intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE

Đánh giá hoạt tính của ME/zeolit trong phản ứng phân hủy No

Chia sẻ: Lê Thị Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:4

48
lượt xem
5
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

A crucial turn in the investigation on NO decomposition occured when Iwamoto et al [1] first found that copper-exchanged zeolites, in particular Cu-ZSM-5 zeolites, were effective catalysts for NO decomposition. These catalysts have been the object of the most active investigations ever since. Due to small pore size of zeolites, the reactant diffusion seems play an important part in the reaction kinetics. This article is aimed to evaluate the role of diffusion by means of activation energy of NO decomposition on Me/Zeolites ZSM-5 and mordenit.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Đánh giá hoạt tính của ME/zeolit trong phản ứng phân hủy No

T¹p chÝ Hãa häc, T. 42 (4), Tr. 411 - 414, (2004)<br /> <br /> <br /> §¸nh gi¸ ho¹t tÝnh cña ME/zeolit trong ph¶n øng<br /> ph©n hñy NO<br /> §Õn Tßa so¹n 21-8-2003<br /> TrÇn V¨n Nh©n , Lª Thanh S¬n2, Lª Thanh S¬n1, Khóc Quang §¹t1<br /> 1<br /> <br /> 1<br /> Khoa Hãa häc, Tr êng §HKHTN, §HQG H% Néi<br /> 2<br /> Khoa Hãa häc, §¹i häc khoa häc HuÕ<br /> <br /> <br /> Summary<br /> A crucial turn in the investigation on NO decomposition occured when Iwamoto et al [1] first<br /> found that copper-exchanged zeolites, in particular Cu-ZSM-5 zeolites, were effective catalysts<br /> for NO decomposition. These catalysts have been the object of the most active investigations ever<br /> since. Due to small pore size of zeolites, the reactant diffusion seems play an important part in the<br /> reaction kinetics. This article is aimed to evaluate the role of diffusion by means of activation<br /> energy of NO decomposition on Me/Zeolites ZSM-5 and mordenit.<br /> <br /> <br /> I - Më ®Çu II - Thùc nghiÖm<br /> <br /> ViÖc gi¶m thiÓu t¸c h¹i cña khÝ th¶i l mét KhÝ NO ®&îc ®iÒu chÕ tõ Cu v axit nitric,<br /> th¸ch thøc lín ®èi víi c¸c nh nghiªn cøu vÒ kho¶ng nång ®é nghiªn cøu kho¶ng 100 ppm.<br /> xóc t¸c b¶o vÖ m«i tr&êng [2, 3]. Trong c¸c chÊt Trén 0,1 - 0,2 g zeolit víi th¹ch anh ®Õn thÓ<br /> g©y « nhiÔm kh«ng khÝ th× 3 chÊt ®&îc quan t©m tÝch V = 3 - 5 cm3 ®&îc ®Æt trong èng th¹ch anh.<br /> nhiÒu nhÊt l NOx, CO v HC (hi®rocacbon). Cho dßng chÊt ph¶n øng ®i qua víi tèc ®é dßng<br /> Trong 3 chÊt n y viÖc oxi hãa CO v HC dÔ thùc cì 400 cm3/min. §o ®é chuyÓn hãa ë 200 -<br /> hiÖn, cßn viÖc ph©n hñy NOx khã kh¨n h¬n. §Ó 500oC. Nång ®é NO tr&íc v sau ph¶n øng ®&îc<br /> ph©n hñy (hoÆc khö) NOx cã thÓ dïng c¸c chÊt x¸c ®Þnh b»ng m¸y Testo 339 víi sens¬ ®iÖn<br /> xóc t¸c l kim lo¹i quÝ (Pt, Pd, Rh), c¸c oxit hãa, ®é chÝnh x¸c 1 - 2 ppm.<br /> baz¬ (V2O5, Fe2O3, CuO, Cr2O3...) v c¸c zeolit 1. KÕt qu¶<br /> trao ®æi kim lo¹i.<br /> Tõ ®é chuyÓn hãa ë c¸c nång ®é v nhiÖt ®é<br /> Trong b i b¸o n y tr×nh b y mét sè kÕt qu¶<br /> kh¸c nhau ®b x¸c ®Þnh ®&îc tèc ®é ph¶n øng,<br /> thu ®&îc khi nghiªn cøu ph¶n øng ph©n hñy NO<br /> bËc ph¶n øng, h»ng sè tèc ®é v n¨ng l&îng<br /> trªn 2 lo¹i zeolit trao ®æi víi kim lo¹i, Me/ZSM-<br /> ho¹t hãa. KÕt qu¶ tÝnh to¸n cho thÊy ph¶n øng<br /> 5 v Me/mordenit víi Me = Cu2+ v Co2+. ViÖc<br /> ph©n hñy NO l bËc 1. H»ng sè tèc ®é km quy vÒ<br /> chän 2 zeolit ZSM-5 v mordenit cã kÝch th&íc<br /> 1 gam zeolit v kn quy vÒ 1 mol kim lo¹i ë<br /> lç kh¸c nhau nh»m t×m hiÓu ¶nh h&ëng cña yÕu<br /> 400oC v n¨ng l&îng ho¹t hãa E cña c¸c mÉu<br /> tè khuÕch t¸n trong mao qu¶n ®Õn ®éng häc cña<br /> ph¶n øng. xóc t¸c ®&îc tr×nh b y trong b¶ng 1.<br /> <br /> <br /> <br /> 411<br /> B¶ng 1: H»ng sè tèc ®é ë 400oC v n¨ng l&îng ho¹t hãa E cña ph¶n øng ph©n hñy NO<br /> trªn xóc t¸c zeolit Me-ZSM-5 v Me-mordenit<br /> Sè mol<br /> MÉu L&îng<br /> Me/g NO, Kn, s-1. mol.<br /> xóc Th nh phÇn xóc t¸c Si/Al xóc t¸c, Km, s1.g-1<br /> xóc t¸c ppm Me-1 10-4<br /> t¸c g<br /> 10-4<br /> Z1 Fe/ZSM-5 60 0,20 1,44 80 14,4 10,0<br /> Z2 Fe/ZSM-5 47 0,20 3,25 117 20,4 6,2<br /> Z3 Fe/ZSM-5 23 0,20 6,25 116 36,0 5,7<br /> Z4 Co/ZSM-5 47 0,15 3,30 56 24,0 7,3<br /> Z5 Co/ZSM-5 23 0,15 4,70 64 32,5 6,9<br /> Z6 Cu/ZSM-5 47 0,10 1,00 100 11,0 11,2<br /> Z7 Cu/ZSM-5 47 0,10 3,30 100 16,5 5,0<br /> Z8 Cu/ZSM-5 23 0,10 6,00 200 18,0 3,0<br /> Z13 H/mordenit 5 0,20 4,80 51 28,0 1,1<br /> Z14 Co/mordenit 5 0,20 1,30 55 31,0 4,8<br /> Z15 Cu/mordenit 5 0,20 2,00 57 36,0 3,6<br /> Z16 Pd(0,1%) 0,50 0,09 52 14,3 152,0<br /> La3+ (3,5%) -Al2O3<br /> <br /> 2. BiÖn luËn vÒ h»ng sè tèc ®é ph¶n øng xö lý khÝ th¶i (mÉu K16, b¶ng 1).<br /> Trong b¶ng 1, ë cét 7 v 8 l h»ng sè tèc ®é Tõ h×nh 1 v 2 cã thÓ ®Ò xuÊt c¸ch so s¸nh<br /> ph©n hñy NO ë 400oC km, 400 (s-1.g-1) quy vÒ 1 ho¹t tÝnh cña c¸c xóc t¸c kh¸c nhau nh& sau:<br /> g xóc t¸c v kn, 400 (s-1.mol.Me-1) quy vÒ 1 mol 1. Chän cÊu tö cã ho¹t tÝnh cao h¬n ®Ó so<br /> kim lo¹i trong xóc t¸c. C¸c gi¸ trÞ km v kn tÝnh s¸nh. VÝ dô: §èi víi xóc t¸c Me/Zeolit hoÆc<br /> theo c«ng thøc (3) v (4). Me/Al2O3 th× chän kim lo¹i chuyÓn tiÕp Me ®Ó<br /> Trªn h×nh 1 tr×nh b y ®å thÞ km,400 phô thuéc so s¸nh. Trong tr&êng hîp cã 2 kim lo¹i th×<br /> h m l&îng kim lo¹i trong xóc t¸c. Tõ h×nh 1 cho chän kim lo¹i cã ho¹t tÝnh cao h¬n ®Ó so s¸nh.<br /> thÊy, khi nMe 0 c¸c ®&êng biÓu diÔn héi tô ë 1 VÝ dô, khi so s¸nh 3 mÉu Ce/ZSM-5 (Z9-Z11)<br /> ®iÓm cã km,400 3 s-1.g-1 ®Æc tr&ng cho ho¹t tÝnh (b¶ng 1) ta thÊy viÖc thªm Ag l m t¨ng ho¹t tÝnh<br /> xóc t¸c cña Na Zeolit hoÆc chÊt mang (Al2O3). xóc t¸c kh«ng ®¸ng kÓ. VËy lÊy Ce l m tiªu chÝ<br /> so s¸nh.<br /> Khi nMe t¨ng, km víi ®é dèc kh¸c nhau, trong<br /> 2. Th&íc ®o dïng ®Ó so s¸nh ho¹t tÝnh xóc<br /> ®ã Pd ?? Ce(?) > Co > Fe > Cu.<br /> t¸c l h»ng sè tèc ®é ph¶n øng ë mét nhiÖt ®é<br /> Trªn h×nh 2 tr×nh b y ®å thÞ kn,400 phô thuéc nhÊt ®Þnh (nªn chän nhiÖt ®é cã ®é chuyÓn hãa<br /> v o h m l&îng kim lo¹i trong xóc t¸c. Tõ h×nh 2 cùc ®¹i. VÝ dô ®©y l k400 (T = 673 K).<br /> cho thÊy, khi nme 0, kn,400 t¨ng v cã khuynh 3. H»ng sè kT ph¶i ®&îc quy vÒ 1 mol cña<br /> h&íng tiÕn gÇn nhau ®èi víi Co, Fe v Cu. Tuy cÊu tö cã ho¹t tÝnh cao nhÊt, vÝ dô ®©y l 1 mol<br /> nhiªn ®èi víi Ce th× kn thÊp h¬n, cßn ®èi víi Pd kim lo¹i, kn,400.<br /> th× kn cao h¬n h¼n, kho¶ng mét chôc lÇn, ®iÒu<br /> n y minh chøng cho tÝnh &u viÖt cña kim lo¹i 4. H»ng sè kT còng cã thÓ quy vÒ 1 ®¬n vÞ<br /> quý (Pt, Rh) so víi c¸c xóc t¸c kh¸c trong viÖc diÖn tÝch bÒ mÆt (1 m2) hoÆc 1 ®¬n vÞ khèi l&îng<br /> <br /> 412<br /> H×nh 1: Sù phô thuéc km v o sè mol kim lo¹i<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> H×nh 2: Sù phô thuéc cña kn v o sè mol kim lo¹i<br /> 413<br /> chÊt xóc t¸c (1 g zeolit). Trong mäi tr&êng hîp mét nhiÖt ®é nhÊt ®Þnh gÇn nhiÖt ®é tèi &u quy<br /> ®iÒu kiÖn cÇn thiÕt l h m l&îng kim lo¹i (sè vÒ 1 mol cña cÊu tö cã ho¹t tÝnh cao nhÊt, hoÆc<br /> mol Me/g) ph¶i nh& nhau trªn c¸c mÉu so s¸nh. quy vÒ mét ®¬n vÞ chÊt xóc t¸c (khèi l&îng hoÆc<br /> H m l&îng kim lo¹i nªn chän trong kho¶ng bÒ mÆt riªng) víi ®iÒu kiÖn l h m l&îng cña<br /> trung b×nh, nÕu qu¸ nhá sÏ kÐm chÝnh x¸c, cÊu tö ho¹t ®éng ph¶i nh& nhau trªn c¸c mÉu so<br /> nh&ng nÕu qu¸ lín sÏ r¬i v o vïng bbo hßa Ýt s¸nh.<br /> nh¹y c¶m víi tèc ®é ph¶n øng.<br /> C«ng tr×nh n%y ® îc ho%n th%nh víi sù hç<br /> NÕu theo c¸c tiªu chÝ trªn th× tõ h×nh 1 v<br /> trî vÒ kinh phÝ cña Ch ¬ng tr×nh nghiªn cøu c¬<br /> h×nh 2 ta thÊy, ho¹t tÝnh ph©n hñy NO s¾p xÕp<br /> theo thø tù Co > Fe > Cu. Ce r¬i v o tr&êng hîp b¶n trong lÜnh vùc Khoa häc tù nhiªn.<br /> h m l&îng qu¸ thÊp, kÕt qu¶ kÐm chÝnh x¸c nªn<br /> khã so s¸nh (viÖc ®&a Ce v o ZSM-5 b»ng trao T)i liÖu tham kh¶o<br /> ®æi ion rÊt khã), Pd l tr&êng hîp kim lo¹i quý cã<br /> ho¹t tÝnh xóc t¸c cao h¬n h¼n nh& ®b nªu ë trªn. 1. V. I. Parvulescu, P. Grange, B. Delmon.<br /> Catalysis Today, Vol. 46, P. 233 - 316<br /> III - KÕt luËn (1998).<br /> 2. H. Bosch, F. Janssen. Catalysis Today, Vol.<br /> 1. §b nghiªn cøu ph¶n øng ph©n hñy NO 2, P. 369 (1998).<br /> trªn Me/ZSM-5 v Me/modenit. 3. M. Iwamoto, H. Furukawa, S. Kagawo.<br /> 2. §b t×m ®&îc th&íc ®o thÝch hîp ®Ó so Proceedings of the 10th Intern. Congress on<br /> s¸nh ho¹t tÝnh xóc t¸c, ®ã l h»ng sè tèc ®é ë catalysis, Budapest, P. 1285 (1992).<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 414<br />
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2