1.5. NHỮNG NGHIÊN CỨU PHÂN HỦY PCBS
1.5.1. Phân hủy PCBs bằng xúc tác oxit kim loại
Các hợp chất clo hữu cơ có độc tính cao được tổng hợp và sử dụng trong quá khứ vẫn còn tồn lưu trong môi trường gây nên những hậu quả nghiêm trọng, vì vậy đã có nhiều nhà nghiên cứu xây dựng các công nghệ loại bỏ các hợp chất này. Có thể kể đến một số phương pháp sau: khử bằng chất
khử mạnh như H2 (phản ứng penton), hấp phụ bằng than hoạt tính, quang oxy hoá và thiêu đốt kết hợp xúc tác. Trong các phương pháp này, phương pháp xúc tác oxy hố tỏ ra là phương pháp có hiệu quả cả về mặt cơng nghệ và tính kinh tế.
Các hợp chất clo hữu cơ như hexacloxiclohexan (HCH), PCBs, clobenzen và diclodiphenyltricloetan là những hợp chất có mặt ở nhiều nơi trên thế giới. Mặc dù hầu hết các hợp chất clo hữu cơ phát tán vào mơi trường khơng khí tồn tại ở dạng khí và có thời gian bán huỷ ngắn, một lượng khác lại phát tán vào khơng khí và chiếm chỗ ở tầng khí quyển cao hơn gây nên những ảnh hưởng có hại lâu dài đối với tầng khí quyển này (ví dụ cloflocacbon).
Trong các phương pháp xử lý các hợp chất clo hữu cơ, chỉ có phương pháp thiêu đốt ở vùng nhiệt độ cao là được sử dụng phổ biến hơn cả. 99,99 % 2,4,5-triclophenoxyaxetic axit đã được chuyển hoá khi thiêu hủy ở vùng nhiệt độ cao (900-1.200oC) [38]. Tuy nhiên, sản phẩm phụ của quá trình thiêu hủy các hợp chất clo hữu cơ ở nhiệt độ cao đã được báo cáo là có sinh ra PCDD và PCDF và cũng tiêu thụ một lượng lớn năng lượng. Do đó phương pháp oxy hoá nhiệt trên các hệ xúc tác thực hiện ở nhiệt độ thấp hơn và sử dụng ít nhiên liệu hơn đang được nghiên cứu áp dụng. Để loại bỏ hoặc làm giảm các hợp chất clo hữu cơ độc phát thải vào mơi trường thì việc sử dụng các xúc tác trong phân huỷ các hợp chất này là giải pháp hữu hiệu nhất. Tuy nhiên, do quá trình xúc tác oxy hoá thường sinh ra các chất có tính ăn mịn cao và dễ dàng phản ứng với các kim loại và oxit kim loại (điển hình là HCl) nên các nghiên cứu này cũng kèm theo nghiên cứu về sự giảm hoạt tính của xúc tác.
Seiichiro Imamura [38] đã tiến hành nghiên cứu khả năng xử lý 1,2- dicloetan trên cơ sở các xúc tác MgO, CaO, Cr2O3, CuO, CeO2, TiO2/SiO2. Kết quả nghiên cứu cho thấy các hệ xúc tác đơn oxit và xúc tác oxit tẩm trên
chất mang đều có khả năng chuyển hố 1,2-dicloetan thành sản phẩm oxy hố hồn tồn với hiệu suất đạt trên 60% ở nhiệt độ xử lý cao hơn 400oC.
Các nghiên cứu xử lý các hợp chất clo hữu cơ thơm đa vòng, bioxit và dibenzo bằng phương pháp xúc tác oxy hoá đã được quan tâm từ rất sớm. Trong số các nghiên cứu này, các hệ xúc tác Pd-Fe, Cu2O, CuO được sử dụng nhiều hơn cả. Các kết quả nghiên cứu của R. Weber và cộng sự [59] cho thấy các xúc tác đồng oxit có khả năng xử lý tốt các hợp chất clo hữu cơ, thậm chí cả các hợp chất có độc tính cao như PCDD và PCDF.
Trong hầu hết các nghiên cứu xử lý các hợp chất clo hữu cơ bằng xúc tác oxy hoá đều bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố như tính chất hố lý của vật liệu xúc tác, nồng độ chất phản ứng, môi trường phản ứng và thời gian phản ứng. Chính vì vậy các hướng cải tiến xúc tác kim loại quý và sử dụng xúc tác oxit kim loại chuyển tiếp đã và đang được áp dụng rộng rãi.