.
3.2.2.Hoạt tính của xúc tác Pd-Ni/γ-Al2O3 dạng hạt
Để nghiên cứu ảnh hƣởng của kim loại Ni đến hoạt tính của xúc tác dạng hạt, hệ xúc tác Pd-Ni/γ-Al2O3 dạng hạt đƣợc thử nghiệm trên phản ứng, kết quả đƣợc đƣa ra trên hình 17.
Hình 17: Độ chuyển hoá TTCE trên xúc tác dạng hạt
Hình 17 ta thấy, khi thêm Ni vào hợp phần của xúc tác thì độ chuyển hoá của hai mẫu HN-0 (100 Pd) và HN-25 (25%Ni) cao gần bằng nhau (khoảng 75%) tuy nhiên sau 180 phút thì mẫu HN-25 vẫn giữ đƣợc hoạt tính cao hơn là mẫu HN-0. Các mẫu HN-50 (50% Ni) và HN-75 (75% Ni) có độ chuyển hoá gần bằng nhau (khoảng 60% trong thời gian 15 phút phản ứng, còn mẫu HN-100 (100% Ni) có độ chuyển hoá tƣơng đối cao (khoảng 70%) nhƣng hoạt tính của nó lại không ổn định và nhanh mất hoạt tính. Trong tất cả các mẫu xúc tác trên thì chỉ có duy nhất mẫu HN-25 là giữ đƣợc hoạt tính xúc tác cao sau 180 phút phản ứng (15-20%).
3.2.3. Hoạt tính của xúc tác Pd-Ni/γ-Al2O3 dạng bột
Tiếp đó, ta nghiên cứu ảnh hƣởng của kim loại Ni đến hoạt tính của xúc tác dạng bột, hệ xúc tác Pd-Ni/γ-Al2O3dạng bột đƣợc thử nghiệm trên phản ứng, kết quả đƣợc đƣa ra trên hình 18.
Hình 18: Độ chuyển hoá TTCE trên các dạng bột
Dựa vào đồ thị trên hình 18 ta thấy khi thêm Ni vào hợp phần xúc tác thì độ chuyển hoá cao nhất là mẫu BN-0 (100%Pd/γ-Al2O3) (khoảng 79%), các mẫu xúc tác BN-75, BN-25, BN-0 có độ chuyển hoá tƣơng đối cao và xấp xỉ bằng nhau (khoảng trên 70%), nhƣng sau 180 phút phản ứng thì mẫu BN-25 có giữ đƣợc độ chuyển hoá cao hơn các mẫu xúc tác còn lại. Mẫu BN-50 có hoạt tính xúc tác thấp nhất (khoảng gần 60%) nhƣng độ chuyển hoá lại tƣơng đối ổn định và giảm không nhiều theo thời gian phản ứng.
3.2.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của hình dạng chất mang đến hoạt tính của xúc tác Pd-Ni/γ-Al2O3
Để có thể so sánh rõ nét hơn mức độ ảnh hƣởng của hai loại γ-Al2O3 đến hoạt tính của xúc tác, kết quả nghiên cứu đƣợc so sánh trên hình 19, 20, và 21.
Hình 19 cho thấy sự khác nhau giữa hoạt tính của hai mẫu xúc tác HN-75 và BN-75 thể hiện không rõ rệt. Mẫu HN-75 tuy có hoạt tính xúc tác ban đầu hơi thấp hơn so với mẫu BN-75 nhƣng cũng vẫn duy trì đƣợc hoạt tính tƣơng đƣơng BN-75.
Hình 20: Độ chuyển hoá TTCE trên các - -50
Hình 20 chỉ ra rằng với sự có mặt của 50% Ni trong hợp phần xúc tác thì sự khác biệt giữa dạng hạt và dạng bột bắt đầu đƣợc quan sát thấy hoạt tính của hai mẫu xúc tác BN-50 và HN-50 chênh lệch nhau không đáng kể, nhƣng BN-50 thể hiện hoạt tính xúc tác tƣơng đối ổn định hơn so với mẫu HN-50.
Còn với sự có mặt của 25% Ni trong xúc tác, hình 21 chỉ ra rằng sự khác biệt giữa hai mẫu xúc tác HN-25 và BN-25 là rất rõ rệt. Hoạt tính của hai mẫu HN- 25 và BN-25 chênh lệch khảng 10-15% trong quá trình phản ứng và nhìn chung mẫu HN-25 thể hiện hoạt tính cao hơn so với mẫu BN-25.
Nhƣ vậy, một lần nữa có thể khẳng định 25% Ni trong hợp phần xúc tác là phù hợp để bảo vệ xúc tác khỏi ngộ độc, tăng độ phân tán Pd và duy trì hoạt tính xúc tác. Và dạng hạt thể hiện hiệu ứng này tốt hơn so với dạng bột.
KẾT LUẬN
Qua thời gian nghiên cứu xử lý hợp chất clo hữu cơ trên xúc tác sử dụng γ- Al2O3 làm chất mang, em có thể rút ra một số kết luận sau:
1. Việc đƣa các kim loại lên chất mang γ-Al2O3 theo phƣơng pháp ngâm tẩm ở điều kiện thƣờng không làm ảnh hƣởng lớn tới cấu trúc đặc trƣng vật liệu mao quản trung bình của chất mang này dù là dạng bột hay dạng hạt.
2. Độ phân tán Pd trên chất mang tăng khi có mặt kim loại thứ hai là Ni -
.
3. Việc đƣa kim loại thứ hai là Ni vào hợp phần xúc tác Pd/γ-Al2O3 không làm tăng đƣợc hoạt tính xúc tác nhƣng giúp duy trì khả năng hoạt động của xúc tác ở những mức độ nhất định tùy thuộc hàm lƣợng kim loại Ni có trong xúc tác.
4. Tr
. Tuy nhiên, sự có mặt của 25% Ni đã cải thiện đáng kể khả năng duy trì hoạt tính của xúc tác dạng hạt.
Trên đây mới chỉ là những kết quả nghiên cứu bƣớc đầu về ảnh hƣởng của kim loại dạng sử dụng xúc tác (hạt, bột) tới hoạt tính xúc tác của Pd/γ- Al2O3 cho phản ứng HDC TTCE. Tuy nhiên những kết quả đạt đƣợc mở ra triển
vọng duy bổ sung thứ hai,
bổ sung kim loại khác cũng nhƣ thay đổi dạng sử dụng của mang. Các nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào nghiên cứu sâu hơn ảnh hƣởng của hai yếu tố này đến hoạt tính của xúc tác cho phản ứng HDC hợp chất hữu cơ chứa clo nhằm tìm ra hợp phần tối ƣu để đƣa vào sử dụng trong thực tế.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyen Hong Lien, Chu Thi Hai Nam (2009). Study on the synthesis of Pd/Al2O3 as a catalyst for the treatment of chlorinated organic compounds. Tạp chí Hoá học, Tập 47 (Số 2A), trang 432-439.
2. Nguyen Hong Lien, Nguyen Anh Duc (2008). Application of activated carbon as a catalyst support for hydrodechlorination of chlorinated organic compounds. Tạp chí Hoá học, Tập 46 (Số 5A), trang 412-416.
3. http://www.worldchlorine.com - World Chlorine Council. 4. http://www.epa.gov - US Enviromental Protection Agency.
5. http://www.eurochlor.org - Scope of the EuroChlor Risk Assessment Programme - Tetrachloroethylene.
6. http://www.tecnon.co.uk - Tecnon OrbiChem – Chlorine Market Report 2005.
7. http://ec.europa.eu - Chlorine Industry Review 2007-2008.
8. http://ec.europa.eu - Environment,consumers and health protection reviews, 1995.
9. http://ec.europa.eu - Euro chlor risk assessment for the Marine Environment, June 2002.
10. Stéphanie Lambert , Benoˆıt Heinrichs , Alain Brasseur , André Rulmont , Jean-Paul Pirard. Determination of surface composition of alloy nanoparticles and relationships with catalytic activity in Pd–Cu/SiO2 cogelled xerogel catalysts. Applied Catalysis A: General 270 (2004) 201–208.
11. EPA (2008), Toxicological Review of Tetrachloroethylene (Perchloroethylene). CAS No. 127-18-4.
12. Salvador Ordóñez, Fernando V. Díez & Herminio Sastre. Characterisation of the deactivation of platinum and palladium supported on activated carbon
13. J.R. González Velasco, A. Aranzabal, R. López Fonseca, R. Ferret & J.A. González-Marcos, Enhancement of the catalytic oxidation of hydrogen-lean chlorinated VOCs in the presence of hydrogen-supplying compounds. Appl. Catal. B: Envi. 24 (2000) 33–43.
14. S. Ordóñez, H. Sastre, F.V. D´ıez. Catalytic hydrodechlorination of tetrachloroethylene over red mud. Journal of Hazardous Materials B81 (2001) 103–114.
15. Review of scientific literature on microbial dechlorination and chlorination of key chlorinated compounds, 13th Quarterly Report, 1st Quarter Year 2004 Report prepared for EUROCHLOR.
16. Ozer Orbay, Song Gao, Brian Barbaris, Erik Rupp, A. Eduardo Saéz, Robert G. Arnold & Eric A. Betterton, Catalytic dechlorination of gas-phase perchloroethylene under mixed redox conditions. Appl. Catal. B: Envi. 79 (2008) 43–52.
17. Salvador Ordóñez, Herminio Sastre, Fernando V. D´ıez.
Hydrodechlorination of aliphatic organochlorinated compounds over commercial hydrogenation catalysts. Appl. Catal. B: Envi. 25 (2000) 49–58. 18. Bruce E. Leach, Applied Industrial Catalysis, Vol. 3, Academic Press, 1984. 19. http://www.wikipedia.org.
20. Nguyễn Hàn Long , Luận án Tiến Sĩ Hóa học. Nghiên cứu chế tạo xúc tác cho quá trình isome hóa n-hexan (2009).
21. Marjolein L. Toebes, Jos A. van Dillen, Krijn P. de Jong, Synthesis of supported palladium catalysts, Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 173 (2001) 75–98.
22. N. Chen, R.M. Rioux, F.H. Ribeiro, Hydrodechlorination reactions of 2- chloro-1,1,1,2-tetrafluoroethane and chloroethane in H2 and D2 on Pd catalysts, Appl. Catal. A: Gen. 271 (2004) 85–94.
23. Luisa Ma. Gómez-Sainero, Xosé L. Seoane, Adolfo Arcoya,
catalyst: kinetic and mechanistic studies. Appl. Catal. B: Envi. 53 (2004) 101– 110.
24. Nguyễn Đình Triệu (2001), Bài tập và thực tập các phương pháp phổ, Nhà xuất bản ĐH Quốc gia Hà Nội.
25. Anderson J.R. & Pratt K.C. (1985), Introduction to characterization and testing of catalysts, Academic Press, Australia.
26. Farrauto R.J & Bartholomew C.H. (1997), Fundamentals of industrial catalytic processes, Blackie Academic & Professional, Tokyo.
27. Henry Gong, Elemental Analyses by ICP-AES, Materials Research Institute, PennState University.
28. Elena López, Salvador Ordóñez & Fernando V.Díez (2006), Deactivation of a Pd/Al2O3 catalyst used in hydrodechlorination reactions: Influence of the nature of organochlorinated compound and hydrogen chloride, Appl. Catal. B: Envi. 62 (2006) 57-65.