ra trên bề mặt của cả hai điện cực. Sau khi phản ứng ổn định, dòng điện duy trì ở xung quanh hai điện cực khoảng 2,2 - 2,4 A. Thời gian cho phản ứng là 30 phút. Kết thúc quá trình điện phân, dung dịch điện ly chứa vật liệu được để nguội đến nhiệt độ phòng. Vật liệu tồn tại trong dung dich điện ly được lọc chân không qua màng lọc PVDF (kích thước trung bình lỗ: 0,2mm), sau đó được rửa sạch bằng nước cất 2 lần nhiều lần và sấy khô ở 80°C trong tủ sấy chân không trong 72 giờ. Sau khi tách khỏi màng lọc PVDF, bột trên được đem ủ lần lượt tại các nhiệt độ: 150oC; 300oC; 450oC; 750oC trong 1 giờ, thời gian nâng nhiệt là 5oC/phút. Vật liệu TiO2 thu được sau các quá trình trên được bảo quản trong tủ chống ẩm (độ ẩm 45%, nhiệt độ 25°C) cho đến khi cần sử dụng.
2.3. Xử lý khí NOx trong nhà bằng vật liệu TiO2 sử dụng hiệu ứng quang xúc tác tác
Việc xử lý NOx (NOx = NO, NO2) trong nhà bằng vật liệu TiO2 sử dụng hiệu ứng quang xúc tác đã được nghiên cứu rộng rãi [7, 16]. Trong các nghiên cứu, sử dụng quang xúc tác TiO2 oxi hóa NO trong điều kiện môi trường xung quanh thường được cho là theo cơ chế như sau: NOHONONO2 NO3
1. Quá trình quang xúc tác:
TiO2 + hν → TiO2* (hvbecb) (2.1) OH- (ads) + hvb→ OH* (ads) (2.2) O2 (ads)+e →O2- (ads) (2.3)
(2a). Oxi hóa bởi gốc OH*
NO (g) + OH* (ads) → HNO2 (ads) (2.4) HNO2 (ads)⇌ H+(ads) + NO2-(ads) (2.5) HNO 2(ads) + OH* (ads) → NO2 (ads) + H2O (ads) (2.6) NO2 (ads) + OH* (ads) →NO3- (ads) + H+ (ads) (2.7)
(2b). Oxi hóa NOx bởi gốc hoạt động O 2
NOx (ads) + O2(ads) →NO3 (ads) (2.8) (2c). Phản ứng với Ti-OH:
3NO2 + 2
OH + O2 → NO3+ NO +H2O (2.9) (3). Rửa HNO3 hấp phụ trền bề mặt của vật liệu bằng nước:
[HNO3] (hấp phụ) → HNO3 (dung dịch) (2.10)
Hiệu suất xử lý NO trong pha khí bằng vật liệu quang xúc tác phụ thuộc vào dạng tinh thể, kích thước tinh thể, diện tích bề mặt và hình thái của chất xúc tác quang [33, 34]. Bên cạnh đó, sự thay đổi điều kiện môi trường như nồng độ đầu vào của NO, sự hiện diện của tia cực tím, cũng ảnh hưởng nhiều đến hiệu suất xử lý NO. Hiệu suất xử lý NOx (NOx = NO, NO2) đã được nghiên cứu và có kết quả được công bố cho phản ứng oxi hóa của NO [35]. Trong khi đó NO2 là chất ô nhiễm chính trong cả không khí ngoài trời lẫn không khí trong nhà. Trong nghiên cứu này, vật liệu TiO2 chế tao được ứng dụng xử lí khí NO, NO2 bằng hiệu ứng quang xúc tác. Hình 2.2 là sơ đồ của mô hình thí nghiệm mà chúng tôi sử dụng để loại bỏ NOx bằng hiệu ứng quang xúc tác tại Phòng thí nghiệm Kiểm soát Ô nhiễm Không khí, Viện Kỹ thuật Môi trường, Đại học Quốc gia Chiao Tung, Đài Loan.
Hình 2.2: Mô hình thí nghiệm loại bỏ NOx bằng quang xúc tác
Nguồn NO2 được lấy từ bình khí ở nồng độ 445 ppm được pha loãng trong khí mang là Ar. Nồng độ của NO2 được đo liên tục bởi máy phân tích quang hóa NOx (S 5012, SIR, Tây Ban Nha), trong đó kết quả được ghi lại sau mỗi một phút và mỗi thí nghiệm tiến hành trong 20 phút.
Ban đầu nồng độ của NO2 được pha loãng bằng không khí khô và không khí ẩm bão hòa trong thiết bị trộn để thu được nồng độ NOx đầu vào là 9,75 ± 0,25 ppm và độ ẩm tương đối (RH) là 55 ± 5 %. Các nồng độ hoạt động của nó đạt được bằng cách kiểm soát lưu lượng các dòng không khí khô, không khí ẩm và dòng khí chứa NO2 (lưu lượng tổng cộng là 400 cm3/ phút). Sau đó được đưa vào thiết bị phản ứng quang hóa với thời gian lưu khí là 30 giây.
Cấu tạo thiết bị phản ứng được làm từ vật liệu Mica với kích thước bên trong là L×W×H = 46 cm×5cm×1,5cm, vật liệu xúc tác được phủ trên một tấm
kính với kích thước là L×W×H = 30cm×5cm×0,2cm. Khối lượng vật liệu quang xúc tác sử dụng cho mỗi thí nghiệm là 0,11 ± 0,01g. Nguồn ánh sáng tia cực tím được cung cấp bởi năm bóng đèn UVA (UVA-S, 10W, Sparkie, Đài Loan). Cường độ của tia cực tím đo được tại bề mặt vật liệu quang xúc tác là 1,25 mW/cm2. Trong thí nghiệm, các chất nền chứa vật liệu quang xúc tác được đặt bên trong thiết bị phản ứng và tiếp xúc với tia cực tím UVA chiếu xạ trong 30 phút trước khi bắt đầu thí nghiệm. Hệ thống làm việc trong điều kiện nhiệt độ luôn được duy trì ổn định ở 25 ± 2oC. Mỗi thí nghiệm được tiến hành trong 4 giờ.
Hiệu suất xử lý NOx được tính theo công thức:
x 2 ngoài NO 2 trong (NO NO ) (1 ) 100% (NO NO )
Việc xử lý NOx được thực hiện bằng cách sử dụng P25 và T-01 làm xúc tác quang. Trong đó vật liệu P25 là TiO2 thương mại hóa của Degussa, Đức với thành phần 70% anatase và 30% rutile. Vật liệu kí hiệu T-01 là sản phẩm TiO2 chúng tôi chế tạo bằng phương pháp điện hóa trong điều kiện ủ ở 450oC.
Chương 3
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN