Luận Văn Xử lý PAH trong khí thải bằng phương pháp ôxi hóa trên hệ xúc tác ôxit kim loại

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU .3

CHƯƠNG I. Ô NHIỄM PAH VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ 4

1.1. Khái niệm PAH. 4

1.2. Nguồn phát thải PAH vào không khí 8

1.3. Nồng độ của PAH trong không khí .10

1.4. Dạng tồn tại của PAH trong không khí .11

1.5. Tác hại của PAH. 12

1.6. Một số PAH được chọn để nghiên cứu .14

1.6.1. Naphtalen .14

1.6.2. Antraxen .15

1.7. Phương pháp xử lý PAH trong khí thải .15

CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17

2.1. Lý thuyết chung về xúc tác .17

2.1.1. Khái niệm 17

2.1.2. Xúc tác dị thể .17

2.1.2.1. Thành phần chất xúc tác dị thể .17

2.1.2.2. Lựa chọn hệ xúc tác dị thể 18

2.1.2.3. Tính chất của xúc tác dị thể .19

2.1.2.4. Cơ chế của phản ứng xúc tác dị thể .22

2.1.2.5. Động học phản ứng xúc tác dị thể 25

2.1.2.6. Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt BET .28

2.1.3. Phương pháp điều chế xúc tác . .29

2.2. Phương pháp phân tích 32

2.2.1. Phương pháp xác định hoạt độ hấp phụ và bề mặt riêng của xúc tác 32

2.2.2. Sắc ký khí 35

2.2.3. Sắc kí lỏng hiệu năng cao. .36

2.2.4. Nhiễu xạ Rơng en. .37

2.2.5. Kính hiển vị điện tử quét . .38

CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM 39

3.1. Thiết bị và hóa chất sử dụng .39

3.2. Điều chế chất xúc tác. .40

3.2.1. Điều chế xúc tác CuO 40

3.2.2. Điều chế xúc tác CuO-CeO2. .41

3.2.3. Điều chế xúc tác CuO-CeO2/γ -Al2O3 .43

3.2.4. Điều chế xúc tác CuO-CeO2-Cr2O3/γ -Al2O .44

3.3. Xác định một số đặc trưng quan trọng của xúc tác .44

3.4. Tính hiệu suất xử lý .44

3.4.1. Hệ thống thực nghiệm khảo sát hoạt độ xúc tác 45

Xử lý PAH trong khí thải bằng phương pháp ôxi hóa trên hệ xúc tác ôxit kim loại –Nguyễn Thị Thủy – CNMTK48

Viện khoa học và công nghệ môi trường (INEST) ĐHBK - Tel: (84.4) 8681686 – Fax: (84.4) 8693551

2

3.4.2. Dựng đường chuẩn 46

3.4.3. Tính hiệu suất xử lý .47

CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 50

4.1. Kết quả điều chế xúc tác. 50

4.2. Kết quả xác định một số đặc trưng quan trọng của xúc tác 50

4.2.1. Diện tích bề mặt riêng của các chất xúc tác nghiên cứu 51

4.2.2. Phân tích nhiễu xạ Rơnghen và kính hiển vi điện tử quét. 51

4.3. Kết quả khảo sát hiệu suất xử lý PAH được chọn trên các hệ xúc tác 55

4.3.1. Ảnh hưởng của phương pháp điều chế xúc tác 55

4.3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý xúc tác .56

4.3.3. Ảnh hưởng của chất mang .57

4.3.4. Ảnh hưởng của lưu lượng dòng khí thổi qua ống xúc tác. 57

4.3.5. Ảnh hưởng của môi trường phản ứng 58

4.3.6. Ảnh hưởng của cấu trúc hình học của chất cần xử lý 59

KẾT LUẬN .61

TÀI LIỆU THAM KHẢO .62

PHỤ LỤC 64

Xử lý PAH trong khí thải bằng phương pháp ôxi hóa trên hệ xúc tác ôxit kim loại –Nguyễn Thị Thủy – CNMTK48

Viện khoa học và công nghệ môi trường (INEST) ĐHBK - Tel: (84.4) 8681686 – Fax: (84.4) 8693551

3

LỜI MỞ ĐẦU

Hydrôcácbon thơm đa vòng giáp cạnh (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons – PAH) là

một nhóm hợp chất ô nhiễm nguy hiểm do chúng có độc tính cao và có mặt nhiều trong

môi trường không khí. PAH có thể được phát thải vào môi trường khí từ những quá

trình tự nhiên như núi lửa, cháy rừng tuy nhiên phần chủ yếu của PAH trong môi

trường là do hoạt động sống của con người gây ra [1]. Chúng là sản phẩm của quá trình

cháy không hoàn toàn hoặc nhiệt phân các hợp chất hữu cơ như dầu mỏ, than đá, gỗ,

chất thải rắn và một số quá trình công nghiệp như sản xuất nhôm, thép, quá trình

đúc .

PAH là nhóm hợp chất hữu cơ độc hại đối với sức khỏe con người. Rất nhiều PAH là

những chất gây ung thư và gây đột biến gen. Con người có thể bị nhiễm PAH qua thức

ăn, nước uống, khí thở hoặc trực tiếp tiếp xúc với vật liệu có chứa PAH. Thêm vào đó,

nhiều sản phẩm phản ứng của PAH trong không khí có thể có độc tính cao hơn PAH.

Như vậy, vấn đề xử lý PAH trong khí thải rất cần được quan tâm.

Hiện tại các phương pháp xử lý PAH trong khí thải còn rất hạn chế, biện pháp chủ yếu

vẫn là kiểm soát tại nguồn để giảm phát thải. Gần đây, đã có các nghiên cứu sơ bộ về

khả năng xử lý các chất hữu cơ bằng phương pháp ôxi hóa trên hệ xúc tác ôxit kim loại

và thu được kết quả khả quan. Tại Việt Nam, hướng nghiên cứu xử lý PAH bằng

phương pháp ôxi hóa có sử dụng hệ xúc tác đang là một hướng mới và rất được quan

tâm. Do vậy trong đồ án tôi đã chọn đề tài: “Nghiên cứu xử lý PAH trong khí thải bằng

phương pháp ôxi hóa trên hệ xúc tác ôxit kim loại” làm hướng nghiên cứu của mình.