c. Giản đồ phổ TPD-O (khử hấp phụ oxi theo chương trình nhiệt độ Temperature Programmed Desorption of Oxygen)
3.2.2. Động học phản ứng oxi hóa xúc tác bề mặt
Theo sự hiểu biết của chúng tôi, việc nghiên cứu động học phản ứng oxi hóa xúc tác bề mặt trên vật liệu hấp phụ-xúc tác còn rất hạn chế. Trong nghiên cứu này, việc thành lập phương trình động học phản ứng:
(Xylen)HP + (O2)HP → CO2 + H2O Được thực hiện dựa vào phương trình:
rpu = . = . (34)
Trong đó :
dmx: lượng xylen đã chuyển hóa (mmol)
gxt :lượng vật liệu hấp phụ-xúc tác đã dùng (g) dt: khoảng thời gian phản ứng (phút)
m,n: Bậc phản ứng theo xylen và oxy tương ứng k : hằng số tốc độ phản ứng
[X]HP: lượng xylen hấp phụ còn lại sau phản ứng(mmol/g) [O2]HP: lượng oxy hấp phụ (mmol/g)
Giả thiết rằng, [O2]HP khá lớn so với lượng xylen tham gia phản ứng (do O2 liên tục được đưa vào hệ), do đó xem [O2]HP = const. Đặt k’= k. = const
Từ (34) suy ra:
rpu = k’. (35)
Các giá trị [X]HP được xác định bằng thực nghiệm tại các thời gian phản ứng oxi hóa khác nhau bằng kỹ thuật khử hấp phụ bởi N2.
Các thực nghiệm xác định lượng xylen [X]HP tại các thời gian t phản ứng oxi hóa khác nhau được thực hiện như sau:
- Thực nghiệm 1: Hấp phụ xylen trên vật liệu CoOx/AC ở nhiệt độ nghiên cứu nhất định trong một khoảng thời gian nhất định (80 -100 phút) để tạo ra lượng xylen hấp phụ ban đầu. Lượng xylen hấp phụ (mmol/g) được xác định nhờ kỹ thuật khử hấp phụ bằng N2 theo đầu đo FID của sắc kí khí). Lượng xylen này chính là giá trị [X]HP ở t = 0 phút.
- Thực nghiệm 2: Hấp phụ xylen trên vật liệu CoOx/AC ở nhiệt độ nghiên cứu nhất định trong một khoảng thời gian nhất định (80-100 phút) để tạo ra lượng xylen hấp phụ ban đầu. Sau đó, chuyển dòng khí mang N2 thành dòng không khí (20% O2) trong thời gian phản ứng oxi hóa 10 phút. Tiếp theo lại dùng dòng khí N2 để khử hấp phụ lượng xylen còn lại sau phản ứng. Lượng xylen còn lại sau quá trình khử hấp phụ chính là giá trị [X]HP ở t =10 phút.
Lặp lại thí nghiệm 2 như trên, nhưng tiến hành oxi hóa ở các thời gian khác nhau dao động từ 15- 40 phút.
Hình 3.11 trình bày các kết quả nhận được khi tiến hành thí nghiệm 1 và thí nghiệm 2 ở 2000C .
Hinh 3.11 .Đương cong hấp phụ và oxi hóa xylen đã hấp phụ tại các thời gian oxi hóa khác nhau
Hình 3.12. Mối quan hệ giữa lượng xylen (mmol/g) còn lại sau oxi hóa tại thời gian oxi hóa khác nhau
Từ hình 3.11, có thể xác định lượng xylen [X]HP tại các thời gian oxi hóa khác nhau.
Mối quan hệ giữa lượng xylen [X]HP tại các thời gian oxi hóa khác nhau được trình bày trên hình 3.12. Từ hình 3.12 có thể xác định được tốc độ phản ứng tại các thời gian t khác nhau nhờ phương pháp tiếp tuyến. Kết quả được đưa ra trong bảng 3.5
Bảng 3.5. Kết quả thực nghiệm xác định tốc độ phản ứng