49
Bảng 3.2 Kết quả phân tích EDX thành phần các nguyên tố trong mẫu xúc tác MnCoCe/AC
Tên nguyên tố % Khối
lượng theo lý thuyết % Khối lượng theo EDX % Nguyên tử C 80,00 21,91 45,52 K 1,72 1,10 O 5,46 18,93 29,53 Ce 0,63 2,57 0,46 Mn 1,31 4,68 2,12 Co 12,60 50,19 21,26
Tỷ lệ mol Mn : Co:Ce = 1:9:0,19 Tỷ lệ mol Mn : Co : Ce = 1:10:0,21 % KL oxit Mn, Co, Ce/AC = 20% % KL oxit Mn, Co, Ce/AC = 76,37%
Kết quả cho thấy xuất hiện đầy đủ các nguyên tố Mn, Co, Ce của oxit kim loại cũng như các nguyên tố có trong chất mang than hoạt tính như C, K. Hàm lượng các nguyên tố xác định theo kết quả EDX của các mẫu chênh lệch so với lý thuyết khá nhiều do than hoạt tính khi nung bị cháy mất 1 phần dẫn đến hàm lượng tổng của than hoạt tính giảm đi và hàm lượng các nguyên tố khác tăng lên. Tỉ lệ Mn/Co/Ce trong trường hợp này khá gần với tính tốn lý thuyết chứng tỏ Mn, Co, Ce đã được đưa lên chất mang khá đồng đều.
Kết quả đo hấp phụ nhả hấp phụ đẳng nhiệt N2 (BET)
Để hiểu rõ hơn sự thay đổi về cấu trúc của vật liệu, ta tiến hành xác định hình dạng mao quản và diện tích bề mặt mẫu bằng phương pháp đo hấp thụ đẳng nhiệt nitơ và phân bố kích thước mao quản. Kết quả được trình bày ở Hình 3.8
Hình 3.8(a) biểu diễn đường đẳng nhiệt hấp phụ - nhả hấp của xúc tác MnCoCe/AC. Đường đẳng nhiệt hấp phụ - nhả hấp phụ của xúc tác này thuộc loại thứ IV (phân loại theo IUPAC) đặc trưng cho vật liệu mao quản trung bình và có diện tích bề mặt BET đo được là khá lớn là 537 m2/g thuận lợi cho khả năng hấp phụ cũng như oxy hóa benzen.
50
(a) (b)
Hình 3.8 Đường đẳng nhiệt Hấp phụ - Nhả hấp phụ N2 (a) và phân bố mao quản (b) của mẫu MnCoCe/AC
Đường cong hấp phụ và giải hấp phụ nitơ khơng trùng nhau và tạo nên vịng trễ, tại giá trị áp suất tương đối P/P0=0,45 có sự ngưng tụ mao quản. Vịng trễ này thuộc dạng vịng trễ loại H4 (theo phân loại IUPAC) có dạng mao quản cổ chai. Đối với mẫu xúc tác MnCoCe/AC có mao quản phân bố trong khoảng hẹp tập trung ở 42 Å.
Bảng 3.3 Diện tích bề mặt riêng và đường kính mao quản trung bình của các mẫu xúc tác
STT Tên mẫu xúc tác Ký hiệu SBET
(m2/g) Dpore (Å)
1 MnO2-Co3O4-CeO2/Than hoạt
tính MnCoCe/AC 537,0 35,6
2 MnO2-CuO (2:1)/Cordierite MnCuOx-Cor21 9.66 -
3.2 Nghiên cứu hoạt tính và độ bền của các xúc tác
Nghiên cứu q trình oxy hố hồn tồn benzen khi sử dụng hệ
xúc tác MnCuOx-Cor theo nhiệt độ
Để khảo sát khả năng xử lý oxy hóa hồn tồn benzen trong điều kiện dịng khơng có H2S của xúc hệ xúc tác MnCuOx-Cor một loạt các thí nghiệm đã được tiến hành.
Dịng khí chứa 10000 ppm benzen với tỉ lệ O2/N2 là 2/3 có lưu lượng tổng cộng là 50 ml/phút đi vào cột xúc tác ở các nhiệt độ khác nhau từ nhiệt độ phịng lên đến nhiệt độ oxy hóa hồn tồn benzen thành CO2, bước nhảy 50ºC: 100, 150, 200, 250, 300, 350ºC, 400oC Thực hiện với các xúc tác MnCuOx-Cor21, MnCuOx- Cor11, MnCuOx-Cor12, MnO2-Cor, CuO-Cor.
51
Khả năng xử lý benzen của cả năm xúc tác được nghiên cứu và ghi lại được thống kê ở Bảng 3.4 và ở đồ thị Hình 3.9.
Bảng 3.4 Độ chuyển hố benzen theo nhiệt độ của các mẫu xúc tác
Nhiệt độ
(ºC) Độ chuyển hóa benzen (%)
MnCuOx- Cor21 MnCuOx- Cor11 MnCuOx- Cor12 MnO2- Cor CuO-Cor 150 10.7 15.71 17,72 15.575 15.82 200 9.76 12.03 22.6 20.51 23.4 250 57.28 16.33 21.44 42.36 13.77 300 100 23.76 19.82 76.75 17.66 350 100 64.89 50.02 100 44.59 400 100 100 65.92 100 51.39