II. 1.3 ứng dụng của zeolitX, P
4.Ảnh hưỏng của lưu lưọng dòng tói khảnăng hấpphụ củahỗn họp Y-AI2O 3 zeolit X.P
1 0,8
2 1,2
3 1,6
4 2,0
Tỷ lệ % xylen trong dòng ra tại các lưu lưọng dòng khác nhau
Lưu lưọng 0,8 ml/s Lưu lưọng 1,2 ml/s Lưu lượng 1,6 ml/s Lưu lượng 1,6 ml/s
Thời gian (phút) Tỷ lệ % xylen Thời gian (phút) Tỷ lệ % xylen Thời gian (phút) Tỷ lệ % xylen Thời gian (phút) Tỷ lệ % xylen 5 16.11176 5 14.21451 5 4.378989 5 13.89618 15 55.1529 15 24.95287 15 10.44966 15 48.53507 30 91.32915 30 53.05995 25 19.54111 30 61.14984 45 91.41872 50 79.06037 40 28.4707 40 71.50631 60 92.1061 72 98.6567 65 73.14668 50 82.93684 75 98.279 100 99.67921 80 98.1298 65 95.26514 - - 130 99.47551 95 99.59553 80 98.81281 - - 160 14.21451 - - 95 99.21235
Nghiên cứu khả năng hấp phụ VOCs của hỗn hợp y- Al2O3-zeolitX.P1
Hình 22. Kết quả hấp phụ độngxylen tại 30°c, 40°c, 60°c, 80°c
Các đường cong trên thể hiện tỷ lệ phần trăm thể tích xylen trong dòng sau khi hấp phụ lần lưọt ở bốn nhiệt độ 80°c, 60°c, 40°c, 30°c.
• Tại nhiệt độ hấp phụ 80°c, lượng xylen trong dòng ra đạt tới 62,3% sau 6 phút hấp phụ. Điều đó cho thấy tại nhiệt độ này, khả năng hấp phụ xylen của hỗn họp y- Al203-zeolit X.Pi rất thấp. Sau khoảng 90 phút, lưọng xylen trong dòng ra đạt tối đa,
mẫu hỗn họp y-Al203-zeolit X.Pi không còn hấp phụ thêm xylen nữa.
• Tại 60°c, lượng xylen trong dòng ra là khoảng 17,5% sau 5 phút hấp phụ, và hàm lượng xylen bị hấp phụ trên hỗn hợp y-Al203-zeolit X.Pi đã tăng cao hon so với ở
80°c, tuy nhiên mẫu này cũng nhanh chóng đạt bão hòa sau 30 phút hấp phụ.
• Tại 30°c (có thể coi như nhiệt độ thường) lượng xylen bị hấp phụ gần như hoàn toàn trong khoảng 45 phút đầu. Dòng ra cho thấy hàm lượng xylen không đáng kể trong khoảng thời gian này. Sau 210 phút, lượng xylen bị hấp phụ đạt bão hòa. Hầu như không có sự chênh lệch đáng kể về tỷ lệ phần trăm xylen trong dòng ra khi thực hiện hấp phụ tại 30°c và 40°c.
Hàm lưọng xylen bị hấp phụ trên hỗn họp y-Al203-zeolit X.Pi đạt giá trị cao nhất
khi thực hiện tại nhiệt độ 30°c - 40°c, và giảm dần khi tăng nhiệt độ. Điều này hoàn toàn phù họp với lý thuyết hấp phụ: quá trình hấp phụ xảy ra kèm theo sự tỏa nhiệt nhẹ, vì thế
47
Nghiên cứu khả năng hấp phụ VOCs của hỗn hợp y- Al2O3-zeolitX.P1
có quá trình nhả hấp xảy ra đồng thời, vì thế lượng chất bị hấp phụ sẽ giảm mạnh, có thể thấy rất rõ điều này trên đồ thị hình 17: tại nhiệt độ hấp phụ 80°c, sau 5 phút đầu tiên mà chỉ có 47,7% xylen trong dòng bị hấp phụ, trong khi đó, tại 30°c - 40°c, toàn bộ lượng xylen trong dòng đã bị hấp phụ hoàn toàn trong 60 phút đầu.Vậy tại nhiệt độ 30°C-40°C là tối ưu.
4. Ảnh hưỏng của lưu lưọng dòng tói khả năng hấp phụ của hỗn họp Y-AI2O3-zeolit X.Pi zeolit X.Pi
Lưu lượng dòng khí mang là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng tới khả năng hấp phụ lên bề mặt của hỗn họp Ỵ-Al203-zeolit X.P]
Để so sánh sự ảnh hưởng của tốc độ dòng khí mang phân tử chất hấp phụ tói khả năng hấp phụ của xylen trên bề mặt hỗn họp y-Al203-zeolit X.Pi , nghiên cứu được tiến hành với 4 mẫu hỗn họp y-Al203-zeolit X.Pi hấp phụ xylen trong dòng khí mang với
các lưu lượng khác nhau.
Bảng 10. Mâu hôn hợp y-Al2O3-zeolitX.P1 hấp phụ trong dòng khí mang với vận
Ket quả hấp phụ được trình bày trong bảng 11.
Bảng 11. Ket quả hấp phụ được thực với dòng khí mang có vận tốc khác nhau
Nghiên cứu khả năng hấp phụ VOCs của hỗn hợp y- Al2O3-zeolitX.P1
Từ các số liệu hấp phụ trên ta sẽ xây dựng được đường cong thể hiện tỷ lệ % hàm lượng xylen trong dòng ra như trên hình 23.
Hình 23. Tỷ lệ phần trămxylen bị hấp phụ trên hỗn hợp y-AỈ203-zeolit X.PỊ thực hiện trong dòng khỉ mang tại các lưu lượng khác nhau
Từ các đồ thị trên ta thấy: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
• Khi thực hiện hấp phụ tại lưu lượng 0,8 ml/s, khả năng hấp phụ xylen rất kém, nó nhanh chóng đạt bão hòa sau 35 phút hấp phụ.
• Tại lưu lượng dòng 1,2 ml/s, khả năng hấp phụ xylen của hỗn họp y-Al203-zeolit X.P] đã tăng lên đáng kể, sau 40 phút đầu lượng xylen bị hấp phụ vẫn đạt khoảng 30%, và đạt bão hòa sau 75 phút.
• Tiếp tục tăng lưu lượng dòng lên 1,6 ml/s, ta thấy khả năng hấp phụ của hỗn hợp y-Al203-zeolit X.P] tăng lên rõ rệt, sau 40 phút tỷ lệ xylen bị hấp phụ vẫn đạt trên 72%, và duy trì khả năng hấp phụ cao trong khoảng thời gian dài, đạt bão hòa sau 80 phút hấp phụ.
• Tiến hành hấp phụ với lưu lượng dòng khí mang 2,0 ml/s, tỷ lệ xylen bị hấp phụ đã giảm đáng kể, chỉ còn đạt gần 30% sau 40 phút hấp phụ và tiếp tục giảm cho tới khi đạt bão hòa sau 80 phút hấp phụ.
Thòi gian Mầu Ỵ-AI2O3 Thòi gian hôn hợp y- Al203-zeólit X.Pi 5 0.62 5 0.033 15 0.28 15 0.23 30 0.08 25 0.34 40 0.03 35 0.57 50 1.94 45 1.01 60 7.40 55 1.38 70 16.96 70 2.13 80 31.14 85 1.66 90 51.88 100 5.84 100 62.34 115 15.62 120 72.02 130 30.64 145 77.92 145 26.22 160 67.09 160 46.13 180 81.27 175 60.19 190 78.00 — — 210 91.73 — — 230 100.00
Nghiên cứu khả năng hấp phụ VOCs của hỗn hợp y- Al2O3-zeolitX.P1
Hình 24. So sánh tỷ lệ % xylen trong dòng ra sau 30 phút hấp phụ tại các lưu lượng dòng khí khác nhau
Đường cong so sánh tỷ lệ % xylen trong dòng ra sau 30 phút hấp phụ là đường cong dạng parabol, đỉnh parabol tại 1,6 (ml/s), như vậy ta có thể kết luận: với điều kiện hấp phụ đã thực hiện trong nghiên cứu, lưu lượng dòng 1,6 ml/s là tối ưu. Giải thích cho kết quả này, hãy chú ý tói đặc điểm của quá trình hấp phụ vật lý, đây là quá trình hấp phụ thuận nghịch, quá trình hấp phụ luôn xảy ra đồng thời với quá trình nhả hấp. Khi lưu lượng dòng lớn sẽ làm tăng động lực của quá trình nhả hấp, vì sự khuấy động mạnh trên bề mặt do vận tốc lớn của dòng khí sẽ cuốn các phân tử xylen đã bị hấp phụ ra khỏi bề mặt nhôm, làm giảm lượng xylen bị hấp phụ. Mặt khác, dòng khí có vận tốc lớn cũng cản trở quá trình hấp phụ, vì trong quá trình hấp phụ vật lý không có sự tạo thành các liên kết hóa học bền vững, mà chỉ có sự tương tác yếu (lực hút Vander Waals) giữa phân tử chất bị hấp phụ với các electron của hỗn hợp y-Al203-zeolit X.Pi, nên vận tốc dòng lớn sẽ
làm cho các liên kết kém bền vững này bị phá vỡ, lượng xylen hấp phụ cũng giảm theo. Khi lưu lượng dòng quá nhỏ, khả năng khuếch tán của các phân tử xylen trong dòng sẽ chậm nên lượng xylen bị hấp phụ trên bề mặt hỗn họp y-Al203-zeolit X.Pi cũng giảm theo.
50
Nghiên cứu khả năng hấp phụ VOCs của hỗn hợp y- Al2O3-zeolitX.P1
5. So sánh khả năng hấp phụ của Y-AI2O3 vói hỗn họp Ỵ-Al203-zeolit X.P|
Mầu nhôm ôxít và hỗn hợp y-Al203-zeolit X.Pi cùng được đem nghiên cứu khả năng
hấp phụ động xylen trong dòng ở điều kiện nhiệt độ 40°c, lưu lượng dòng 1,6 ml/s. Kết quả thu được như trên bảng 12.
Nghiên cứu khả năng hấp phụ VOCs của hỗn hợp y- Al2O3-zeolitX.P1
Từ số liệu hấp phụ trên, ta xây dựng đường cong tỷ lệ % xylen trong dòng ra như trên hình 25.
Hình 25. Tỷ lệ % xylen trong dòng ra khỉ thực hiện hấp phụ động trên mẫu nhôm ôxỉt và hỗn hợp ỵ-ẢỈ203-zeoỉit x.p 1
Mầul: hỗn hợp y-Al203-zeolit X.Pi Mầu 2: Mầu Y-AI2O3
Trên đồ thị, ta thấy với mẫu 1, trong vòng 80 phút đầu, lượng xylen bị hấp phụ hoàn toàn, tỷ lệ phần trăm hàm lượng xylen trong dòng ra đạt xấp xỉ 0%, hàm lượng xylen bị hấp phụ giảm chậm và đạt bão hòa sau 250 phút hấp phụ. Với mẫu 2, lượng xylen cũng bị hấp phụ hoàn toàn trong 50 phút đầu, sau đó lượng xylen bị hấp phụ giảm nhanh và đạt bão hòa sau 170 phút hấp phụ.
Như vậy, cả hai kết quả hấp phụ động và hấp phụ tĩnh đều cho thấy mẫu 1 có khả năng hấp phụ xylen mạnh hon mẫu 2.Thời gian hấp phụ cực đại dài hon mẫu 2( 90 phút so với 50 phút). Nguyên nhân là do mẫu 1 chứa zeolit X,Pj có các mao quản nhỏ hon, diện tích bề mặt lớn hon nên khả năng hấp phụ lớn hon mẫu 2 chỉ chứa Y-AI2O3.