Đồ Án Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình hydrodeclo hóa tetracloetylen trên xúc tác Pd-Cu/C*

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU 1
PHẦN 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT. 2
1.1. HỢP CHẤT CLO HỮU CƠ 2
1.1.1. Sơ lược về hợp chất clo hữu cơ 2
1.1.2. Tetracloetylen (TTCE) 7
1.2. PHƯƠNG PHÁP HYDRODECLO HÓA XỬ LÝ HỢP CHẤT CLO HỮU CƠ 11
1.2.1. Phản ứng HDC 11
1.2.2. Cơ chế phản ứng HDC 13
1.2.3 Xúc tác 16
1.2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình HDC TTCE. 23
1.3. HƯỚNG NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 23
PHẦN 2: THỰC NGHIỆM 25
2. 1 TỔNG HỢP XÚC TÁC 25
2. 1. 1 Hóa chất và dụng cụ. 25
2.1.2 Quy trình tổng hợp xúc tác. 25
2.2 ĐÁNH GIÁ ĐẶC TRƯNG HÓA LÝ XÚC TÁC 27
2.2.1 Phương pháp hấp phụ xung CO 27
2.2.2 Phương pháp kính hiển vi điện tử truyền qua 28
2.2.3 Khử hóa theo chương trình nhiệt độ bằng H[SUB]2[/SUB] (TPR-H[SUB]2[/SUB] ) 32
2.3 ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH XÚC TÁC 33
2.4 XÁC ĐỊNH ĐỘ CHỌN LỌC SẢN PHẨM 35
PHẦN 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 37
3.1 ĐỘ PHÂN TÁN KIM LOẠI TRÊN CHẤT MANG C*. 37
3.2 SỰ PHÂN BỐ KIM LOẠI TRÊN BỀ MẶT XÚC TÁC 38
3.3 CÁC DẠNG OXY HÓA - KHỬ CỦA KIM LOẠI TRONG XÚC TÁC 39
3.4 HOẠT TÍNH XÚC TÁC Pd-Cu TRONG PHẢN ỨNG HDC TTCE. 42
3.4.1 Hoạt tính xúc tác của các mẫu đơn kim loại 42
3.4.2 Hoạt tính xúc tác của mẫu lưỡng kim loại 43
3.5 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN PHẢN ỨNG HDC TTCE. 45
3.5.1 Ảnh hưởng của nồng độ dòng H[SUB]2[/SUB]/Ar 46
3.5.2 Ảnh hưởng của lưu lượng dòng H[SUB]2[/SUB]/Ar 48
3.5.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng. 49
3.6 ĐỘ CHỌN LỌC SẢN PHẨM PHẢN ỨNG HDC TTCE TRÊN XÚC TÁC Pd-Cu/C* 51
KẾT LUẬN 53
TÀI LIỆU THAM KHẢO 54








DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Một số tính chất vật lý của Tetracloetylen. 8
Bảng 2.1: Các hóa chất sử dụng cho tổng hợp xúc tác. 25
Bảng 2.2: Thành phần các mẫu xúc tác đã tổng hợp. 27
Bảng 2.3: Điều kiện phân tích sản phẩm phản ứng bằng GC 34




DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1: Sản lượng các hợp chất clo hữu cơ ở châu Âu năm 2008[5] 4
Hình 1.2: Sản lượng hợp chất clo hữu cơ trên thế giới năm 2008[3] 4
Hình 2.1: Quy trình tổng hợp xúc tác. 26
Hình 2.2: Cấu tạo máy chụp TEM. 31
Hình 2.3: Sơ đồ phản ứng HDC TTCE. 33
Hình 2.4: Sắc ký đồ GC khi phân tích khí C[SUB]2[/SUB]H[SUB]4[/SUB] và C[SUB]2[/SUB]H[SUB]6[/SUB] tinh khiết 36
Hình 3.1: Độ phân tán kim loại trong các mẫu xúc tác đã tổng hợp. 37
Hình 3.2: Ảnh TEM của chất mang C*. 38
Hình 3.3: Ảnh chụp TEM của mẫu M3 (0,5%Pd-0,5%Cu/C*) 38
Hình 3.4: Giản đồ TPR H[SUB]2[/SUB] của mẫu xúc tác 1% Pd/C*. 39
Hình 3.5: Giản đồ TPR H[SUB]2[/SUB] của mẫu xúc tác 1% Cu/C*. 40
Hình 3.6: Giản đồ TPR H[SUB]2[/SUB] của mẫu xúc tác 0,5%Pd-0,5%Cu/C*. 41
Hình 3.7: Độ chuyển hóa TTCE trên các xúc tác đơn kim loại 42
Hình 3.8: Ảnh hưởng của Cu kim loại đến độ chuyển hóa TTCE. 43
Hình 3.9 : Đồ thị độ chuyển hóa TTCE- độ phân tán kim loại Pd. 44
Hình 3.10: Độ chuyển hóa TTCE trên xúc tác M3 (0,5%Pd-0,5%Cu/C*) khi thay đổi nồng độ dòng H[SUB]2[/SUB]/Ar hoạt hóa. 47
Hình 3.11: Độ chuyển hóa TTCE trên xúc tác M3 (0,5%Pd-0,5%Cu/C*) khi thay đổi nồng độ dòng H[SUB]2[/SUB]/Ar phản ứng. 48
Hình 3.12: Độ chuyển hóa TTCE trên xúc tác M3 khi thay đổi lưu lượng dòng H[SUB]2[/SUB] 49
Hình 3.13: Độ chuyển hóa TTCE trên xúc tác 0,5%Pd-0,5%Cu/C* khi thay đổi nhiệt độ phản ứng. 50
Hình 3.14: Sắc ký đồ GC khi phân tích sản phẩm trên các xúc tác. 52





LỜI MỞ ĐẦU Các hợp chất hữu cơ chứa clo có ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp như sản xuất hóa chất, thuốc bảo vệ thực vật, sản xuất nhựa, ôtô, điện may mặc Tuy nhiên các chất này sau khi sử dụng được thải trực tiếp vào môi trường đã gây ra những hậu quả nghiêm trọng như: phá hủy tầng bình lưu, gây mưa axít, ô nhiễm môi trường nước, đất, [1].
Tetracloetylen (TTCE) một trong các hợp chất clo hữu cơ tiêu biểu, được sử dụng phổ biến như một dung môi không thể thay thế trong công nghiệp giặt là, vải sợi, công nghiệp làm sạch, tẩy rửa bề mặt kim loại. Ngoài ra TTCE cũng là một hợp chất trung gian quan trọng để sản xuất các sản phẩm hữu cơ khác. Hàng năm, hơn 90% TTCE đã qua sử dụng được thải trực tiếp ra môi trường bên ngoài không qua xử lý, gây hậu quả không nhỏ cho con người và cho môi trường sinh thái [2, 3, 4].
Trong các phương pháp để xử lý các hợp chất clo hữu cơ, phương pháp hydrodeclo hóa (HDC) tỏ ra ưu việt hơn hẳn bởi hiệu suất cao, an toàn, thân thiện với môi trường, thu được sản phẩm hydrocacbon có giá trị kinh tế và được ứng dụng làm sản phẩm trung gian cho các quá trình chuyển hóa hóa học khác. Các kết quả nghiên cứu về quá trình HDC đã chỉ ra rằng Pd và Pt là những kim loại quý có khả năng xúc tiến tốt cho phản ứng HDC. Tuy nhiên, xúc tác loại này nhanh mất hoạt tính và giá thành cao, để giải quyết vấn đề này, các nhà khoa học đã nghiên cứu đưa thêm kim loại thứ hai vào hợp phần xúc tác, các kim loại thứ hai thường dùng là Fe, Ni, Cu, Mo,
Với mong muốn tìm ra điều kiện làm việc tối ưu cũng như cải thiện tính kinh tế của xúc tác cho quá trình HDC mà vẫn đạt hiệu quả cao nhất, trong khuôn khổ đồ án này em đã tiến hành nghiên cứu tổng hợp xúc tác lưỡng kim loại Pd-Cu mang trên chất mang C* (Pd-Cu/C*) cho phản ứng HDC TTCE, và nghiên cứu đánh giá các yếu tố ảnh hưởng như nồng độ, lưu lượng dòng tác nhân phản ứng H[SUB]2[/SUB], nhiệt độ phản ứng tới độ chuyển hóa TTCE trên xúc tác này.