1. Trang Chủ
  2. Khoa học tự nhiên
  3. Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu sử dụng xúc tác Pd - Ni/C cho quá trình xử lý hợp chất clo hữa cơ trong pha lỏng

Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu sử dụng xúc tác Pd - Ni/C cho quá trình xử lý hợp chất clo hữa cơ trong pha lỏng

ngày nay khi các ngành công nghiệp đã trở nên rất phát triển không chỉ ở riêng một quốc gia mà trên toàn thế giới, thì một vẫn đề đi kèm rất cần được quan tâm, đó là chất thải của nhà máy - chúng ta đac và đang tác động không nhỏ đến môi trường sinh thái. Đơn cử các hợp chất hữu cơ chứa clo được sử dụng rộng rãi trong các ngành như sản xuất thuốc bảo vệ thực vật, làm sạch bề mặt kim loại..... Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu sử dụng xúc tác Pd - Ni/C cho quá trình xử lý hợp chất clo hữa cơ trong pha

Thể loại Tài liệu miễn phí Khoa học tự nhiên

Số trang 46

Ngày tạo 8/29/2018 8:49:25 PM +00:00

Loại tệp PDF

Kích thước

Tên tệp

Tải Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu sử dụng xúc tác Pd - ... (.pdf)

Xem mẫu

  1. Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu sử dụng xúc tác Pd - Ni/C cho quá trình xử lý hợp chất clo hữa cơ trong pha lỏng
  2. ð án t t nghi p: Nghiên c u s d ng xúc tác Pd-Ni/C*cho quá trình x lý h p ch t clo h u cơ trong pha l ng L IM ðU Ngày nay khi các ngành công nghi p ñã tr nên r t phát tri n không ch riêng m t qu c gia mà trên toàn th gi i, thì m t v n ñ ñi kèm r t c n ñư c quan tâm, ñó là ch t th i c a nhà máy – chúng ñã và ñang có tác ñ ng không nh ñ n môi trư ng sinh thái. ðơn c các h p ch t h u cơ ch a clo ñư c s d ng r t r ng rãi trong các ngành như: s n xu t thu c b o v th c v t, làm s ch b m t kim lo i, dùng làm dung môi cho các quá trình hoá h c, dùng trong công nghi p thu c nhu m….Các ch t này sau khi s d ng và ñư c th i vào môi trư ng ñã gây ra nh ng h u qu nghiêm tr ng: ô nhi m ngu n nư c, phá hu t ng bình lưu, gây ra mưa axit…. Tuy r ng, các h p ch t h u cơ ch a clo gây ra nh hư ng x u ñ n môi trư ng nhưng chúng v n ñư c s d ng r ng rãi trong công nghi p nh các tính ch t lý hoá ưu vi t c a chúng mà chưa có ch t nào có th thay th ñư c. Vì v y, vi c tìm ra phương pháp x lý các h p ch t này trư c khi th i vào môi trư ng ñang là m t trong nh ng v n ñ thu hút ñư c s quan tâm c a các nhà khoa h c. M t trong nh ng phương pháp x lý có hi u qu nh t các h p ch t này ñó là hydrodeclo hoá (HDC). Qua nhi u nghiên c u v ph n ng này các nhà khoa h c ñã nh n th y Pt, Pd là nh ng kim lo i có kh năng xúc tác t t nh t. Tuy nhiên, các kim lo i quý thư ng có y u ñi m là d b ng ñ c xúc tác và nhanh m t ho t tính. Vì v y vi c nghiên c u tìm ra bi n pháp c i thi n kh năng làm vi c c a xúc tác luôn là m t v n ñ ñư c các nhà khoa h c quan tâm nghiên c u. Ngoài ra, h giá thành xúc tác cũng là m t v n ñ c n lưu ý ñ c bi t khi s d ng các kim lo i quý như Pt, Pd. Trang 1 Hoàng Th Phương – Công ngh H u cơ Hóa d u CH – K11
  3. ð án t t nghi p: Nghiên c u s d ng xúc tác Pd-Ni/C*cho quá trình x lý h p ch t clo h u cơ trong pha l ng Trong nghiên c u này cũng nh m m c tiêu trên, em ñã l a ch n Ni b sung vào h p ph n xúc tác thay th m t ph n Pd và than ho t tính (C*) làm ch t mang xúc tác. Ưu ñi m c a than ho t tính là v a có b m t riêng l n, ñ h p ph cao và giá thành r do ñư c s n xu t t v trái d a. Các k t qu nghiên c u t ng h p, ñánh giá ñ c trưng hóa lý và ho t tính c a lo i xúc tác này t i quá trình x lý h p ch t tricloetylen (TCE) s ñư c ñ c p ñ n trong ñ án này. Trang 2 Hoàng Th Phương – Công ngh H u cơ Hóa d u CH – K11
  4. ð án t t nghi p: Nghiên c u s d ng xúc tác Pd-Ni/C*cho quá trình x lý h p ch t clo h u cơ trong pha l ng PH N 1 T NG QUAN LÝ THUY T 1.1. H p ch t Clo h u cơ: ð c tính - ng d ng –Tác ñ ng môi trư ng H p ch t clo h u cơ là h p ch t mà trong phân t có ch a m t ho c nhi u nguyên t clo g n v i g c h u cơ. Có th phân lo i các h p ch t clo h u cơ thành: H p ch t clo h u cơ no, không no và h p ch t clo h u cơ thơ m. H p ch t clo h u cơ no có ch a các nguyên t clo liên k t v i m t g c hydrocacbon no m ch h ho c m ch vòng. Ví d etyl clorua CH3-CH2-Cl. H p ch t clo h u cơ không no có ch a các nguyên t clo liên k t v i m t g c hydrocacbon không no m ch h ho c m ch vòng. Ví d TCE ClCH=CCl2 . H p ch t clo h u cơ thơm có ch a các nguyên t clo liên k t v i m t hay nhi u vòng thơ m. Ví d Benzyl clorua. V ngu n g c, m t s ít các h p ch t clo h u cơ hình thành t các hi n tư ng t nhiên như trong khói núi l a, cháy r ng, còn ña s là k t qu c a các quá trình t ng h p nhân t o. Ch t clo h u cơ ñư c s d ng r ng rãi trong công nghi p nh ñ c tính t y r a t t. Chúng thư ng ñư c dùng trong các quy trình gi t là, làm s ch b m t kim lo i, t y d u m nh n. Ngoài ra, chúng còn ñư c ng d ng làm dung môi, ph gia, nguyên li u t ng h p nh a. Ví d : Diclometan làm hóa ch t t y sơn, s n xu t ch t t o b t; Vinyl clorua là nguyên li u s n xu t nh a Trang 3 Hoàng Th Phương – Công ngh H u cơ Hóa d u CH – K11
  5. ð án t t nghi p: Nghiên c u s d ng xúc tác Pd-Ni/C*cho quá trình x lý h p ch t clo h u cơ trong pha l ng PVC; Tricloetylen là ph gia s n xu t keo, 1,4-diclobenzen dùng ñ s n xu t thu c tr sâu, thu c nhu m, hóa ch t kh mùi trong nhà v sinh, thu c di t m i; Pentaclophenol dùng ñ s n xu t thu c sát trùng… M i năm trên th gi i s n xu t và tiêu th kho ng 24 tri u t n ch t clo h u cơ. Sau khi th i ra môi trư ng, chúng tích lũy l i gây nguy h i cho môi trư ng và s c kh e con ngư i. Trong h nư c ng m và nư c th i công nghi p thư ng tìm th y m t s h p ch t như DCE, TTCE, TCE…v i n ng ñ không nh . Các h p ch t ch a clo ña s gây h i cho s c kh e con ngư i, chúng ñ c v i da và m t, khi hít ph i các h p ch t ch a clo d bay hơi có th gây bu n nôn, ng t x u, hôn mê, th m chí t vong. ð c bi t, các h p ch t clo h u cơ khi ñi vào cơ th ngư i có kh năng tích lũy và t n t i r t lâu, chúng gây ra nhi u lo i b nh có tính di truy n. Ví d : DDT (di-(para-clophenyl)- tricloetan) là h p ch t ch a clo ñư c s d ng r ng rãi sau chi n tranh th gi i th hai ñ phòng ch ng s t rét, s t phát ban, ng d ng trong công ngh s n xu t v i s i. Tuy nhiên, DDT tích lũy trong cơ th ngư i gây các b nh v th n kinh và ung thư. ð i v i môi trư ng, các h p ch t clo h u cơ góp ph n phá h y t ng ôzôn, gây mưa axit và ñ c h i v i các sinh v t s ng. Ví d Diôxin có th h y di t c h sinh thái, CFCs (clo flo cacbon), tetraclorua cacbon, metyl cloroform gây suy gi m t ng ôzôn trong t ng bình lưu. Vi c này làm gia tăng cư ng ñ b c x c a các tia c c tím, làm ch t các sinh v t phù du trong nư c bi n, gây ung thư ñ i v i con ngư i và ñ ng v t. Các h p ch t clo h u cơ có m ch vòng thư ng có c u trúc n ñ nh, t n t i r t b n v ng và luân chuy n trong môi trư ng thông qua chu i th c ăn. Th i gian phân h y các Trang 4 Hoàng Th Phương – Công ngh H u cơ Hóa d u CH – K11
  6. ð án t t nghi p: Nghiên c u s d ng xúc tác Pd-Ni/C*cho quá trình x lý h p ch t clo h u cơ trong pha l ng h p ch t này kéo dài t i hàng ch c năm, r t khó ñ x lí chúng m t cách tri t ñ và ñôi khi vi c x lí l i sinh ra nhi u s n ph m ph ñ c h i hơn. Vì nh ng lí do ñó, chúng ta c n ph i có bi n pháp gi m lư ng phát th i các h p ch t clo h u cơ và nghiên c u x lý tri t ñ chúng trư c khi th i ra môi trư ng. Hình 1 và 2 mô t lư ng ch t clo h u cơ phát th i ra môi trư ng không khí và nư c t i các nư c Tây Âu trong m t s năm qua. Hình 1: Lư ng ch t clo h u cơ phát th i ra không khí t i Tây Âu Trang 5 Hoàng Th Phương – Công ngh H u cơ Hóa d u CH – K11
  7. ð án t t nghi p: Nghiên c u s d ng xúc tác Pd-Ni/C*cho quá trình x lý h p ch t clo h u cơ trong pha l ng Hình 2: Lư ng ch t clo h u cơ phát th i ra môi trư ng nư c t i Tây Âu T hai hình trên ta có th th y, các nư c Châu Âu ñang ñ t ra m c tiêu gi m thi u lư ng h p ch t clo h u cơ ra môi trư ng. C th m c tiêu là t i năm 2010 gi m 50% lư ng ch t th i ch a clo vào không khí và gi m 75% lư ng ch t th i ch a clo vào nư c, so v i năm 2001. 1.2. H p ch t tricloethylen (TCE) a. ð c tính c a TCE Tricloethylene có công th c hóa h c là C2HCl3, tên qu c t là: Trichloroethylene,1,1,2-Trichloroethene, 1,1-Dichloro-2-Chloroethylene, 1-Chloro-2, 2-Dichloroethylene, Acetylene Trichloride. - TCE có công th c c u t o như sau: C2HCl3 Trang 6 Hoàng Th Phương – Công ngh H u cơ Hóa d u CH – K11
  8. ð án t t nghi p: Nghiên c u s d ng xúc tác Pd-Ni/C*cho quá trình x lý h p ch t clo h u cơ trong pha l ng Các nhà khoa h c M v a thu ñư c thêm nhi u b ng ch ng cho th y trichloroethylen (TCE) là hóa ch t công nghi p gây ô nhi m ph bi n nh t ñư c tìm th y trong nư c u ng mà có th gây ung thư ngư i. Trong b n báo cáo m i dày 379 trang, Vi n Khoa h c Qu c gia M cho bi t b ng ch ng v nguy cơ gây ung thư và nh ng hi m h a khác t TCE ngày càng m nh m hơn so v i 5 năm trư c. Theo báo cáo này, nh ng b ng ch ng hi n nay v d ch t h c cho th y TCE có th là nguyên nhân gây ra ung thư th n, làm t n h i ñ n kh năng sinh s n, phát tri n, ch c năng th n kinh và t mi n d ch. Báo cáo trên ñ ngh Cơ quan B o v Môi trư ng M (EPA) ñánh giá l i nh ng nguy cơ mà TCE gây ra t nh ng d li u hi n nay. ði u này có th khi n EPA si t ch t hơn n a quy ñ nh v vi c s d ng TCE. ð n lúc ñó, m t quy ñ nh nghiêm ng t hơn có th bu c chính ph ñ y nhanh vi c làm s ch nh ng ñ a ñi m b nhi m TCE. Hi n EPA ch cho phép t l TCE trong nư c u ng là 5 ph n t . TCE là m t ch t l ng không màu có th bay hơi nhi t ñ trong phòng, có mùi và v ng t. ðây là dung môi ñư c dùng trong ch t k t dính, sơn, thu c t y... và ñư c xem là ch t có th gây ung thư m t s loài v t trong phòng thí nghi m. Ngoài ra, TCE cũng ñư c dùng ñ lo i b d u nh n t nh ng b ph n b ng kim lo i trong máy bay hay nh ng v t nhiên li u t nh ng ñi m Trang 7 Hoàng Th Phương – Công ngh H u cơ Hóa d u CH – K11
  9. ð án t t nghi p: Nghiên c u s d ng xúc tác Pd-Ni/C*cho quá trình x lý h p ch t clo h u cơ trong pha l ng phóng tên l a c a quân ñ i. Chính vì th , Cơ quan Hàng không và Vũ tr M (NASA), B Qu c phòng và B Năng lư ng M t ng ngăn EPA ti n hành kh o sát v hóa ch t này t i các căn c c a M . B ng 1: M t s tính ch t v t lý quan tr ng c a TCE. Kh i lư ng phân t M, g.mol-1 131,39 Nhi t ñ sôi (360 K), oC 87,2 Nhi t ñ nóng ch y, oC -73 , g/cm3 1,46 T tr ng ð tan trong nư c (20oC), g.kg-1 1,280 b. S n xu t TCE Trư c nh ng nă m 1970, h u h t TCE ñư c s n xu t b ng 1 quá trình g m 2 bư c t axetylen. ð u tiên, axetylen ñư c x lý cùng v i Clo ñ t o 90oC cùng v i s có ra 1,1,2,2 - etrachloroethane , ph n ng này x y ra m t c a FeCl3: HC ≡ CH + 2 Cl2 Cl2CH – CHCl2 (1) → Sau ñó, 1,1,2,2 – tetrachloroethanene ñư c declo hóa b ng cách cho 1,1,2,2 – tetrachloroethane tác d ng v i dung d ch canxi hydroxit ñ t o ra trichloroethylene: 2 Cl2CHCHCl2 + Ca(OH)2 2 ClCH = CCl2 + CaCl2 + 2 H2O (2) → Ngày nay, h u h t TEC ñ u ñư c s n xu t t ethylene. Trư c tiên, ethylene ñư c clo hóa trên xúc tác FeCl3 ñ t o 1,2 – dichloroethane: Trang 8 Hoàng Th Phương – Công ngh H u cơ Hóa d u CH – K11
  10. ð án t t nghi p: Nghiên c u s d ng xúc tác Pd-Ni/C*cho quá trình x lý h p ch t clo h u cơ trong pha l ng CH2 = CH2 + Cl2 ClCH2CH2Cl (3) → 400oC ñ Sau ñó, 1,2 – dichloroethane ñư c ñun nóng cùng v i Clo t o trichloroethylene: ClCH2CH2Cl + 2 Cl2 → ClCH=CCl2 + 3 HCl (4) Ph n ng (4) có th ñư c xúc tác b ng các ch t khác nhau, xúc tác thư ng ñư c s d ng nh t là h n h p KCl và AlCl3. Tuy nhiên, các d ng khác nhau c a Carbon x p cũng có th ñư c s d ng. Các ph n ng này t o ra tetrachloroethylene như m t s n ph m ph và ph thu c vào lư ng Clo cung c p cho ph n ng, th m chí tetrachloroethylene cũng có th là s n ph m chính. Thông thư ng, trichloroethylene và tetrachlorethylene ñư c thu l i cùng nhau và sau ñó ñư c phân tách b ng quá trình chưng c t. c. ng d ng c a TCE - Ch y u ñư c dùng làm dung môi t y d u m cho kim lo i và dùng trong ngành công nghi p khác - Thành ph n trong keo dán. - Ch t t y sơn, t y ñ m dơ. - Nguyên li u ñ t ng h p HFA 134a. - Ch t l ng truy n nhi t nhi t ñ th p ( ch t làm l nh) - T y g , ñánh bóng TCE hi n nay là m t hóa ch t thương m i cũng như là m t h p ch t trung gian quan tr ng trong công nghi p hóa h c. Trang 9 Hoàng Th Phương – Công ngh H u cơ Hóa d u CH – K11
  11. ð án t t nghi p: Nghiên c u s d ng xúc tác Pd-Ni/C*cho quá trình x lý h p ch t clo h u cơ trong pha l ng d. nh hư ng c a TCE t i môi trư ng và con ngư i Theo tiêu chu n nư c th i công nghi p TCVN 7501:2005 .., hàm lư ng TCE cho phép trong nư c th i công nghi p lo i A, B, C là 0,02; 0,1; 0,1 mg/L. Chính nh ng tác ñ ng nguy hi m c a TCE ñ i v i con ngư i và môi trư ng s ng như v y, các nhà khoa h c trên th gi i ñang kh n trương nghiên c u tìm ra phương pháp gi m nh ng nh hư ng b t l i này. CO2, H2, Cl2 và m t s s n ph m ph khác. Hi n nay, phương pháp này là con ñư ng nhanh nh t, d nh t ñ x lí TCE trong nư c và khí th i. 1.3. X lý h p ch t clo h u cơ theo phương pháp hydrodeclo hóa. Phương pháp thư ng dùng H2 kh clo c a các h p ch t clo h u cơ trên cơ s s d ng các kim lo i quý và kim lo i ph tr mang trên m t s lo i ch t mang, có tác d ng c t ñ t liên k t C-Cl sau ñó thay nguyên t Cl b ng nguyên t H, phương pháp này g i là hydrodeclo hóa (HDC). Ưu ñi m c a phương pháp này là t c ñ ph n ng nhanh, hi u su t cao, không t o ra các s n ph m ñ c h i cho môi trư ng, có l i v m t kinh t . ði m gi i h n cho quá trình kh trong công nghi p là ñ ch n l c và n ñ nh ho t tính c a xúc tác. Các hư ng nghiên c u hi n nay ñang t p ñ trung vào vi c nâng cao th i gian s ng c a xúc tác, ch n l c ra các s n ph m có giá tr cao trong công nghi p. Trang 10 Hoàng Th Phương – Công ngh H u cơ Hóa d u CH – K11
  12. ð án t t nghi p: Nghiên c u s d ng xúc tác Pd-Ni/C*cho quá trình x lý h p ch t clo h u cơ trong pha l ng B ng 2: Các xúc tác thư ng dùng cho quá trình HDC XÚC TÁC ð I TƯ NG C N X LÝ NiMo/Al2O3 Chlorinated benzenes Ni/Mo - Al2O3 Dichloromethane, 1,1,1-TCA, TCE, PCE Pd/C 1,2,4,5-Tetrachlorobenzene Ni/SiO2 và zeolite Y Chlorophenols, dichlorophenols, trichlorophenols, pentachlorophenol Pd/Al2O3, Rh/Al2O3 Chlorobenzene Pt/C, Pd/ γ - Al2O3 4-Chloro-2-nitrophenol Rh/SiO2 Dichloroethane (DCA), TCE Pt/Al2O3 Dichloroethylene (DCE) Pd/C* Chlorofluorocarbons Pt/các ch t mang Carbon tetrachloride (CCl4) Pt/γ - Al2O3 Carbon tetrachloride Pt/MgO Carbon tetrachloride PdO/ γ- Al2O3 1,1,2-Trichlorotrifluoroethane Ni/zeolite Y Carbon tetrachloride Pd–Cu–Sn/C* PCE Pt–Cu–Ag–Au/C* 1,2-Dichloropropane Trang 11 Hoàng Th Phương – Công ngh H u cơ Hóa d u CH – K11
  13. ð án t t nghi p: Nghiên c u s d ng xúc tác Pd-Ni/C*cho quá trình x lý h p ch t clo h u cơ trong pha l ng Ni/ ZSM-5 và Al2O3 TCE and TCA Pd/C TCE, TCA, and chlorobenzene Pd/ Al2O3, AlF3 1,1-Dichlorotetrafluoroethane, dichlorodifluoromethane Các kim lo i nhóm VIII Dichlorodifluoromethane Pd, Rh, Pt/ Al2O3 PCE Pd/SiO2 1,1,1-Trichloroethane (TCA) NiMo/ Al2O3 PCE, TCE, 1,1-dichloroethylene, cis- dichloroethylene and trans- dichloroethylene Pd/ γ - Al2O3 CF2-Cl2 (CFC-12) Ni-Raney, Ni/ SiO2, Pd/Al2O3, Dichloromethane, chloroform, carbon tetrachloride, 1,1,1-TCA, TCE and PCE Pt/ Al2O3,Pt/Rh/Al2O3, Ru/ Al2O3 và sulfided Ni– Mo/Al2O3 Pt/ Al2O3 TCA Pt, Pd/ Vycor, Al2O3, C, AlF3 Chloromethanes, chlorobenzene Ph n ng HDC là ph n ng c t b liên k t C-Cl c a h p ch t clo h u cơ trong dòng khí H2 và thay th nguyên t Cl b ng nguyên t H. R – Cl + H2 → R – H + HCl Trang 12 Hoàng Th Phương – Công ngh H u cơ Hóa d u CH – K11
  14. ð án t t nghi p: Nghiên c u s d ng xúc tác Pd-Ni/C*cho quá trình x lý h p ch t clo h u cơ trong pha l ng Ví d : CCl2=CCl2 + H2 CHCl=CCl2 + HCl CHCl=CCl2 + H2 CHCl=CHCl + HCl CHCl=CHCl + H2 CHCl=CH2 + HCl CHCl=CH2 + H2 CH2=CH2 + HCl CH2=CH2 + H2 CH3-CH3 Ngư i ta s d ng xúc tác ñ thúc ñ y ph n ng x y ra ñi u ki n m m, nhi t ñ và áp su t th p. 1.4. Xúc tác Xúc tác cho ph n ng HDC thư ng có d ng kim lo i mang trên ch t mang. Các k t qu nghiên c u cho th y Pt, Pd, Ni và Rh có hi u qu t t, ñ n ñ nh cao hơn các kim lo i khác trong ph n ng HDC pha khí. Ngư i ta có th s d ng xúc tác ñơn kim lo i, ña kim lo i, ho c oxit c a các kim lo i chuy n ti p như: ôxit ñ ng, ôxit côban, ôxit mangan, ôxit s t, ôxit crôm, ôxit niken. V ch t mang, γ - Al2O3 và SiO2 là nh ng ch t mang có kh năng s d ng cho xúc tác HDC, tuy nhiên chúng d b t n công b i s n ph m HCl nên b m t ho t tính nhanh chóng. Trong khi ñó C* có giá thành r , trơ v m t hóa h c, di n tích b m t l n, tr thành m t ch t mang ti m năng cho ph n ng HDC pha khí. Trang 13 Hoàng Th Phương – Công ngh H u cơ Hóa d u CH – K11
  15. ð án t t nghi p: Nghiên c u s d ng xúc tác Pd-Ni/C*cho quá trình x lý h p ch t clo h u cơ trong pha l ng a. Kim lo i Pd Pd (palladium) là kim lo i quý thu c nhóm VIII B, chu kì 5, s hi u nguyên t 46. Pd kim lo i có màu tr ng b c, ñư c phát hi n ra t năm 1803 b i William Hyda Wollsaton. Mu i nitrat, clorua c a Pd tan ch m trong axit. Pd có nhi u ng d ng trong nhi u ngành khác nhau: Trong ngành ñi n t : Pd ñư c dùng làm ñi n dung g m ña l p, ñ u c m bi n ñi n t , ho c làm l p b o v cho c m bi n ñi n t và các m i hàn ñ c bi t. Trong công ngh : Pd dùng trong thi t b làm s ch khí, thi t b ch t o hydro tinh khi t, ñó là nh Pd có kh năng h p ph hydro t t. Trong vi c làm xúc tác: Pd tán m n trên C là xúc tác cho quá trình hydro hóa và dehydro hóa, ng d ng cho ph n ng cracking các s n ph m d u m . Ưu ñi m c a vi c s d ng Pd làm xúc tác là ñ chuy n hóa cao, tác d ng nhanh. Tuy nhiên, nó có như c ñi m là giá thành cao, nhanh m t ho t tính. Ngoài ra, Pd còn ñư c ng d ng khác trong các ngành nhi p nh, ngh thu t… b. Ch t mang C* C* là m t trong nh ng v t li u h p ph t t, di n tích b m t l n, t 500 ñ n 1500 m2/g. Ngoài thành ph n chính là cacbon, than ho t tính còn ch a 5-10% kh i lư ng các nguyên t khác d ng ôxit kim lo i, hydrôxit. Trong thành ph n các ôxit kim lo i thư ng ch a các nguyên t : Al, Si, Fe, Mg, Ca, Na, K, S, P. Trang 14 Hoàng Th Phương – Công ngh H u cơ Hóa d u CH – K11
  16. ð án t t nghi p: Nghiên c u s d ng xúc tác Pd-Ni/C*cho quá trình x lý h p ch t clo h u cơ trong pha l ng M t s ñ c trưng c a C* là di n tích b m t riêng, c u trúc l x p, các ñ c trưng này liên quan m t thi t ñ n tính ch t h p ph c a C*. Di n tích b m t riêng là di n tích b m t tính cho m t ñơn v kh i lư ng, nó bao g m t ng di n tích b m t trong mao qu n và bên ngoài các h t. Hình dáng mao qu n trên b m t C* có th chia ra làm b n lo i cơ b n: hình tr , hình khe, hình chai, hình nêm. Phân b kích thư c c a các mao qu n ho c l x p ñư c xác ñ nh theo s bi n ñ i c a th tích ho c di n tích b m t mao qu n v i kích thư c mao qu n. Theo tiêu chu n c a IUPAC, có th chia kích thư c mao qu n thành ba lo i: Mao qu n l n có ñư ng kính mao qu n trung bình l n hơn 50 nm, mao qu n trung bình có ñư ng kính t 2 ñ n 50 nm, mao qu n bé có ñư ng kính nh hơn 2 nm. Trong quá trình h p ph , ngư i ta thư ng ñánh giá kh năng h p ph c a C* thông qua di n tích b m t riêng và phân b l x p. Di n tích b m t riêng càng l n thì kh năng h p ph càng cao. Kích thư c mao qu n l n thì dung lư ng h p ph th p nhưng t c ñ h p ph cao. Các mao qu n l n thư ng là nơi ch a các h t xúc tác kim lo i sau quá trình ngâm t m. V i h mao qu n trung bình, ngoài hi n tư ng h p ph có th x y ra hi n tư ng ngưng t mao qu n, khi ñó kích thư c mao qu n b thu h p l i. ð i v i h mao qu n nh , dung lư ng h p ph thư ng cao nhưng t c ñ h p ph ch m. Ưu ñi m c a C* khi s d ng làm ch t mang cho xúc tác là tính trơ, r , di n tích b m t l n. B m t l n c a C* có ñư c là nh c u trúc xơ r ng Trang 15 Hoàng Th Phương – Công ngh H u cơ Hóa d u CH – K11
  17. ð án t t nghi p: Nghiên c u s d ng xúc tác Pd-Ni/C*cho quá trình x lý h p ch t clo h u cơ trong pha l ng th a hư ng t ngu n g c h u cơ và ñi u ki n hình thành. Ngoài ra, vi c x lý C* sau khi dùng r t ñơn gi n. C* có tính ch t kh clo, ngư i ta ñã ñưa ra m t thông s ñ dày bán h p ph kh Clo, ño lư ng hi u qu lo i b clo c a C*. ðó chính là ñ dày c n thi t c a l p C* có th gi m m c clo trong dòng t 5 ppm xu ng 3.5 ppm. ð dài này càng bé ch ng t ho t tính c a C* càng m nh. c. Kim lo i th hai Niken là kim lo i chuy n ti p thu c nhóm VIII B, chu kì 4, s hi u nguyên t 28. Ni cũng có kh năng kh clo nhưng ho t tính kém hơn Pd. Tuy v y, ưu ñi m r t l n c a Ni là r và d ki m hơn nhi u so v i Pd nên có th ng d ng làm xúc tác trên quy mô l n. ð c bi t v m t kinh t ñã gi m b t ñư c hàm lư ng kim lo i ñ t ti n (Pd) b ng ch ng là khi ñưa thêm Ni vào trong xúc tác này. d. Cơ ch ph n ng HDC Ph n ng HDC ñư c gi thi t x y ra theo hai cơ ch : n i ti p và song song. Các ph n ng có th x y ra trong quá trình HDC bao g m: Trang 16 Hoàng Th Phương – Công ngh H u cơ Hóa d u CH – K11
  18. ð án t t nghi p: Nghiên c u s d ng xúc tác Pd-Ni/C*cho quá trình x lý h p ch t clo h u cơ trong pha l ng Trong ñó * là bi u th m t ph n ho t ñ ng trên b m t xúc tác, RClx là h p ch t h u cơ ch a clo. Ph n ng (4) và (6) x y ra trên b m t xúc tác, gi a phân t RClx và nguyên t H ñã h p ph trên b m t xúc tác. Ph n ng (5),(7) là ph n ng nh h p ph . Ph n ng t ng quát có th vi t như sau: Có th d dàng nh n th y: s n ph m c a ph n ng hydrodeclo hóa không ch là m t ch t không ch a clo mà là m t h n h p nhi u ch t có th còn ch a clo, nên cơ ch n i ti p không còn chính xác. Cơ ch song song mô t ph n ng HDC t t hơn. Cơ ch ph n ng HDC TCE v i xúc tác ñơn kim lo i như sau: Trang 17 Hoàng Th Phương – Công ngh H u cơ Hóa d u CH – K11
  19. ð án t t nghi p: Nghiên c u s d ng xúc tác Pd-Ni/C*cho quá trình x lý h p ch t clo h u cơ trong pha l ng Hình 3: cơ ch ph n ng HDC TCE v i xúc tác ñơn kim lo i Pd. Mô t cơ ch ph n ng: ð u tiên, các tâm ho t tính Pd h p ph H2 và chuy n hydro phân t v d ng hydro nguyên t . TCE cũng b h p ph lên các tâm ho t tính, liên k t C-Cl trong phân t TCE b nguyên t H và Pd t n công, hình thành liên k t m i C-H và H-Cl. S n ph m ph n ng tách ra kh i tâm ho t tính xúc tác và ñi ra ngoài. Có th th y vai trò c a kim lo i Pd v a là c t liên k t C – Cl, v a là t o ra các hydro nguyên t (H*) t H2. Hydro nguyên t m i sinh ra s thay th các nguyên t Cl b c t ñi, t o liên k t v i Cl còn l i ñ t o thành HCl, ñ ng th i các nguyên t H cũng ñư c dùng ñ tái sinh Pd ñã m t ho t tính. Do Pd ph i làm c hai nhi m v nên kh năng xúc ti n quá trình hydro hóa TCE không cao và kh năng b ng ñ c b i HCl sinh ra là r t l n. Chính vì v y xúc tác ch a ñơn kim lo i Pd thư ng nhanh b m t ho t tính. Trang 18 Hoàng Th Phương – Công ngh H u cơ Hóa d u CH – K11
  20. ð án t t nghi p: Nghiên c u s d ng xúc tác Pd-Ni/C*cho quá trình x lý h p ch t clo h u cơ trong pha l ng Khi thêm kim lo i th hai vào h p ph n xúc tác, Fe và Ni s tham gia vào cơ ch ph n ng, sau ñó che ch n cho Pd kh i b ng ñ c b i Cl. Pd v n gi vai trò h p ph H nguyên t và c t ñ t liên k t C-Cl trong phân t TCE như bình thư ng, t o ra s n ph m C2H6. Kim lo i th hai cũng tham gia c t liên k t C-Cl nhưng l i t o ra các h p ch t trung gian. Sau ñó, các h p ch t trung gian này nh h p ph kim lo i, hình thành lư ng l n s n ph m C2H4. Ngoài ra, Fe và Ni có ñư ng kính nguyên t bé hơn Pd, che ch n cho Pd kh i b m t ho t tính b i tác ñ ng c a s n ph m HCl. S khác nhau gi a cơ ch ñơn kim lo i và ña kim lo i là ch s n ph m cu i có ch a m t lư ng l n olefin và ch ch a m t lư ng nh parafin. 1.5. Các phương pháp ñi u ch xúc tác Hi n nay trên th gi i ñang s d ng các phương pháp ñi u ch xúc tác HDC như sol-gel, trao ñ i ion, ngâm t m. M i phương pháp ñ u có nh ng ưu như c ñi m riêng: Phương pháp sol-gel ng d ng v i kim lo i mang trên ch t mang SiO2, phương pháp này cho ñư ng kính h t kim lo i phân tán trên ch t mang nh , ñ phân tán t t. ðư ng kính c a các h t kim lo i sau khi t o gel là kho ng vài nm. Trong ñi u ki n t t nh t, phương pháp sol-gel t o ra tinh th kim lo i v i ñư ng kính 2 -3 nm ñư c ñ nh v trong mao qu n c a SiO2. Khi ñó h t kim lo i ñư c b o v và không b thiêu k t trong su t quá trình ho t ñ ng nhi t ñ cao. Như c ñi m c a phương pháp này là quy trình ph c t p, th i gian ñi u ch xúc tác dài, c n s d ng nhi u lo i hóa ch t ñ t o ph c và c u n i trung gian cho quá trình t ng h p. Trang 19 Hoàng Th Phương – Công ngh H u cơ Hóa d u CH – K11
nguon tai.lieu . vn
Thạc sĩ - Tiến sĩ - Cao học Công nghệ thông tin Kinh tế - Thương mại Tài chính - Ngân hàng Kiến trúc - Xây dựng Điện-Điện tử-Viễn thông Cơ khí - Chế tạo máy Công nghệ - Môi trường Báo cáo khoa học Quản trị kinh doanh Khoa học xã hội Khoa học tự nhiên Nông - Lâm - Ngư Y khoa - Dược