Mẫu F1MB F2MB
SBET (m2/g) 91,38 168,18 Thể tích lỗ xốp (cm3
/g) 0,36 0,58 Kích thước lỗ xốp trung bình(Å) 160,21 131,35
Số liệu trong bảng cho thấy diện tích bề mặt của mẫu F2MB được bằng phương pháp kết tủa trực tiếp cao hơn đáng kể (thể tích xốp và kích thước mao quan trung bình cũng tăng/,giảm tương ứng) so với mẫu F1MB tạo thành bằng phương pháp trộn cơ học. Đây là yếu tố rất quan trọng với một vật liệu xúc tác. Kết quả này cũng phù hợp với quan sát từ ảnh SEM. Mẫu F2MB chứa các hạt với kích thước rất nhỏ so với mẫu F1MB, nên diện tích bề mặt cao hơn nhiều.
Kết luận về quá trình tổng hợp vật liệu Fe/MgO/bentonit:
Đã tổng hợp được vật liệu nanocomposit Fe/MgO/bentonite bằng phương pháp trộn cơ học giữa Fe/bentonite với Fe/MgO và bằng phương pháp kết tủa từ muối FeCl3 trong sự có mặt của MgO và bentonite biến tính.
Các vật liệu tổng hợp được chứa oxit sắt ở dạng α-Fe2O3 với kích thước hạt rất nhỏ và diện tích bề mặt khá lớn, đặc biệt mẫu tổng hợp bằng phương pháp kết tủa có diện tích bề mặt tới trên 160m2/g, thể tích lỗ xốp cũng khá lớn. Đặc trưng xốp là yếu tố rất quan trọng với mục đích làm vật liệu oxy hóa hấp phụ xử lý khí H2S.
3.2. Xác định hiệu quả xử lý H2S của vật liệu nano composite Fe/MgO/bentonit sử dụng công nghệ khô.
Quá trình loại bỏ H2S bằng vật liệu nanocomposit Fe/MgO/bentonit (F2MB) trong q trình rắn- khí (q trình khơ) là q trình hấp phụ rắn- khí. Hấp phụ là một q trình loại bỏ các hợp chất khơng mong muốn trong dịng khí bằng cách cho dịng khí đi qua một cột chứa vật liệu hấp phụ rắn. Ở đây chất hấp phụ là vật liệu F2MB và chất bị hấp phụ là H2S. Tại đây diễn ra phản ứng H2S với α-Fe2O3, hình thành sunfua sắt Fe2S3 khơng hịa tan và bị giữ lại
trên bề mặt vật liệu. Sự tương tác giữa chất hấp phụ F2MB và chất bị hấp phụ H2S, dẫn tới sự hình thành liên kết hóa học Fe-S nên có thể kết luận đây là quá trình hấp phụ hóa học. Phương trình phản ứng như sau [12, 37, 41]:
Fe2O3 + 3H2S → Fe2S3 + 3H2O
Bởi vì hiện tượng hấp phụ liên quan đến việc hút các phân tử khí lên bề mặt các vật liệu hấp phụ nên khả năng hấp phụ là tỉ lệ thuận với diện tích bề mặt của chất hấp phụ. Khi dịng khí chứa H2S di chuyển qua lớp vật liệu hấp phụ F2MB sẽ xảy ra quá trình hấp phụ, một phần H2S bị giữ lại trong tầng vật liệu hấp phụ F2MB có vị trí tiếp xúc gần nhất với dịng khí, một phần tiếp tục dịch chuyển sâu vào các tầng vật liệu hấp phụ tiếp theo. H2S tồn tại cả trong
pha rắn và pha động. Trong pha động ta nhận thấy nồng độ H2S cao ở phía dưới cột và giảm đi khi lên phía đầu cột vật liệu (dịng khí chứa H2S được đưa từ dưới lên), nó tạo ra một dải phân bố nồng độ, do hai quá trình đồng thời diễn ra là H2S được liên tục vận chuyển vào và quá trình hấp phụ H2S lên vật liệu hấp phụ F2MB cũng luôn tiếp diễn một khi chất hấp phụ chưa bão hòa. Khi thời gian tăng lên, dải nồng độ tiếp tục tiến sâu vào tầng chất bị hấp phụ và có hình ảnh phân bố nồng độ H2S theo chiều dài và lặp đi lặp lại tạo cảm giác là giải nồng độ dịch chuyển theo kiểu tịnh tiến như “làn sóng” [11,13].
3.2.1. Khả năng xử lý H2S của vật liệu Fe/MgO/bentonite
Thí nghiệm được tiến hành trong điều kiện: khối lượng vật liệu F2MB
150g, chiều cao lớp vật liệu là 22cm. Lưu lượng khí đầu vào 0,7l/m3, có nồng độ H2S khoảng 5000ppm. Dung lượng xử lý H2S của vật liệu được tính cho đến
khi nồng độ H2S trong khí đầu ra đạt 50ppm.