ion với dung lượng cao Zeolite dùng làm vật liệu lọc, bảo quản thực phẩm Ngồi ra, zeolite cịn sử dụng làm xúc tác cho phản ứng craking dầu mỏ Trong lĩnh vực mơi trường, zeolite đóng vai trị quan trọng q trình xử lý nước thải cơng nghiệp, nước thải sinh hoạt 19 Sản xuất chất xúc tác chất mang KẾT LUẬN Để chế tạo xúc tác có hiệu tổng hợp theo cơng thức xác định rõ hay xử lý mẫu thu từ kết nghiên cứu phịng thí nghiệm Tuy nhiên, từ công thức xác định rõ ràng việc sản xuất cịn nhiệm vụ không đơn giản Để thu xúc tác có thành phần tính chất mong muốn, ta phải giữ nghiêm ngặt tỉ lệ cấu tử đầu đảm bảo khơng có mặt chất khơng có lợi kìm hãm trình sản xuất Đặc biệt phải thường xuyên theo dõi, khống chế yếu tố ảnh hưởng suốt trình tổng hợp xúc tác, chẳng hạn: nhiệt độ, áp suất, nồng độ,… Quá trình sản xuất chất xúc tác chất mang q trình phức tap, địi hỏi phải giữ nghiêm ngặt điều kiện sản xuất thu xúc tác có thành phần hoạt tính mong muốn 20 Sản xuất chất xúc tác chất mang TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Mai Hữu Khiêm, Bài giảng Kỹ thuật xúc tác, NXB Đại học Quốc gia TP HCM, 2012 [2] http://baigiang.violet.vn/present/show/entry_id/5410482 [3] http://vi.wikipedia.org 21 ... SẢN XUẤT XÚC TÁC TRÊN CHẤT MANG Các chất mang phản ứng xúc tác quan trọng, định phần tính chất chất xúc tác đực trưng bề mặt riêng, độ xốp, hoạt tính xúc tác, độ chọn lọc… Sản xuất chất xúc tác. .. tủa chất mang, trộn học cấu tử, nóng chảy, khống thiên nhiên, chất hữu cơ, zeolite,… Ở nghiên cứu sản xuất xúc tác chất mang Sản xuất chất xúc tác chất mang ĐẶC TRƯNG CỦA PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT XÚC... .20 ii Sản xuất chất xúc tác chất mang KHÁI QUÁT CHUNG Chất xúc tác chất làm thay đổi vận tốc phản ứng hố học, chất xúc tác lại khơng thay đổi chất lượng sau phản ứng hoá học xảy Chất xúc tác có