Đang tải... (xem toàn văn)
Tổng hợp và nghiên cứu hoạt tính của xúc tác ba chức năng trên cơ sở hỗn hợp oxit kim loại để xử lý khí thải động cơ đốt trong (2)
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THẾ TIẾN TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU HOẠT TÍNH CỦA XÚC TÁC BA CHỨC NĂNG TRÊN CƠ SỞ HỖN HỢP OXIT KIM LOẠI ĐỂ XỬ LÝ KHÍ THẢI ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học Mã số : 62520301 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC HÀ NỘI-2014 Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Lê Minh Thắng Phản biện 1: GS.TSKH Đỗ Ngọc Khuê Phản biện 2: PGS.TS Trần Đại Lâm Phản biện 3: PGS.TS Trần Thị Như Mai Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án Tiến sĩ cấp Trường họp tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Vào hồi giờ, ngày tháng năm 2014 Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: 1. Thư viện Tạ Quang Bửu- Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 2. Thư viện Quốc gia 1 1. Giới thiệu luận án 1.1 Tính cấp thiết của luận án Hiện nay vấn đề ô nhiễm môi trường do khí thải động cơ ngày càng nghiêm trọng do số lượng xe cơ giới đang tăng lên đáng kể. Nhiều hệ xúc tác xử lý khí thải khác nhau đã được nghiên cứu, trong đó chủ yếu là các hệ dựa trên kim loại quý (Pt, Pd, Rh). Tuy nhiên, hệ xúc tác này không phù hợp với quốc gia đang phát triển như Việt Nam do giá thành cao cũng như dễ bị ngộ độc bởi các hợp chất chứa lưu huỳnh, hoạt tính giảm nhanh khi hoạt động ở điều kiện khắc nghiệt mặc dù chúng được sử dụng rộng rãi ở các nước phát triển. Hệ xúc tác trên perovskite cũng được ứng dụng khá rộng rãi trong xử lý khí thải nhưng có nhược điểm diện tích bề mặt thấp. Do đó, việc nghiên cứu hệ xúc tác có khả năng xử lý đồng thời các thành phần gây ô nhiễm như hydrocacbon, CO, NO x và muội ở các khoảng nhiệt độ khí thải, đặc biệt khi động cơ ở chế độ nguội lúc mới khởi động, hoạt tính xúc tác ổn định khi có sự dao động về thành phần của các chất gây ô nhiễm, giá thành rẻ, bền nhiệt, bền cơ, có thời gian sống cao là hết sức cần thiết, nhất là đối với nước đang phát triển như Việt Nam. Hệ xúc tác dựa trên cơ sở các oxit kim loại có khả năng đáp ứng được các tiêu chí này. Các oxit kim loại có giá thành rẻ, hoạt tính cao, đặc biệt kim loại nhóm VIII và IB. Các nghiên cứu trên thế giới cho thấy, một số oxit kim loại chuyển tiếp có khả năng xử lý các thành phần khí thải (oxy hóa CO, hydrocacbon và muội động cơ, khử các oxit nitơ) như oxit mangan, coban, ceri, titan… Vì thế xu hướng nghiên cứu hiện nay tập trung trên các hệ xúc tác oxit kim loại chuyển tiếp. Vì trong khí thải có nhiều thành phần khác nhau nên xúc tác cũng cần bao gồm nhiều thành phần. Mỗi thành phần có đặc trưng khác nhau có thể có chức năng xử lý riêng. Ví dụ: CeO 2 và MnO 2 có khả năng tích trữ oxy tốt, Co 3 O 4 có khả năng giải phóng nhiều oxy linh động nên phù hợp với phản ứng oxy hóa CO và hydrocacbon. Trong khi đó MnO 2 và ZrO 2 có khả năng xử lý NO x Do đó, việc nghiên cứu kết hợp các thành phần này theo tỷ lệ thích hợp sẽ có khả năng tạo ra xúc tác có hoạt tính vượt trội, thích hợp để sử dụng làm pha hoạt tính của xúc tác xử lý ba thành phần khí thải. 1.2 Nhiệm vụ nghiên cứu - Một số xúc tác đơn oxit (MnO 2 , Co 3 O 4 , CeO 2 ) và hỗn hợp hai oxit (MnO 2 -Co 3 O 4 , CeO 2 -Co 3 O 4 ) được nghiên cứu cho phản ứng oxy hóa hoàn toàn hydrocacbon (C 3 H 6 ) trong điều kiện thiếu và dư oxy để xác 2 định một vài xúc tác có hoạt tính tốt nhất. Xúc tác có hoạt tính tốt được tiếp tục nghiên cứu cho quá trình xử lý một số hydrocacbon khác (ankan, aromat) ở các điều kiện khác nhau. - Một số xúc tác đơn oxit (Co 3 O 4 , MnO 2 , CeO 2 , NiO, CuO, SnO 2 , V 2 O 5 , ZnO, ZrO 2 ) và hỗn hợp hai oxit (MnO 2 -Co 3 O 4 , MnO 2 -SnO 2 , MnO 2 -ZnO) cũng được tiến hành nghiên cứu xử lý CO trong điều kiện thiếu, đủ và dư oxy để lựa chọn một vài xúc tác có hoạt tính tốt cho phản ứng oxy hóa CO. Xúc tác có hoạt tính tốt cho phản ứng oxy hóa hydrocacbon và CO còn được lựa chọn nghiên cứu cho quá trình xử lý muội động cơ. - Xúc tác đa oxit lựa chọn được từ quá trình nghiên cứu xử lý hydrocacbon và CO sẽ được nghiên cứu cho quá trình xử lý đồng thời các thành phần khí thải trong các điều kiện khác nhau. Trên cơ sở nghiên cứu này, mẫu xúc tác sẽ được tối ưu hóa cũng như nghiên cứu việc nâng cao hoạt tính với sự có mặt của các nguyên tố thứ tư trong thành phần xúc tác. - Mẫu xúc tác có thành phần tối ưu sẽ được nghiên cứu sâu hơn ảnh hưởng của quá trình già hóa, ảnh hưởng của quá trình hoạt hóa, ảnh hưởng của hệ số λ-đặc trưng cho tỉ số không khí/nhiên liệu, ảnh hưởng của CO 2 và hoạt tính xúc tác ở nhiệt độ cao (trên 500 o C). - Hệ xúc tác có thành phần tối ưu sẽ được mang trên chất mang γ- Al 2 O 3 để tối ưu hàm lượng mang và so sánh hoạt tính với hệ xúc tác kim loại quý. 1.3 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu của luận án - Xúc tác dựa trên cơ sở các oxit kim loại như MnO 2 , Co 3 O 4 , CeO 2 , NiO, V 2 O 5 , CuO, ZnO, SnO 2 Xúc tác oxit kim loại trên chất mang γ- Al 2 O 3 . - Các phản ứng oxy hóa hydrocacbon, CO, xử lý muội, xử lý NO trong các điều kiện khác nhau. - Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác như quá trình già hóa, hoạt hóa xúc tác, thành phần các khí phản ứng. 1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Vấn đề ô nhiễm không khí từ khí thải động cơ đang là vấn đề hết sức nghiêm trọng, hết sức cấp bách cần được giải quyết. Do đó cần phải tìm được hệ xúc tác có hoạt tính tốt, giá thành hợp lý, dễ chế tạo. Việc kết hợp các oxit kim loại theo các tỷ lệ thích hợp đã tạo ra hệ xúc tác có giá thành hợp lý, có hoạt tính cao cho phản ứng xử lý các thành 3 phần khí thải. Luận án góp phần vào việc tìm ra các hệ xúc tác mới cho quá trình xử lý khí thải động cơ, có thể áp dụng tại Việt Nam. 1.5 Những điểm mới của luận án - Tìm ra xúc tác trên cơ sở oxit kim loại (oxit của coban, ceri, mangan) rẻ tiền, dễ chế tạo có hoạt tính tốt cho quá trình xử lý CO, hydrocacbon, NO, muội trong khí thải và tối ưu hóa được thành phần xúc tác. - Xúc tác có khả năng oxy hóa hoàn toàn các thành phần khí như C 3 H 6 , C 3 H 8 , C 6 H 6 , CO ở vùng nhiệt độ thấp, 100-200 o C. - Xúc tác có khả năng xử lý hoàn toàn muội trong dòng khí thải ở nhiệt độ 500 o C. - Sau khi hoạt hóa, xúc tác có khả năng xử lý hoàn toàn các thành phần C 3 H 6 và CO ở nhiệt độ thường. -Xúc tác có hoạt tính cao trong các điều kiện khác nhau khi hàm lượng các khí trong thành phần khí thải thay đổi. - Xúc tác có hoạt tính ổn định ở nhiệt độ cao. Xúc tác sau già hóa có hoạt tính tương đương xúc tác không già hóa từ nhiệt độ 200-250 o C. Ảnh hưởng của quá trình già hóa đến các đặc trưng của xúc tác đã được giải thích. - Xác định được hàm lượng xúc tác tối ưu trên chất mang γ-Al 2 O 3 . Xúc tác oxit kim loại trên chất mang có hoạt tính tương đương xúc tác kim loại quý Pd/γ-Al 2 O 3 , thậm chí có hoạt tính ở nhiệt độ thấp hơn. 1.6 Cấu trúc của luận án Luận án bao gồm 115 trang: lời cảm ơn (1 trang), lời cam kết (1 trang), mục lục (2 trang), danh mục ký hiệu (1 trang), danh sách các bảng (1 trang), danh sách hình vẽ, đồ thị (3 trang); mở đầu (1 trang); nội dung chính (81 trang) gồm 4 chương chính: tổng quan lý thuyết (26 trang), thực nghiệm (11 trang); kết quả và thảo luận (43 trang), kết luận (1 trang); 127 tài liệu tham khảo (8 trang) danh mục các công trình đã công bố liên quan đến luận án (1 trang), phụ lục (15 trang). 1.7 Tổng quan của luận án 1.7.1 Tình hình ô nhiễm tại Việt Nam Theo một nghiên cứu về môi trường do các trường Đại học của Mỹ thực hiện và công bố tại Hội nghị thường niên Diễn đàn kinh tế thế giới (WEF) lần thứ 42 khai mạc tại Davos (Thụy Sỹ) từ 25-1 đến 29- 1-2012, Việt Nam nằm trong số 10 quốc gia có không khí ô nhiễm nhất thế giới. Khí thải từ các phương tiện giao thông, hoạt động sản xuất công nghiệp, bụi từ những công trường đang xây dựng là các 4 nguyên nhân dẫn đến tình trạng gia tăng ô nhiễm không khí ở Việt Nam, đặc biệt tại các đô thị lớn. Tại các thành phố lớn như Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh, khí thải từ ô tô, xe máy là nguồn chính thải ra các chất độc hại như CO, HC, NO x .Theo số liệu thống kê từ cục đăng kiểm Việt Nam cho thấy, trong vòng 5 năm trở lại đây, xe mô tô, xe gắn máy đã tăng nhanh với tốc độ trên 10%/năm và hiện cả nước có khoảng 35 triệu mô tô xe máy. 1.7.2 Các phương pháp xử lý khí thải Để xử lý khí thải động cơ, phương pháp sử dụng xúc tác ba chức năng tỏ ra hiệu quả hơn cả. Đối với hệ xúc tác xử lý đồng thời ba thành phần, các phản ứng cơ bản để xử lý các thành phần gây ô nhiễm hydrocacbon và CO là phản ứng oxi hóa tạo CO 2 trong khi đó, với NO x là phản ứng khử tạo ra N 2 và H 2 O. Xúc tác ba chức năng thương mại được tẩm trên chất nền là lá kim loại hoặc cordierit. Trên chất nền có các lớp phủ, thông thường bao gồm: pha hoạt tính trên cơ sở kim loại quý Pt, Pd, Rh. Oxit nhôm đóng vai trò là chất mang. Hỗn hợp CeO 2 -ZrO 2 đóng vai trò là chất xúc tiến, tăng khả năng tích trữ oxy, các oxit bari, lantan đóng vai trò là chất ổn định cho chất mang nhôm oxit. Các nghiên cứu về xúc tác xử lý khí thải hiện nay khó áp dụng tại Việt Nam do giá thành còn khá cao. 1.7.3 Các hệ xúc tác để xử lý khí thải Các xúc tác được nghiên cứu trên thế giới và Việt Nam thường tập trung trên cơ sở kim loại quý (Pt, Pd, Rh). Tuy nhiên, giá thành của hệ xúc tác này còn cao và dễ bị ngộ độc khi tiếp xúc với các hợp chất lưu huỳnh. Ngoài ra còn có xúc tác trên cơ sở perovskite. Hiện nay, các hệ xúc tác oxit cũng đã được nghiên cứu khá kỹ lưỡng để ứng dụng cho quá trình xử lý các thành phần khí thải. Các oxit được sử dụng rộng rãi hiện nay là các oxit trên cơ sở các kim loại chuyển tiếp của Cu, Co, Mn và Ni Trong các xúc tác này, đối với phản ứng oxy hóa các hợp chất hữu cơ, Mn và Co được nghiên cứu nhiều hơn cả. Ưu điểm nổi bật của xúc tác này là giá rẻ, thân thiện môi trường và hoạt tính cao. Hoạt tính của hệ xúc tác trên cơ sở MnO x liên quan tới khả năng tạo các oxit với các trạng thái oxi hóa khác nhau và khả năng tích trữ oxy lớn. MnO x tích trữ oxy nhiều hơn và hấp phụ oxy nhanh hơn, tốc độ khử oxit nhanh hơn so với CeO 2 thương mại được làm bền hóa. Trong khi đó, Co 3 O 4 lại có lượng oxy linh động trong mạng lưới lớn. CeO 2 cũng đóng vai trò xúc tiến và có lượng oxy tích trữ cao. 5 2. Các phương pháp thực nghiệm 2.1 Tổng hợp xúc tác Các xúc tác trên cơ sở oxit kim loại được tổng hợp theo phương pháp sol-gel citric. Xúc tác mang trên chất mang γ-Al 2 O 3 được tổng hợp theo phương pháp tẩm thấm. Xúc tác được sấy ở 120 o C đến khô, sau đó đem nung ở nhiệt độ 550 o C trong 3h. Ký hiệu các mẫu hỗn hợp oxit tương ứng với tên các nguyên tố và % của các oxit tương ứng. Xúc tác được đem đi già hóa trong các điều kiện khác nhau. Bảng 2.1 Điều kiện già hóa của các mẫu xúc tác Hơi nước Điều kiện già hóa Không khí (440l/h) 27%V 57% V 800 o C/24h (10 o C/phút) SO 2 (0,5%) 1 x x 2 x x x 3 x x x 4 x x x 5 x x x x 2.2 Các phương pháp phân tích hóa lý Các mẫu xúc tác được phân tích với các phương pháp: nhiễu xạ tia X (D8 Bruker Advance), hiển vi điện tử quét SEM (Hitachi S4800), hiển vi điện tử truyền qua TEM (JEOL JEM 1010, HRTEM Tecnai G2F20), xác định diện tích bề mặt riêng theo phương pháp BET (Micromeritics Gemini VII 2390t), phương pháp huỳnh quang điện tử tia X (XPS) (S-Probe monochromatized XPS spectrometer), phân tích nhiệt TG-DTA (NETZSCH STA 449F3, Perkin Elmer PYRIS Diamond), TG-DSC (NETZSCH STA 409PC), phổ hồng ngoại (Perkin Elmer RXI), khử hóa theo chu trình nhiệt độ TPR-H 2 , TPD O 2 (AutoChem 2920 II-Micromeritics). 2.3 Xác định hoạt tính xúc tác Họat tính của hệ xúc tác được tiến hành trên sơ đồ phản ứng vi dòng nối trực tiếp với GC 2 sử dụng detector TCD và FID. Bảng 2.5 đưa ra thành phần các khí trong phản ứng oxy hóa C 3 H 6 . Phản ứng oxi hóa hoàn toàn C 3 H 8 được thử nghiệm trong dòng khí có tỷ lệ C 3 H 8 /O 2 từ 2/2 đến 2/12. Các điều kiện cho phản ứng oxy hóa CO được liệt kê trong bảng 2.6. 6 Bảng 2.5 Thành phần hỗn hợp khí trong các điều kiện oxy hóa C 3 H 6 Nồng độ,% Thành phần Thiếu oxy Dư oxy có CO Dư oxy (CO+H 2 O) C 3 H 6 2,5 0,9 0,9 CO 0 0,3 0,3 O 2 2,5 5 5 H 2 O 0 0 2 N 2 Cân bằng Cân bằng Cân bằng Bảng 2.6 Thành phần hỗn hợp khí trong các điều kiện oxy hóa CO Nồng độ,% Thành phần Thiếu oxy Đủ oxy Dư oxy CO 16 13 , 33 4 , 44 O 2 4 6 , 67 7 , 22 N 2 Cân b ằng Cân b ằng Cân b ằng Xúc tác cũng được nghiên cứu cho phản ứng xử lý đồng thời các thành phần khí thải. Thành phần khí phản ứng được liệt kê trong bảng 2.7. Phản ứng xử lý muội được thực hiện trong dòng khí 5% O 2 /N 2 trong 425 phút ở 500 o C, muội và xúc tác được trộn với tỷ lệ về khối lượng là 1-1. Ngoài ra, phản ứng còn được thực hiện trong dòng khí có thành phần 1 (bảng 2.7). Xúc tác MnCoCe 1-3-0,75 được hoạt hóa trong điều kiện O 2 /CO=1,6 để nghiên cứu hoạt tính ở nhiệt độ thường trong dòng khí có thành phần 2 (bảng 2.7). Bảng 2.7 Thành phần các khí trong các điều kiện xử lý đồng thời các thành phần khí thải Nồng độ các khí trong các điều kiện khác nhau,% Thành phần 1 2 3 4 5 6 7 CO 4,35 4,35 4,35 4,35 4,35 4,35 4,35 O 2 7,06 7,65 6,95 9,78 9,89 6,52 7,65 C 3 H 6 1,15 1,15 0 1,15 1 1,15 1,15 C 6 H 6 0 0 0,5 0,2 0,2 0 0 NO 1,77 0,59 0,59 0,59 0,59 0,59 0,59 7 CO 2 0 0 0 0 0 0 6,2 N 2 Cân bằng Cân bằng Cân bằng Cân bằng Cân bằng Cân bằng Cân bằng λ 1,0034 1,0034 1,0103 1,0201 1,1098 0,86 1,0034 3.Kết quả và thảo luận 3.1Lựa chọn thành phần cho hệ xúc tác ba chức năng 3.1.1 Nghiên cứu quá trình oxy hóa hoàn toàn hydrocacbon trên một vài xúc tác đơn và hỗn hợp oxit 3.1.1.1 Các xúc tác trên cơ sở đơn và hai oxit Trong các xúc tác được nghiên cứu với hàm lượng một thành phần từ 10-90% trong điều kiện thiếu oxy, các hệ MnCo 1-3, CeCo 1-4 thể hiện hoạt tính cao nhất cho phản ứng oxy hóa hoàn toàn C 3 H 6 . Hoạt tính của xúc tác hỗn hợp MnCo 1-3 và CeCo 1-4 cho phản ứng oxy hóa hoàn toàn C 3 H 6 được trình bày trong hình 3.2. Hoạt tính của các xúc tác hỗn hợp cao hơn rất nhiều so với các đơn oxit thành phần. 0 20 40 60 80 100 200 250 300 350 400 450 500 Nhiệt độ phản ứng, o C Độ chuyển hóa C 3 H 6 , % CeCo 1-4 MnCo 1-3 Hình 3.2 Hoạt tính của hệ xúc tác MnCo 1-3 và CeCo 1-4 trong điều kiện dư oxy 3.1.1.2 Xúc tác ba thành phần oxit Hình 3.5 thể hiện độ chuyển hóa các hydrocacbon khác nhau trong điều kiện đủ oxy. Từ hình 3.5 có thể thấy C 3 H 6 bị oxy hóa dễ dàng hơn C 3 H 8 với độ chuyển hóa 96,07% và 98,01 % ở nhiệt độ tương ứng 200 o C và 250 o C. Ở nhiệt độ cao hơn (300 o C), độ chuyển hóa C 3 H 8 và C 3 H 6 là tương đương. Xúc tác MnCoCe 1-3-0,75 có hoạt tính xử lý C 6 H 6 rất cao khi đạt độ chuyển hóa cực đại từ 250 o C. 8 0 20 40 60 80 100 200 250 300 350 400 450 500 Nhiệt độ phản ứng, o C Độ chuyển hóa các hydrocacbon, % C3H6 C3H8 C6H6 C 3 H 6 C 3 H 8 C 6 H 6 Hình 3.5 Độ chuyển hóa C 3 H 6 , C 3 H 8 and C 6 H 6 của xúc tác MnCoCe 1-3- 0,75 trong điều kiện đủ oxy 3.1.2 Nghiên cứu khả năng xử lý hoàn toàn CO trên xúc tác oxit hỗn hợp 3.1.2.1 Xúc tác trên cơ sở đơn và hai oxit Một số đơn oxit MnO 2 , SnO 2 , ZnO, Co 3 O 4 và hỗn hợp 2 oxit với thành phần của một oxit từ 10-90% mol đã được nghiên cứu cho phản ứng oxy hóa CO trong điều kiện thiếu oxy vì xúc tác có hoạt tính tốt trong điều kiện thiếu oxy thì sẽ có hoạt tính tốt trong điều kiện đủ oxy. Từ kết quả nghiên cứu này, các xúc tác MnCo 1-3, Co 3 O 4 , MnZn 9-1, MnSn 4-6, MnO 2 được tiếp tục nghiên cứu trong điều kiện đủ oxy. Kết quả trong hình 3.8 cho thấy MnO 2 là các xúc tác có hoạt tính cao nhất khi chuyển hóa hoàn toàn CO từ nhiệt độ 100 o C. Trong khi đó, các mẫu xúc tác như MnCo 1-3, MnZn 9-1, MnSn 4-6 và Co 3 O 4 chỉ chuyển hóa được hoàn toàn CO từ nhiệt độ 150 o C, 200 o C và 250 o C. 0 20 40 60 80 100 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Nhiệt độ phản ứng, o C Độ chuyển hóa CO, % MnCo 1-3 Co3O4 MnZn 9-1 MnSn 4-6 MnO2 MnO 2 Co 3 O 4 Hình 3.8 Độ chuyển hóa CO của các mẫu xúc tác trong điều kiện đủ oxy [...]... xúc tác tối ưu chứa 40% pha hoạt tính thể hiện hoạt tính cao nhất So với hệ xúc tác kim loại quý 0,5% Pd, xúc tác MnCoCe với hàm lượng 20% cũng thể hiện hoạt tính cao hơn 4 Kết luận 1 Việc lựa chọn thành phần của xúc tác oxit hỗn hợp dựa trên nghiên cứu hoạt tính các hệ xúc tác đơn oxit và hai oxit cho các phản ứng xử lý từng thành phần C3H6 và CO Trong các hệ xúc tác này, MnO2, Co3O4 xúc tác hỗn hợp. .. là một oxit có khả năng xử lý muội tốt, hoạt tính của hệ xúc tác MnO2, Co3O4, CeO2 kém hơn và các hỗn hợp MnO2-Co3O4-CeO2 bổ sung V2O5 vẫn không làm tăng hoạt tính cho xử lý muội Do đó, V2O5 không được tiếp tục nghiên cứu để thêm vào thành phần xúc tác 3 Xúc tác ba chức năng MnO2-Co3O4-CeO2 1-3-0,75 được nghiên cứu xử lý đồng thời các thành phần khí thải như CO, C3H6, C6H6, NO với khả năng xử lý CO,... Driessche, Lê Minh Thắng (2012) Xúc tác trên cơ sở oxit kim loại xử lý muội trong khí thải động cơ đốt trong, Tạp chí Hóa học 50(4A), tr 371-374 2 Nguyễn Thế Tiến, Nguyễn Thị Ái Nghĩa, Phạm Thị Mai Phương, Đỗ Văn Hưng, Nguyễn Duy Vinh, Isabel Van Driessche, Lê Minh Thắng (2012) Hoạt tính các hệ xúc tác trên cơ sở đơn oxit kim loại cho quá trình xử lý hydrocacbon trong khí thải xe máy, Tạp chí Hóa học... 100oC và xử lý 23 4 5 6 7 80% NO từ nhiệt độ 400oC Xúc tác cũng có khả năng xử lý hoàn toàn muội trong thời gian 7h trong dòng khí 4,35% CO, 7,06% O2, 1,15% C3H6, 1,77% NO Tuy nhiên, sự có mặt của muội lại làm giảm hoạt tính xử lý các thành phần sau thời gian 5h Hoạt tính của xúc tác sẽ giảm ít hơn với tỷ lệ của xúc tác- muội=10/1 và tỷ lệ này phản ánh đúng điều kiện xử lý khí thải thực Việc nghiên cứu. .. 7-3-4,29 Hình 3.26 Hoạt tính của hệ xúc tác MnCoCe với tỷ lệ MnO2-Co3O4=7-3 trong dòng khí chứa 4,35% CO, 7,06% O2, 1,15% C3H6 và 1,77% NO 3.2.3 Ảnh hưởng của các điều kiện phản ứng khác nhau đến hoạt tính của hệ xúc tác 1-3-0,75 Hoạt tính xử lý khí thải của hệ xúc tác MnCoCe 1-3-0,75 ở các điều kiện khí thải khác nhau được thể hiện trong hình 3.27 Kết quả cho thấy, xúc tác có khả năng chuyển hóa hoàn... hơn so với mẫu xúc tác MnCoCe 1-3-0,75 ở nhiệt độ dưới 400oC Ở nhiệt độ cao hơn thì khả năng xử lý NO của 2 mẫu này tương đương Trong khi đó, hoạt tính của hệ xúc tác chứa thêm WO3 lại giảm đi 3.4 Nghiên cứu tăng hoạt tính của hệ xúc tác MnO2-Co3O4-CeO2 sau quá trình già hóa bằng cách bổ sung ZrO2 Tương tự mẫu xúc tác MnCoCe 1-3-0,75, khi hàm lượng của ZrO2 từ 2-7%, hoạt tính của hệ xúc tác sau già hóa... với hoạt tính của hệ xúc tác chưa già hóa Khi lượng hơi nước tăng lên 57% (điều kiện già hóa 3), hoạt tính xúc tác giảm rõ rệt và hoạt tính của hệ xúc tác già hóa trong điều kiện này là thấp nhất, chỉ chuyển hóa được 100% C3H6 và CO từ nhiệt độ tương ứng 250oC và 200oC Các hệ xúc tác già hóa trong điều kiện có chứa SO2 (điều kiện 4 và 5) đều thể hiện hoạt tính xúc tác thấp như mẫu già hóa trong điều... thấy hoạt tính xử lý các thành phần khí thải cũng như xử lý muội không cao Do đó, hệ xúc tác hỗn hợp của 4 oxit này sẽ không được nghiên cứu sâu thêm 3.2 Xúc tác trên cơ sở MnO2-Co3O4-CeO2 cho phản ứng xử lý đồng thời các thành phần khí thải 3.2.1 Hệ MnO2-Co3O4-CeO2 với tỷ lệ MnO2/Co3O4=1/3 Hoạt tính của các hệ xúc tác MnCoCe với tỷ lệ MnO2-Co3O4=1-3 được đưa ra trong hình 3.23 Tất cả các mẫu có độ chuyển... oC 400 d Hình 3.27 Hoạt tính của hệ xúc tác MnCoCe 1-3-0,75 trong các điều kiện với giá trị λ khác nhau Xúc tác MnCoCe 1-3-0,75 cũng được nghiên cứu hoạt tính ở điều kiện nhiệt độ cao Hệ xúc tác này duy trì hoạt tính xử lý CO và C3H6 100% trong khoảng nhiệt độ từ 500 đến 800oC trong dòng khí có thành phần (4,35% CO, 7,65% O2, 1,15% C3H6 và 0,59% NO) 3.2.4 Ảnh hưởng của muội đến hoạt tính hệ MnCoCe 1-3-0,75... 8,32832 Tổng (ml/g) 296,45597 245,69372 3.2.5.2 Đặc trưng và hoạt tính của hệ xúc tác MnCoCe 1-3-0,75 trong các điều kiện già hóa khác nhau Hình 3.35 thể hiện hoạt tính của mẫu xúc tác MnCoCe 1-3-0,75 trong các điều kiện già hóa khác nhau Kết quả cho thấy mẫu xúc tác già hóa trong dòng khí chứa 27% hơi nước có khả năng chuyển hóa 85% C3H6 từ 150oC Từ 200oC, hoạt tính của hệ xúc tác này tương đương với hoạt . DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THẾ TIẾN TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU HOẠT TÍNH CỦA XÚC TÁC BA CHỨC NĂNG TRÊN CƠ SỞ HỖN HỢP OXIT KIM LOẠI ĐỂ XỬ LÝ KHÍ THẢI. C 6 H 6 của xúc tác MnCoCe 1-3- 0,75 trong điều kiện đủ oxy 3.1.2 Nghiên cứu khả năng xử lý hoàn toàn CO trên xúc tác oxit hỗn hợp 3.1.2.1 Xúc tác trên cơ sở đơn và hai oxit Một số đơn oxit. mang nhôm oxit. Các nghiên cứu về xúc tác xử lý khí thải hiện nay khó áp dụng tại Việt Nam do giá thành còn khá cao. 1.7.3 Các hệ xúc tác để xử lý khí thải Các xúc tác được nghiên cứu trên thế