Đồ Án Nghiên cứu xử lý hợp chất Clo hữu cơ bằng quá trình Hydrodeclo hóa trên xúc tác sử dụng y-Al2O3 làm

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU . . 4
PHẦN 1 . . 6
TỔNG QUAN LÝ THUYẾT . . 6
1.1. HỢP CHẤT CLO HỮU CƠ . . 6
1.1.1. Giới thiệu chung về hợp chất clo hữu cơ . 6
1.1.2. Ứng dụng của một số hợp chất clo hữu cơ . 9
1.1.3. Ảnh hưởng của hợp chất clo hữu cơ đến môi trường và con người . . 11
1.1.4. Hợp chất tetracloetylen (TTCE) . 11
1.2. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ HỢP CHẤT CLO HỮU CƠ . . 1515
1.2.1. Phương pháp ôxy hóa . 15
1.2.2. Phương pháp khử . . 17
1.2.3. Phương pháp sinh học . 17
1.2.4. Phương pháp ôxy hóa - khử kết hợp . . 18
1.3. PHẢN ỨNG HYDRODECLO HÓA (HDC) . 19
1.3.1. Khái niệm về phản ứng HDC . . 19
1.3.2. Xúc tác cho phản ứng HDC . 19
. 24
1.3.4. Động học phản ứng HDC . 26
1.4. HƯỚNG NGHIÊN CỨU CỦA ĐỒ ÁN . . 29
PHẦN 2 . . 30
THỰC NGHIỆM . . 30
2.1. TỔNG HỢP XÚC TÁC . 30
2.2. ĐÁNH GIÁ ĐẶC TRƯNG HÓA LÝ CỦA XÚC TÁC . . 31
2.2.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) . 31
2.2.2. Phương pháp hấp phụ và nhả hấp phụ vật lý N2 (BET) . . 33
2.2.3. Xác định hàm lượng kim loại bằng phổ khối cảm ứng plasma (ICP-MS) . 34
2.2.4. Phương pháp hấp phụ xung CO . 35
2.3. ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH XÚC TÁC . . 37
PHẦN 3 . . 42
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN . . 42
3.1. ĐẶC TRƯNG HÓA LÝ CỦA CHẤT MANG VÀ XÚC TÁC . . 42
3.1.1. Đặc trưng pha tinh thể của chất mang và xúc tác . . 42
.43
3.1.3. Hàm lượng kim loại mang lên chất mang . 43
3.1.4. Đ .45
3.2. HOẠT TÍNH XÚC TÁC Pd-Ni/ γ-Al2O3 . 47
3.2.1. Hoạt tính xúc tác của các mẫu đơn kim loại Me/γ-Al2O3 . 47
3.2.2. Hoạt tính của xúc tác Pd-Ni/γ-Al2O3 dạng hạt . 48
3.2.3. Hoạt tính của xúc tác Pd-/γ-Al2O3 dạng bột . . 49
3.2.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của hai loại γ-Al2O3 đến hoạt tính của xúc tác Pd-
Ni . .50
KẾT LUẬN . . 52
TÀI LIỆU THAM KHẢO . . 53

MỞ ĐẦU
Hàng năm, hơn 500 công ty hóa chất lớn trên thế giới sản xuất ra 52 triệu tấn
clo và 62 triệu tấn natri hydroxit để phục vụ cho nhu cầu của con người. Trong
số này, hơn 21% lượng clo được sử dụng trong công nghiệp hữu cơ để sản xuất
ra 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, công nghiệp
may mặc Do chưa có công nghệ và cơ chế quản lý tốt, hàng năm các chất này
sau khi sử dụng thường được thải trực tiếp ra môi trường với số lượng hàng triệu
tấn đã gây ra những hậu quả nghiêm trọng cho môi trường và đặc biệt cho sức
khỏe con người [3]. Những ảnh hưởng trực tiếp và nghiêm trọng của các hợp
chất hữu cơ chứa clo như: phá hủy tầng ôzôn, gây mưa axít, ô nhiễm môi trường
đất, nước, đã đặt ra yêu cầu cấp bách đề xuất một giải pháp xử lý triệt để các
hợp chất này ngay tại nguồn thải của các nhà máy công nghiệp.
Tetracloetylen (TTCE) là một hợp chất hữu cơ chứa clo được sử dụng phổ
biến như là 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 nó 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 [4,
5].
Hiện tại, có 3 phương pháp chính để xử lý các hợp chất này đó là oxy hóa,
sinh học và hydrodeclo hóa (HDC), trong đó phương pháp thứ ba tỏ ra có hiệu
quả và kinh tế hơn cả. Việc sử dụng dòng hydro để tách clo ra khỏi hợp chất ban
đầu cho phép quá trình xử lý đạt hiệu suất cao, đồng thời thu được sản phẩm là
các hydrocacbon có giá trị sử dụng làm nguyên liệu cho các ngành tổng hợp hữu cơ khác.
Nghiên cứu đã cho thấy, các kim loại quý như Pd, Pt là những xúc tác mang
lại độ chuyển hóa cao và tạo ra sản phẩm là các hydrocacbon no. Tuy nhiên xúc
tác này đắt tiền nhưng lại nhanh mất hoạt tính. Để giải quyết vấn đề này, việc
đưa thêm một kim loại thứ hai vào hợp phần của xúc tác đã được đặt ra nhưng
chưa có nhiều nghiên cứu làm sáng tỏ vai trò của kim loại thứ hai này.
Bên cạnh đó chất mang cũng là một trong những thành phần rất quan
trọng của xúc tác. Có rất nhiều chất đã được nghiên cứu sử dụng làm chất mang trong xúc tác của quá trình HDC như C*, SiO2, g -Al2O3, mỗi chất mang đều có những ưu và nhược điểm khác nhau. Trong đó, g -Al2O3 là chất mang được nghiên cứu nhiều và cũng là loại chất mang được sử dụng để tổng hợp xúc tác trong nghiên cứu này.
Với mục tiêu cải thiện khả năng làm việc cũng như tính kinh tế của xúc tác trên cơ sở kim loại quý và chất mang g -Al2O3. Trong đồ án này, Niken (Ni) là kim loại thông dụng và rẻ tiền hơn đã được nghiên cứu đưa vào hợp phần xúc tác với Paladi (Pd) mang trên hai loại -Al2O3 là -Al2O3 dạng hạt và -Al2O3
dạng bột làm xúc tác cho quá trình HDC.
Ảnh hưởng của kim loại thứ hai tới sự phân bố kim loại trên chất mang,
ảnh hưởng của hình dạng chất mang và kim loại thứ hai đến hoạt tính của hai
loại xúc tác trong quá trình HDC xử lý TTCE là những vấn đề chủ yếu được đề
cập và làm rõ trong đồ án này.