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

Đồ án tốt nghiệp: Nhôm oxit hoạt tính

Chia sẻ: Thần Linh | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:63

133
lượt xem
19
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tổng quan về vật liệu nhôm oxit và các phương pháp tổng hợp, nghiên cứu quy trình tổng hợp Al2O3 bằng phương pháp kết tủa ở quy mô pilôt, đánh giá các đặc trưng tính chất hoá lý của Al2O3,... là những nội dung chính của đồ án tốt nghiệp "Nhóm oxit hoạt tính". Mời các bạn cùng tham khảo nội dung đồ án để nắm bắt nội dung chi tiết.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Đồ án tốt nghiệp: Nhôm oxit hoạt tính

  1. Đồ án tốt nghiệp                                                          Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Nhôm và các hợp chất của nhôm đã được phát hiện từ  rất lâu và được  ứng dụng trong   nhiều lĩnh vực khác nhau để phục vụ đời sống con người. Trong số các hợp chất đó, nhôm oxit  hoạt tính với nhiều ưu điểm như bề mặt riêng lớn, hoạt tính cao, bền cơ, bền nhiệt,… đã được   ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp. Hơn 90% sản lượng alumina (được gọi là  alumina luyện kim) được sử  dụng làm nguyên liệu cho quá trình điện phân để  sản xuất nhôm   kim loại, 10% còn lại được sử dụng trong công nghiệp hoá chất và các ngành công nghiệp khác   như  các ngành thủy tinh, gốm sứ, vật liệu chịu lửa, gốm kĩ thuật   nhu cầu nhôm oxit kĩ thuật  vào khoảng 15.000­20.000 tấn/năm.  Đặc biệt, trong công nghiệp chế  biến dầu khí nhôm oxit   không những làm chất xúc tác để  năng cao số  lượng chất lượng sản phẩm, góp phần làm tăng  hiệu quả của các quá trình mà còn làm chất mang cho các chất xúc tác của các quá trình khác.  Hiện nay, hầu hết các nhà máy sản xuất  ở  Việt Nam có sử  dụng nhôm oxit làm chất   mang, chất xúc tác đều phải nhập ngoại. Trong khi đó nước ta có nguồn nguyên liệu nhôm   (quặng  Bauxite)   với   trữ   lượng   lớn,   tương   đối  phổ   biến   (trữ   lượng   Bauxite   được   đánh   giá   khoảng 2,4 tỷ tấn).  Mặt khác, trong thời gian sắp tới nhu cầu oxit nhôm hoạt tính trong các nhà máy sản xuất  và chế biến, đặc biệt trong nhà máy lọc dầu là rất lớn. Vì vậy, việc nghiên cứu công nghệ điều   chế  oxit nhôm hoạt tính từ  nhôm hydroxyt có chất lượng cao là việc làm rất cần thiết và mang  lại hiệu quả kinh tế. Hiện nay, ở nước ta chưa có công trình nào nghiên cứu một cách hệ thống và bài bản về  điều chế nhôm oxit bằng phương pháp kết tủa ở quy mô phòng thí nghiệm. Ngoài nhóm nghiên   cứu của Phòng Thí Nghiệm Trọng Điểm Công Nghiệp Lọc Hóa Dầu. Tuy nhiên, để  có thể  tiến tới việc triển khai sản xuất  ở  quy mô công nghiệp, còn cần   phải hoàn thiện quy trình công nghệ  tổng hợp oxit nhôm  ở  quy mô lớn hơn, đồng thời phải  nghiên cứu hoàn thiện công đoạn tạo hạt.  GVHD:  TS Vũ Thị Thu Hà                        1                SV TH: Đặng Thị Thùy
  2. Đồ án tốt nghiệp                                                          Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng Mục tiêu của đồ  án này là nghiên cứu tổng hợp nhôm oxit hoạt tính có chất lượng cao,  ứng dụng làm chất xúc tác và chất hấp phụ ở quy mô pilôt. Nội dung nghiên cứu của đồ án gồm: Tổng quan về vật liệu nhôm oxit và các phương pháp tổng hợp Nghiên cứu quy trình tổng hợp Al2O3 bằng phương pháp kết tủa ở quy mô pilôt Đánh giá các đặc trưng tính chất hoá lý của Al2O3 Nghiên cứu quy trình tạo viên  Thăm dò ứng dụng của nhôm oxit GVHD:  TS Vũ Thị Thu Hà                        2                SV TH: Đặng Thị Thùy
  3. Đồ án tốt nghiệp                                                          Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng        TỔNG QUAN TÀI LIỆU Giới thiệu chung về nhôm oxit Nhôm oxit là một hợp chất hóa học của nhôm và oxy với công thức hóa học Al2O3. Nó  còn được biết đến với tên gọi alumina trong cộng đồng các ngành khai khoáng, gốm sứ, và khoa  học vật liệu.  Nhôm ôxit là chất rắn, màu trắng, không tan và không tác dụng với nước. Nóng chảy ở  nhiệt độ rất cao (trên 20000C), có hệ số giãn nở nhiệt 0.063 K­1 [25] Trong vỏ  quả  đất, Al2O3  tồn tại dưới dạng tinh thể  Al2O3  khan hoặc quặng  nhôm  oxit  không nguyên chất. Tinh thể  nhôm oxit trong suốt không màu hoặc có màu, một phần dùng làm đồ  nữ trang,   một phần dùng chế  tạo các chi tiết trong các ngành kĩ thuật chính xác, như  chân kính đồng hồ,  máy phát laze... Nhôm oxit lẫn tạp chất có độ rắn cao, được dùng làm vật liệu mài ( đá mài, bột giấy ráp,  bột đánh bóng...) Trong công nghiệp, nhôm oxit hoạt tính được sử  dụng rộng rãi, đặc biệt trong công   nghiệp dầu khí: chất hấp phụ trong quá trình chế  biến khí thiên nhiên, chất mang xúc tác hoặc  xúc tác trong quá trình chế  biến các phân đoạn dầu mỏ  và xúc tác cho phản  ứng chuyển hoá   hydrocacbon. Diện tích bề mặt riêng, phân bố lỗ xốp và độ axit là các yếu tố quan trọng của nhôm oxit  khi ứng dụng trong công nghiệp dầu khí. Phân loại nhôm oxit Phân loại dựa vào nhiệt độ chuyển hóa từ nhôm hydroxit Nhôm oxit được phân loại dựa vào nhiệt độ  chuyển hoá từ  hydroxit và được chia thành   [15,16] :  GVHD:  TS Vũ Thị Thu Hà                        3                SV TH: Đặng Thị Thùy
  4. Đồ án tốt nghiệp                                                          Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng Nhôm oxit tạo thành  ở  nhiệt độ  thấp (Al2O3.nH2O) 0
  5. Đồ án tốt nghiệp                                                          Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng và cấu trúc oxy bó chặt hơn. Trong khoảng nhiệt độ  800­ 850oC,  ­Al2O3  chuyển hoá thành  ­ Al2O3. ­Al2O3 Khối lượng riêng của  ­Al2O3: 3,00 g/cm3 ­Al2O3 tạo thành trong quá trình nung Gibbsit trong không khí hoặc nitơ ở nhiệt độ 230 ­  300oC. Có ý kiến cho rằng  ­Al2O3 là trạng thái trung gian của quá trình kết tinh  ­Al2O3,  ­Al2O3  kết tinh trong hệ lục diện, ô mạng cơ sở là giả lập phương. Nguyên tử nhôm nằm trong bát diện   được bó chặt bằng các nguyên tử  ôxy. Khi nung tới nhiệt độ  800 ­ 1000oC,  ­Al2O3   biến đổi  thành  ­Al2O3 ­Al2O3 Khối lượng riêng của  ­Al2O3: 3,2  3,77 g/cm3  Khối lượng riêng của  ­Al2O3 bằng 72% của  ­ Al2O3 Dạng   ­Al2O3  không tìm thấy trong tự  nhiên mà nó được tạo thành khi nung Gibbsit,  Bayerit, Nordstrandit và Bemit  ở  nhiệt độ  khoảng 400     600oC hay trong quá trình phân huỷ  muối nhôm từ 900    950oC. Nhiều thí nghiệm đã chứng minh rằng  ­Al2O3 chứa một lượng nhỏ nước trong cấu trúc  ngay cả khi chúng được nung lâu  ở  nhiệt độ  xấp xỉ 1000 oC [16,17,18]. Khi nung  ở 1000oC trong  12 giờ thấy lượng nước tinh thể còn lại khoảng 0,2% [19].  Có thể chuyển hoá một phần hoặc hoàn toàn  ­Al2O3 thành  ­Al2O3 không cần nung nóng  mà chỉ cần tác động bằng sóng va chạm có áp suất và thời gian tác động khác nhau. Nguyên nhân   làm chuyển pha ở đây là tăng nội năng và thay đổi cấu trúc không gian hoàn thiện của mạng tinh   thể  ­Al2O3. Trên bề  mặt của   ­Al2O3  còn tồn tại hai loại tâm axit, đó là tâm axit Lewis và tâm   Bronsted. Tâm axit Lewis có khả  năng tiếp nhận điện tử  từ  phân tử  chất hấp phụ, còn tâm axit   Bronsted có khả năng nhường proton cho phân tử chất hấp phụ. GVHD:  TS Vũ Thị Thu Hà                        5                SV TH: Đặng Thị Thùy
  6. Đồ án tốt nghiệp                                                          Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng Tính axit của  ­Al2O3 liên quan với sự có mặt của các lỗ trống trên bề mặt của nó với số  cấu trúc khác nhau trong cấu trúc của spinel. Tính bazơ  do ion nhôm trong lỗ  trống mang điện   tích dương không bão hoà quyết định [5]. Qua nghiên cứu sơ  đồ  phân huỷ  nhiệt ta thấy có sự  chuyển pha  ­Al2O3  sang các dạng  oxit nhôm khác do đó trong quá trình điều chế cần có  chế độ nhiệt độ thích hợp để thu được  ­  Al2O3 có hàm lượng tinh thể cao. Cấu trúc của nhôm oxit Cấu trúc của nhôm ôxit được xây dựng từ  các đơn lớp của các quả  cầu bị  bó chặt [4].  Lớp này có dạng tâm đối mà ở đó mọi ion O 2­ được định vị ở vị trí 1 như hình 1.1. Lớp tiếp theo   được phân bố trên lớp thứ nhất, ở đó tất cả những quả cầu thứ hai nằm ở vị trí lõm sâu của lớp   thứ nhất như  hình vẽ (vị trí 2).  Lớp thứ 3 có thể được phân bố ở vị trí như lớp thứ nhất, và tiếp tục như vậy thứ tự phân  bố của kiểu cấu trúc này là : 1,2; 1,2 …hoặc được phân bố trên những hố  sâu khác của lớp thứ  nhất vị trí 3, còn lớp thứ 4 lại được phân bố như vị trí 1, thứ tự phân bố của cấu trúc này : 1,2,3;   1,2,3… Hình 1: Cấu trúc khối của nhôm oxit Vị trí của các ion Al3+: Các cation Al3+ nhất thiết được phân bố  trong không gian giữa các lớp bó chặt anion. Lỗ  hổng duy nhất mà ion Al3+ có thể  phân bố  là  ở  giữa 2 lớp. Khả  năng, các ion Al3+ nằm  ở  vị trí  trên lỗ hổng tứ diện  hoặc nằm ở vị trí tâm bát diện.  GVHD:  TS Vũ Thị Thu Hà                        6                SV TH: Đặng Thị Thùy
  7. Đồ án tốt nghiệp                                                          Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng Xét lớp oxy thứ hai của oxit trong vị trí 2 phân bố  trên Al3+. Nếu tiếp tục sắp xếp bằng  phương pháp này : O2­, Al3+, O2­,và Al3+ trong sự bó chặt lục giác như  trường hợp thì thấy rằng   có bao nhiêu vị trí dành cho cation thì có bấy nhiêu vị trí dành cho O 2­  ở lớp anion. Sự bố trí này  không thoả mãn tính trung hoà điện tích. Để thoả mãn độ trung hoà điện tích thì cần thiết trống 1  trong 3 vị trí của cation. Al3+                                                                                                                                     O2­    Hình 2: Vị trí của ion Al3+ trong cấu trúc bó chặt anion Ở  trường hợp khi có mặt hydro (H) trong   và  ­Al2O3 các ion nhôm nằm trong khối tứ  diện còn proton không nằm trong lỗ  trống tứ  diện mà nằm trên bề  mặt trong dạng nhóm OH.  Suy diễn ra rằng một trong 8 ion O 2­ nằm trên bề mặt trong dạng OH­. Điều đó có nghĩa tinh thể  bé và phần lớn các nhóm OH­ nằm trên bề mặt. Giả thiết này phù hợp với kết quả thực nghiệm  thu được   và  ­Al2O3 có diện tích bề mặt lớn và trên bề mặt chứa nhiều OH­ liên kết. Các nhôm oxit khác nhau về tỷ lệ ion nhôm trong khối bát diện và tứ dịên, cũng như mức   độ  bao bọc đối xứng ion Al3+ trong lỗ trống tứ và bát diện.  ­Al2O3 chứa ion Al3+ trong tứ diện  lớn hơn trong  ­Al2O3. Đặc điểm cấu trúc bề  mặt của nhôm oxit có vai trò quan trọng trong xúc tác. Do nhôm   oxit có cấu trúc lớp nên có thể  trên mỗi bề  mặt chỉ  có một dạng xác định bề  mặt tinh thể.  ­ Al2O3 có độ axit lớn hơn do mật độ Al3+ lớn hơn trong vị trí tứ diện trên bề mặt. Trong quá trình nung nhôm oxit đến khoảng 900 oC, gần như  toàn bộ  nước được giải  phóng, kéo theo sự thay đổi cơ bản nước bề mặt. Rõ ràng ở  đây đồng thời xảy ra sự tuơng tác  giữa các bề mặt tinh thể tạo nên tinh thể lớn hơn. Bề mặt các ôxit hoàn toàn mất proton, do vậy   chúng được cấu tạo hoàn toàn từ  các ion O2­ và các lỗ  trống anion. Nhiều tính chất của chúng  khác hẳn với nhôm ôxit khác. GVHD:  TS Vũ Thị Thu Hà                        7                SV TH: Đặng Thị Thùy
  8. Đồ án tốt nghiệp                                                          Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng Bề mặt riêng của nhôm oxit Thông thường diện tích bề  mặt riêng của nhôm oxit khoảng từ  100­300 m 2/g. Diện tích  bề mặt riêng của  ­Al2O3 khoảng từ 150­280 m2/g còn diện tích bề mặt riêng của  ­ Al2O3 rất bé  chỉ  khoảng vài m2/g.  ­Al2O3 là một loại vật liệu có mao quản trung bình, từ  trước đến nay có  rất ít những chất xúc tác mang trên chất mang Al2O3 có diện tích bề mặt lớn hơn 300 m2/g. Theo Lippen, Bayerit và Gibbsit ban đầu có diện tích bề mặt riêng thấp khoảng 3­5 m 2/g,  trái lại dạng gel Boehmite có thể  có diện tích bề  mặt riêng lớn.  ­Al2O3 đi từ  gel Boehmite có  diện tích bề  mặt riêng khoảng 280­325 m2/g, dạng  ­Al2O3  và  ­Al2O3 cũng được tạo thành từ  dạng gel Boehmite và có diện tích bề mặt trong khoảng 100­150 m 2/g. Dạng Al2O3 có diện tích  bề mặt lớn có thể đi từ Gibbsit và phụ thuộc vào nhiệt độ và thời gian nung, diện tích bề mặt có   thể đạt tới 300 m2/g.  ­ Al2O3 có diện tích bề mặt lớn có thể được điều chế bằng phương pháp   nung gel Boehmite ở 10000C trong một khoảng thời gian nhất định. Tính axit của nhôm oxit Trên bề mặt nhôm oxit hydrat hoá toàn phần, tồn tại một số tâm axit Bronsted do có nhóm  OH ­ [4,5]. Bề mặt của  ­Al2O3 và  ­Al2O3 có tâm axit Lewis, không có tâm Bronsted,  ­Al2O3 và  ­Al2O3, phụ  thuộc vào mức độ  dehydrat hoá có cả  hai loại tâm axit. Nói chung nhôm oxit và  nhôm hydroxit hoá không biểu hiện tính axit mạnh. Chính vì vậy oxit nhôm rất thích hợp làm   chất mang cho phản ứng khử lưu huỳnh của nhiên liệu bởi vì chất mang có tính axit cao sẽ thúc   đẩy các phản  ứng cracking tạo cốc, cặn các bon làm giảm hoạt tính và thời gian sống của xúc   tác. Giới thiệu về  ­Al2O3 Dạng  ­Al2O3 được tạo thành khi nung Gibbsit, Bayerit, Nordtrandit và Boehmite ở nhiệt   độ  450­6000C [4]. Tuy nhiên,  ­Al2O3 thu được từ quá trình nhiệt phân Boehmite, dạng thù hình   của mônô hydroxit nhôm là tốt nhất, chứa nhiều lỗ  xốp có đường kính vào khoảng 30­120 A 0,  thể tích lỗ xốp 0,5­1 cm3/g. Diện tích bề mặt phụ thuộc vào cả nhiệt độ nung và thời gian nung.   Môi trường khí khi nung cũng đóng vai trò quan trọng, tốt nhất là giàn đều sản phẩm thành lớp   mỏng để nung.  Nhôm oxyt  ở dạng  ­ Al2O3 có độ  phân tán cao và cấu trúc khuyết, chủ  yếu được dùng   làm xúc tác trong công nghiệp chế  biến dầu và hoá dầu, làm chất mang và chất hấp phụ, chất   GVHD:  TS Vũ Thị Thu Hà                        8                SV TH: Đặng Thị Thùy
  9. Đồ án tốt nghiệp                                                          Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng xử  lý nước chứa flo và asen… Ngoài ra, nhôm hydroxyt hoạt tính còn được dùng trong dược  phẩm. Việc sản xuất nhôm oxyt và nhôm hydroxyt hoạt tính chất lượng cao, có hiệu quả kinh tế  vẫn còn là vấn đề cần nghiên cứu. Trong công nghiệp nhôm oxyt  ­Al2O3 thường được sử  dụng làm chất mang cho xúc tác  hai chức năng hoặc chất mang tương tác[5]. Với vai trò làm chất mang tương tác, oxit nhôm hoạt  tính tác dụng với các pha hoạt tính làm cho chúng phân tán tốt hơn đồng thời làm tăng độ  bền   cho xúc tác. Thực tế sự tương tác này tạo ra một bề mặt xúc tác tối đa so với chất mang, nghĩa là  tương tác giữa xúc tác và chất mang có vai trò ngăn chặn sự chuyển động của các tinh thể chất   xúc tác trên bề mặt chất mang. Các phương pháp tổng hợp nhôm oxit Nhôm oxit là loại vật liệu có  ứng dụng rất rộng rãi trong nhiều quá trình công nghệ   ở  quy mô công nghiệp như  làm chất xúc tác, chất mang xúc tác hoặc chất hấp phụ  trong công   nghiệp ô tô và lọc dầu .Có nhiều phương pháp tổng hợp nhôm oxit hoạt tính. Các phương pháp  tổng hợp khác nhau tạo ra các nhôm oxit có cấu trúc xốp khác nhau. Có 3 phương pháp tổng hợp nhôm oxit chính trong công nghiệp  Phương pháp kết tủa [2,5]: Nguồn nhôm được hòa tan trong dung dịch NaOH để  tạo   thành dung dịch NaAlO2. Axit hóa dung dịch này bởi dung dịch axit tạo kết tủa. Lọc rửa và sấy  kết tủa thu được boehmite. Nung  boehmite  ở  chế  độ  thích hợp và tạo viên ta thu được nhôm   oxit. Phương   pháp   sol­gel   [2,9]:   Trước   tiên,   nguồn   nhôm   alkocide   được   hòa     tan   trong   n­ propanol bằng cách đun hồi lưu trong 3 giờ. Sau đó, hỗn hợp của nước, axit nitric và n­propanol   được thêm từ từ vào dung dịch này cùng với việc khuấy mạnh. Gel tạo thành đuợc già hóa trong  3 ngày, lọc hết dung môi mẫu thu được tiến hành sấy và nung, tạo viên thu được nhôm oxit. Phương   pháp   sol­gel   sử   dụng   chất   tạo   cấu   trúc   [2,9]:   Thực   nghiệm   tổng   hợp   theo   phương pháp này bao gồm các bước: polyme pluronic P123 đựợc hòa tan trong etanol tuyệt đối  thu được dung dịch A. Điều chế  dung dịch B gồm axit clohydric, etanol tuyệt đối, và nhôm tri­ tert­butoxide đựoc điều chế. Sau đó 2 dung dịch được trộn lẫn với nhau và được khuấy mạnh.  Sol đồng thể được già hóa, loại dung môi, sấy nung ở nhiệt độ thích hợp thu được nhôm oxit. GVHD:  TS Vũ Thị Thu Hà                        9                SV TH: Đặng Thị Thùy
  10. Đồ án tốt nghiệp                                                          Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng Đề tài này chủ yếu nghiên cứu theo phương pháp kết tủa. Phương pháp này có quy trình  đơn giản, nguyên liệu sử  dụng dễ  tìm, có sẵn tại việt nam, giá thành thấp, rẻ  hơn so với các  phương pháp khác, phù hợp với điều kiện nền kinh tế Việt Nam, đặc biệt có thể triển khai trong  công nghiệp. Nhôm oxit thu được theo phương pháp này có diện tích bề mặt riêng 50­300 m2/g [2,5], có  mao quản phù hợp đảm bảo được các yêu cầu của chất mang và chất xúc tác trong công nghiệp   hiện nay trong khi đó giá thành lại phù hợp với kinh tế của nền công nghiệp việt nam. Vì vậy,  phương pháp này đang được nghiên cứu để điều chế nhôm hoạt tính có chất lượng cao có ứng   dụng trong công nghiệp.  Tổng quan về phương pháp kết tủa Phương pháp truyền thống điều chế nhôm hidroxit hoạt tính dựa trên quá trình tái kết tủa   từ hidroxit kết tinh qua các muối chứa nhôm [28]. Quá trình tái kết tủa qua muối trung tính:                    Al2(SO4)3 + 6 NaOH = 2 Al(OH)3 + 3Na2SO4 Hoặc qua muối kiềm:                     Al2(OH)5Cl + NaOH = 2 Al(OH)3 + NaCl Người ta đã tính rằng, để tái kết tủa 1 tấn Al2O3 (không kể tổn thất) qua muối trung tính  cần 2,9 tấn axít H2SO4 và 2,4 tấn xút còn qua muối kiềm chi phí có thể giảm hơn.  Phương pháp mới tạo muối kép với muối liti có dạng Lin, XnAl(OH) 3.pH2O (x: Cl­, Br­, I­,  SO42­) sau đó xử lý bằng nước sẽ thu được nhôm trihydroxyt có cấu trúc khuyết, còn dung dịch   nước chứa muối liti được cô đặc và dùng lại. Tuy nhiên phương pháp này chưa được phổ  biến   trong công nghiệp. Phần lớn các công trính nghiên cứu  Al2O3  dùng làm chất mang xúc tác hoặc chất xúc  tác, chất hấp phụ  theo phương pháp tổng hợp chung chủ  yếu là phân giải muối natrialuminat   bằng axit hoặc muối nhôm như :HCl, H2SO4, HNO3, AL(OH)CL2…[2] Quá trình kết tủa nhôm hydroxit qua muối natrialuminat với sự có mặt của axit:                                  AlO2­ + H+  =  AlO(OH) GVHD:  TS Vũ Thị Thu Hà                        10                SV TH: Đặng Thị Thùy
  11. Đồ án tốt nghiệp                                                          Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng Bản chất của phương pháp là dùng axít điều chỉnh độ pH của dung dịch aluminat tới giá  trị cần thiết ở nhiệt độ thích hợp để thu được nhôm hydroxyt tinh thể. Sau khi xử lý nhiệt nhôm   hidroxit sẽ thu được nhôm oxit hoạt tính. Đặc điểm của phương pháp Sự tạo thành nhôm hydroxit khi kết tủa là một quá trình phức tạp, cùng với sự thuỷ phân   trong dung dịch chứa nhôm lại có quá trình tách kết tủa nhôm hidroxit kèm theo sự  tạo thành   mầm kết tinh, phát triển cấu trúc thứ sinh [2]. Thành phần của dung dịch ban đầu, điều kiện kết tủa hydroxyt, già hoá và rửa kết tủa có   ảnh   hưởng   rất   lớn   không   những   đến   thành   phần   pha   của   nhôm   hydroxyt   (boehmite,   giả  boehmite, bayerit hoặc pha vô định hình) mà cả về  hình dạng kích thước tinh thể, đặc tính cấu   trúc không gian…Tiến hành khử nước của nhôm hydroxyt sẽ thu được nhôm oxyt và sản phẩm   này thường thừa kế cấu trúc của nhôm hydroxyt ban đầu do hiệu ứng giả hình, nhất là với dạng  giả  boehmite và boehmite, chính vì vậy người ta cho rằng những đặc trưng cấu trúc cơ  học cơ  bản của nhôm oxyt (diện tích bề mặt riêng, thể tích và bán kính trung bình của lỗ xốp, sự phân   bố  lỗ  xốp theo  kích thước, độ  bền cơ  học) được khởi thảo ngay  ở  giai đoạn điều chế  nhôm  hydroxyt. Phần lớn khung của nhôm hydroxyt được hình thành  ở  giai đoạn kết tủa và già hoá,  rửa. Còn có một số công đoạn xử lý thêm để nhôm hydroxyt có tính chất cần thiết cho tạo hình .   Các phương pháp xử lý bổ sung có thể là hoá học (dùng axit hoặc kiềm), nhiệt (sấy và làm đậm   đặc), cơ học (đảo trộn trong máy trộn) [2,5] Ứng dụng của nhôm oxit Gamma­oxit nhôm được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, nhất là lọc hoá dầu, xúc   tác cho các phản ứng hoá học, trong vấn đề xử  lý ô nhiễm môi trường,... do đặc tính có bề mặt  riêng lớn, hoạt tính cao, bền cơ, bền nhiệt. Ngoài ra  ­Al2O3 là loại chất mang trơ có diện tích   bề  mặt riêng thấp. Loại chất mang này có khả  năng chịu được các điều kiện khắc nghiệt của   môi trường bởi đặc tính chịu nhiệt, độ bền hoá học và độ bền vật lý cao. Ứng dụng của gamma­oxit nhôm trong công nghệ lọc hoá dầu Ứng dụng làm chất xúc tác Xúc tác cho quá trình Clause [25]: Trong quá trình này oxit nhôm được sử dụng như một  chất xúc tác nhằm chuyển hoá H2S thành muối sunfua.  GVHD:  TS Vũ Thị Thu Hà                        11                SV TH: Đặng Thị Thùy
  12. Đồ án tốt nghiệp                                                          Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng Lưu huỳnh là chất khí độc với sức khỏe con người, sự có mặt của nó trong dòng khí công   nghệ gây ngộ độc chất xúc tác, ăn mòn thiết bị, tạo cặn đường ống, tạo ra khí thải làm ô nhiễm  môi trường  bởi vậy cần khống chế  hàm lượng H2S tối thiểu trong dòng khí công nghệ  và khí  thiên nhiên bằng cách chuyển hóa nó sang dạng khác ít gây độc hơn. Có nhiều phương pháp biến  Hydrosunfua (H2S) có trong khí dầu mỏ thành lưu huỳnh đơn chất S nhưng công nghệ được ứng  dụng rộng rãi nhất là công nghệ claus. Quá trình claus bao gồm 2 giai đoạn : giai đoạn nhiệt và giai đoạn xúc tác Giai đoạn nhiệt : Giai đoạn này chủ yếu do tác dụng của một phần khí H2S với không khí  ở nhiệt độ cao khoảng 1000­14000C theo phản ứng                      Giai đoạn xúc tác : Trong giai đoạn xúc tác chủ yếu xử lí lượng khí còn lại trên các tâm   hoạt tính aluminn. Phản ứng chính xảy ra trong giai đoạn này được gọi là phản ứng claus                          Khi sử dụng  tầng xúc tác, hiệu suất thu lưu huỳnh có thể  lớn hơn 97% của tổng lượng  lưu huỳnh của cả  quá trình. Nếu đưa vào khoảng hơn 2,6 tấn dòng khí công nghệ  thì sẽ  sản   xuất được 1 tấn lưu huỳnh. Xúc tác cho quá trình Reforming[27]: Nhôm oxit  ­Al2O3 trong quá trình này đóng vai trò  vừa là chất mang, vừa là xúc tác. Chất mang  ­Al2O3 kết hợp với các cấu tử  kim loại quý, tạo  xúc tác lưỡng chức năng. Mục đích của quá trình là nâng cao trị số octan của xăng. Bản chất của quá trình Reforming là quá trình biến đổi thành phần các hydrocacbon nhẹ  của dầu mỏ chủ yếu là Parafin và Naphten (có số nguyên tử 6÷ 10) thành các HydroCacbon thơm   có số Cacbon tương ứng. Xúc tác được sử dụng trong quá trình reforming xúc tác là loại xúc tác   đa chức năng, gồm chức năng oxy hoá ­ khử  và chức năng axit. Trong đó chức năng axit nhằm  xắp xếp lại các mạch cacbon (đồng phân hóa, đóng vòng…) được thực hiện  trên chất xúc tác   oxit nhôm hoạt tính có bề mặt riêng lớn và được clo hóa để điều chỉnh lực axit thích hợp. Xúc tác cho quá trình sản xuất nhiên liệu sạch Đimêtyl ête DME [28]:  Đimêtyl ête (DME)  có nhiệt độ  sôi ­24,9oC, nên trong điều kiện thường nó tồn tại dưới dạng khí, nhưng dễ  được  hóa lỏng. Áp suất hóa lỏng của nó ở 20oC là 0,5 MPa, còn ở 38oC là 0,6 Mpa. DME ít độc và có  thể dùng thay cho freon trong máy lạnh hay dùng để sản xuất sol khí. Nó cũng có thể được dùng  GVHD:  TS Vũ Thị Thu Hà                        12                SV TH: Đặng Thị Thùy
  13. Đồ án tốt nghiệp                                                          Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng làm dung môi chiết trích. Đặc biệt DME không gây "hiệu  ứng nhà kính". Do vậy từ  năm 1995,   DME được xem là nhiên liệu diesene sạch. So với nhiên liệu diesene từ dầu mỏ, DME có chỉ số  xetan cao hơn (55­60 so với 40­45), nhiệt độ  bắt lửa thấp hơn (235oC so với 250oC). Đặc biệt,  khí thải không gây ô nhiễm môi trường, không có muội than, hàm lượng nitơ  oxit thấp hơn   nhiều so với tiêu chuẩn cho phép. Nói chung, khí thải từ đốt cháy DME không đòi hỏi làm sạch.  Theo đánh giá của các chuyên gia, khi sử dụng DME làm nhiên liệu, các phương tiện giao thông  vận tải không gặp trở  ngại về  nguyên tắc nào. Theo các nhà nghiên cứu Nhật Bản thì khi sử  dụng DME làm nhiên liệu cho động cơ tuốc­bin khí và hiệu quả kinh tế lớn hơn so với sử dụng   khí nén.   Do chỉ  tiêu kinh tế  có lợi như  vậy, nên ngày nay đang có chiều hướng định hướng lại   việc chế tạo xăng từ khí tổng hợp. Ngày nay, thích hợp hơn là định hướng lại việc chế tạo xăng  từ  khí tống hợp đi qua giai đoạn trung gian là tổng hợp trực tiếp DME. Xăng thu được từ  quá  trình này có chất lượng rất tốt: chỉ số octan 92­93. Con đường đơn giản nhất để  sản xuất DME là đi từ  methanol. Xúc tác cho quá trình   đehyđrat hóa metanol thành DME là nhôm oxide. Ứng dụng nhôm oxit làm chất mang Làm chất mang cho quá trình cracking xúc tác tầng sôi (FCC) [27,6]: Quá trình Cracking  xúc tác là quá trình quan trọng trong nhà máy lọc dầu để sản xuất  xăng có chỉ  số octan cao từ  các phân đoạn nặng hơn. Đáp ứng yêu cầu chất lượng sản phẩm đề ra đồng thời tăng năng suất  thu hồi các sản phẩm phân đoạn nhẹ. Chất xúc tác trong FCC gồm 3 thành phần chính : zeolite, chất mang , chất kết dính  Chất mang đóng vai trò đáng kể trong chất lượng của xúc tác. Các mao quản của Zeolite  quá nhỏ, không cho phép các phân tử  HydroCacbon lớn khuyếch tán vào. Chất mang hiệu quả  phải có khả  năng cho phép khuyếch tán HydroCacbon vào và ra khỏi xúc tác. Chất mang oxit  nhôm có kích thước mao quản, độ xốp, độ bền cao thỏa mãn được các yêu cầu trên.  Chất mang cũng có hoạt tính tuy nhiên tính chọn lọc không cao như Zeolite nhưng có khả  năng crack các phân tử  lớn, những phân tử  không có khả  năng thâm nhập vào các lỗ  rỗng của  Zeolite và các phản  ứng cracking sơ  cấp xảy ra trên chất mang. Sản phẩm là các phân tử  nhỏ  hơn có khả năng thâm nhập vào các mao quản của Zeolite GVHD:  TS Vũ Thị Thu Hà                        13                SV TH: Đặng Thị Thùy
  14. Đồ án tốt nghiệp                                                          Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng Ngoài vai trò trên, chất mang còn có vai trò bẫy các nguyên tử Vanadi và các phân tử mang  Nitơ có tính kiềm. Những chất này làm ngộ độc Zeolite. Như vậy một trong những ưu điểm của   chất mang là giữ cho Zeolite không bị mất hoạt tính sớm do tạp chất Tóm lại chất mang trong chất xúc tác của quá trình cracking làm tăng khả năng cracking   phân đoạn nặng, chống ngộ độc Vanadi và Nitơ. Làm chất mang trong quá trình xử lý bằng hydro[10]: Những loại xúc tác sử dụng cho quá  trình này được dùng để tách những hợp chất hữu cơ có chứa lưu huỳnh, nitơ, có trong quá trình  lọc dầu. Ngoài ra còn dùng để  tách những tạp chất kim loại có trong nhiên liệu, nhưng khi sử  dụng trong lĩnh vực này thì thời gian sống của xúc tác ngắn,   ­Al2O3  được sử  dụng như  một  chất mang xúc tác trong quá trình này. Điển hình nhất là quá trình khử lưu huỳnh (HDS), mục đích của quá trình này loại các tạp  chất chứa lưu huỳnh trong nhiên liệu như xăng và diezen. Nhiên liệu chứa lưu huỳnh khi cháy sẽ  tạo ra khói thải có chứa các khí SOx gây ăn mòn thiết bị  và độc hại cho người sử  dụng, đồng  thời còn là nguyên nhân gây ra mưa axit. Để  giảm thiểu những tác động xấu đến sức khỏe và  môi trường của khói thải động cơ cần phải làm giảm hàm lượng lưu huỳnh trong nhiên liệu.  Các chất xúc tác sử  dụng cho quá trình này là các sulfua molypden hoặc vonfram được   kích động bởi các sulfua của các kim loại nhóm VIII, coban hoặc niken. Các pha hoạt tính này   được mang trên các chất mang có diện tích bề mặt riêng lớn, thường là oxit nhôm.  Làm chất mang cho quá trình chuyển hóa CO với hơi nước (water gas shift) [2]:  Chuyển  hóa CO với hơi nước (1) là phương pháp quan trọng để nâng cao sản lượng khí hydro từ các quá  trình công nghiệp như quá trình reforming hơi nước của khí tự nhiên hoặc khí hóa than và các vật   liệu chứa cacbon. Hỗn hợp khí tổng hợp chứa chủ yếu là hydro, cacbonmonoxit (CO) được tạo   thành  ở  nhiệt độ  cao nhờ  quá trình cháy của khí tự  nhiên, than, sinh khối, dầu mỏ  và chất thải  hữu cơ. Sau đó, hơi nước được thêm vào hỗn hợp nguyên liệu CO + H 2. Chất xúc tác sử  dụng  cho quá trình này là các kim loại chuyển tiếp trên chất mang nhôm oxit  Co­Mo/Al2O3. CO + H2O ↔ CO2 + H2 H = ­ 41 kJ/mol  (1) Ứng dụng trong vấn đề xử lý ô nhiễm môi trường Ngoài vai trò làm  chất xúc tác cho quá trình  xử lý khí thải.  ­Al2O3 còn được dùng trong  công nghiệp dược phẩm, đặc biệt dùng để xử lý nước chứa flo [29].  GVHD:  TS Vũ Thị Thu Hà                        14                SV TH: Đặng Thị Thùy
  15. Đồ án tốt nghiệp                                                          Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng Trong một số khu vực ở nước ta, do cấu tạo địa chất mà nguồn nước ngầm ở đó có chứa   Flo. Hàm lượng Flo trong nước ngầm tối ưu cho mục đích sinh hoạt của con người là từ 0,7­ 1,2   mg/l. Nếu hàm lượng Flo thấp hơn 0,7 mg/l có thể  dễ  mắc các căn bệnh giòn và mục răng.   Ngược lại, khi hàm lượng Fluor cao trên 1,5 mg/l có thể  gây ăn mòn men răng,  ảnh hưởng đến  thận và tuyến giáp. Việc xử lí Flo bằng oxit nhôm hoạt tính đã được đưa vào ứng dụng trong công nghệ xử lí   nước với những ưu điểm có hiệu quả kinh tế, giá thành rẻ, không tạo ra các thành phần ô nhiễm   khác trong quá trình xử lí, hiệu suất xử lí cao hơn so với các công nghệ xử lí khác, đồng thời dễ  tái sinh. Ứng dụng làm chất hấp phụ Ngoài vai trò được sử dụng làm chất xúc tác, chất mang  ­Al2O3 còn được sử dụng làm  chất hấp phụ để tách loại một số cấu tử khỏi các cấu tử khác hay làm chất hút ẩm [2,5]. Ví dụ  như dùng để làm chất hấp phụ trong quá trình sấy khí, hoặc làm khô chất lỏng hữu cơ, hay để  tách SOx có trong khí, đôi khi còn sử dụng để làm lớp hấp phụ bảo vệ chất xúc tác trong thiết bị  phản ứng khỏi các chất gây ngộ độc xúc tác. Việc chọn oxit nhôm cho  ứng dụng xúc tác phải đảm bảo một số chỉ tiêu như: tính sẵn  có, dễ  sản xuất, giá thành hợp lý. Ngoài việc đáp  ứng được các tiêu chuẩn này thì oxit được   chọn cũng cần phải có những đặc tính như: tính axit, diện tích bề  mặt, cấu trúc lỗ xốp, độ  tinh  khiết và độ bền vật lý. Tuỳ  thuộc vào mỗi loại  ứng dụng mà oxit nhôm có thể  được sử  dụng như  một chất   mang, chất xúc tác, chất kết dính, hay chất hấp phụ  và mức độ  quan trọng của những chỉ  tiêu  trên có thể thay đổi theo từng ứng dụng. Bên cạnh đó độ tinh khiết của oxit nhôm cũng rất quan   trọng. Độ  tinh khiết cao sẽ  tạo xúc tác có hoạt tính cao và tránh được ngộ  độc trong quá trình   phản ứng. So với các oxit nhôm khác thì oxit nhôm đi từ Boehmite hoặc giả Boehmite có độ tinh   khiết cao nhất nên chúng thường được quan tâm đến nhiều hơn. Từ Boehmite có thể điều chế ra  nhiều loại oxit nhôm có thể đáp ứng được đầy đủ những chỉ tiêu trên.  Do vậy, Boehmite (giả  Boehmite) thường được chọn là tiền chất oxit nhôm cho nhiều  loại xúc tác. GVHD:  TS Vũ Thị Thu Hà                        15                SV TH: Đặng Thị Thùy
  16. Đồ án tốt nghiệp                                                          Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng Tình hình nghiên cứu ở trong nước Cả nước ta hiện nay chỉ có một cơ sở duy nhất sản xuất hyđroxit nhôm kỹ thuật ở dạng  hàng hóa,  đó là Nhà máy Hóa chất Tân Bình tại thành phố  Hồ  Chí Minh. Ngoài sản phẩm  hydroxit nhôm, năm 2001, Công Ty Hóa Chất cơ bản Miền Nam đó đầu tư dây chuyền sản xuất   nhôm oxit (Al2O3) kỹ thuật công suất 400 tấn/năm, theo công nghệ lò con thoi, sản xuất từng mẻ  gián đoạn. Sản phẩm Al2O3 của Công ty được dùng cho các ngành sản xuất vật liệu xây dựng và   vật liệu chịu lửa (gạch cao nhôm, samot), đỏ  mài trắng, xi măng alumin, gốm sứ, thủy tinh…, (trong đó ngành vật liệu là chủ yếu). Tuy nhiên sản phẩm của nhà máy có chất lượng chưa đạt   tiêu chuẩn làm chất mang hoặc làm chất xúc tác cho các quá trình hóa học. Hơn nữa, sắp tới nhu   cầu các chế phẩm của oxit nhôm hydrat bao gồm oxit nhôm kĩ thuật nung cho công nghệ  luyện  nhôm, oxit nhôm hoạt tính cao cấp cho ngành hóa chất, đặc biệt là trong công nghiệp lọc hóa  dầu (làm chất mang xúc tác, chất hấp phụ  để  xử  lý môi trường,…) là khá lớn. Trong khi đó   lượng oxit nhôm hoạt tính hiện đang sử dụng tại các nhà máy hóa chất, phân đạm, các nhà máy   lọc dầu đang phải nhập ngoại hoàn toàn. Nguồn nguyên liệu nhôm trong nước ngoài bauxite Lâm Đồng, còn có cao lanh Tấn Mài ­   Quảng Ninh, cao lanh Yên Bái, bauxite Lạng Sơn và Quảng Ninh... Có thể nói, trữ lượng nguyên   liệu cho công nghiệp tinh chế  oxit nhôm Việt Nam trong tương lai khá hứa hẹn. Việc định   hướng công nghệ hiện đại như các nước đã làm từ hyđroxit nhôm theo phương pháp kết tủa kết   tủa các dạng oxit nhôm hoạt tính có chất lượng cao đạt tiêu chuẩn chất lượng quốc tế  là một  việc làm rất cần thiết và mang lại hiệu quả  kinh tế  cao vì nâng cao được giá trị  của hydroxit   nhôm, đồng thời giảm được ngoại tệ do phải nhập khẩu oxit nhôm hoạt tính.  Ở  Việt Nam đã có nhiều công trình nghiên cứu quá trình tổng hợp nhôm oxit hoạt tính  bằng phương pháp kết tủa, tạo ra mẫu nhôm oxit có bề  mặt riêng lớn. Nhưng thành công nhất  của nhóm nghiên cứu  Đỗ Thanh Hải và các cộng sự, đã tổng hợp mẫu nhôm oxit từ nguyên liệu  nhôm hydroxit Tân Bình bằng phương pháp kết tủa có diện tích bề mặt riêng là 214,88 m2/g.  Ngoài ra, Hoàng Trọng Yêm và các cộng sự đã điều chế nhôm oxit dạng boehmite và  ­ Al2O3. Tạ Quang Minh và cộng sự đã điều chế nhôm hydroxit và nhôm oxit  ứng dụng làm chất   hấp phụ trong các nhà máy chế biến khí và lọc hóa dầu. Tuy nhiên, các nghiên cứu này mới dừng   ở qui mô phòng thí nghiệm, cỡ 0,5 lít nguyên liệu cho mỗi mẻ thực nghiệm, chưa tiến hành triển  GVHD:  TS Vũ Thị Thu Hà                        16                SV TH: Đặng Thị Thùy
  17. Đồ án tốt nghiệp                                                          Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng khai ở qui mô pilot phòng thí nghiệm, cũng như qui mô pilot công nghiệp và sản xuất thử với mẻ  lớn. Năm 1997, Viện Hóa học công nghiệp đã được giao thực hiện đề  tài cấp Tổng Công ty   « Nghiên cứu điều chế oxit nhôm hoạt tính từ dung dịch aluminat Tân Bình ». Đề tài đã đạt được  một số thành công nhất định nhưng chỉ dừng lại ở việc nghiên cứu ở qui mô phòng thí nghiệm,   chế tạo ra khoảng 30 g sản phẩm mỗi mẻ. Qui trình sản xuất oxit nhôm kỹ thuật được đề xuất   tạo ra sản phẩm còn lẫn nhiều tạp chất. Diện tích bề mặt riêng của mẫu cũng chưa đo được do   thiếu thiết bị. Bản thân các tác giả của đề tài cũng nhận thấy còn một số vấn đề  tồn tại, chẳng   hạn, do điều kiện  ở  xa nên mẫu dung dịch aluminat Tân Bình chỉ  lấy được một lần, các thí   nghiệm đều tiến hành từ  một loại mẫu aluminat ban đầu. Ngoài ra, mẫu oxit nhôm hoạt tính  chưa được đánh giá theo hướng sử dụng.  Đặc biệt, các tác giả  chưa nghiên cứu tạo dạng hạt  oxit nhôm.  Năm 2006 – 2007, Phòng thí nghiệm trọng điểm công nghệ  lọc hóa dầu Viện hóa học  công nghiệp được giao thực hiện Nhiệm vụ  hợp tác quốc tế  theo nghị  định thư  với Cộng hòa   Pháp liên quan đến việc chế tạo xúc tác Co­Mo mang trên chất mang oxit nhôm hoạt tính. Đề tài   đã nghiên cứu sản xuất oxit nhôm hoạt tính theo nhiều phương pháp khác nhau ở  quy mô pilot   phòng thí nghiệm và đề  xuất qui trình điều chế  oxit nhôm chất lượng cao tương đương sản  phẩm nhập từ  Trung Quốc mà giá thành lại thấp hơn. Tuy nhiên, để  có thể  tiến tới việc triển   khai sản xuất ở quy mô công nghiệp, còn cần phải hoàn thiện quy trình công nghệ tổng hợp oxit   nhôm ở quy mô lớn hơn.  GVHD:  TS Vũ Thị Thu Hà                        17                SV TH: Đặng Thị Thùy
  18. Đồ án tốt nghiệp                                                          Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng    THỰC NGHIỆM  Điều chế nhôm oxit hoạt tính bằng phương pháp kết tủa Hoá chất và dụng cụ Hoá chất: Nhôm hydroxyt Tân Bình, tạp chất 37% NaOH rắn 98% Nước cất H2SO4 98% HNO3 65% Dụng cụ thí nghiệm : Thiết bị phản ứng pha lỏng  Tủ sấy  Phễu lọc chân không  Vải lọc thô Thùng chứa Khay đựng mẫu Phễu nhỏ giọt Bình thủy tinh chịu nhiệt 2 lít Cân  Quy trình điều chế nhôm oxit Qui trình điều chế Al2O3 gồm các giai đoạn sau: Giai đoạn điều chế dung dịch Natrialuminat GVHD:  TS Vũ Thị Thu Hà                        18                SV TH: Đặng Thị Thùy
  19. Đồ án tốt nghiệp                                                          Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng Dung dịch NaOH sử  dụng để  điều chế  natrialuminat là dung dịch kiềm 30%. Quá trình   được thực hiện trong thiết bị phản ứng pha lỏng, gia nhiệt 6 lít nước trong thiết bị phản ứng pha   lỏng đến nhiệt độ  khoảng 1000C, đổ  từ  từ  2,5kg NaOH vào thiết bị  phản  ứng, thu được dung  dịch NaOH 30%, thêm tiếp 6kg bột nhôm hydroxyt tân bình vào dung dịch trên. Đun hồi lưu hỗn  hợp thu được. Trong quá trình cho NaOH vào phải khuấy đều để sau khi kết thúc giai đoạn này  đảm bảo pH > 12. Đây là điều kiện để dung dịch NaAlO2 bền hơn.  Trong giai đoạn này ta loại này được hầu hết sắt và các tạp chất trong nhôm hydroxyt                    Fe3+ + 3 OH­ = Fe(OH)3 ↓  Kết thúc, lọc bằng chân không hay bằng vải thô thu được dung dịch natrialuminat. Phương trình xảy ra :  NaOH + Al(OH)3 = NaAlO2 + 2H2O Giai đoạn tạo kết tủa  Pha axit H2SO4 98%  thành axit vơi nồ ́ ng độ cần tiến hành. Tiến hành cho nước vào thiết bị  phản  ứng pha lỏng, duy trì tốc độ  khuấy. Cài đặt lại   nhiệt độ  của dầu gia nhiệt, khi thiết bị  phản  ứng đạt nhiệt độ  cần thiết, tiến hành nhỏ  giọt   H2SO4 và NaAlO2 và kiểm tra giá trị pH (dùng giấy quỳ để  kiểm tra pH) đồng thời giảm tốc độ  cánh khuấy xuống. Thu được kết tủa nhôm hydroxyt. Kết thúc quá trình nhỏ giọt, ngừng khuấy  và để già hóa. AlO­2 +  H+ = AlO(OH)  Luôn luôn kiểm tra độ pH của dung dịch, trung bình kiểm tra mỗi phút mỗi lần. Nếu độ  pH không ổn định mẫu thu được có độ  xốp không cao. Điều chỉnh độ  pH bằng cách điều chỉnh   tốc độ nhỏ giọt của dung dịch axit H 2SO4 và NaAlO2, thông thường cố định tốc độ nhỏ giọt dung  dịch NaAlO2 và điều chỉnh tốc độ nhỏ giọt dung dịch axit. Trong quá trình kết tủa thường tạo ra sản phẩm phụ như NaCl, NaNO3 …  Sự có mặt của NaCl, ion SO42­ sẽ làm giảm bề mặt riêng và thể tích lỗ xốp của nhôm  hydroxyt. Vì vậy, loại bỏ tạp chất khỏi kết tủa nhôm hydroxyt là giai đoạn quan trọng của quá   trình tổng hợp chất mang xúc tác. GVHD:  TS Vũ Thị Thu Hà                        19                SV TH: Đặng Thị Thùy
  20. Đồ án tốt nghiệp                                                          Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng Tiến hành lọc và rửa mẫu trong bình hút chân không, dùng nước cất để rửa, lượng nước  dùng cho mỗi lần rửa từ 4 ÷ 5 lít cho 100 g Al2O3, cho đến khi nước thải lần cuối không còn ion  SO42­. Điều này được kiểm tra bởi dung dịch BaCl2           SO42+ + Ba2+ = BaSO4 ↓               ( Kết tủa màu trắng) Kết thúc lọc, bỏ  mẫu vào tủ  sấy trong một thời gian nhất định. Thu được mẫu  ở  dạng   rắn, màu trắng. Quy trình tạo hạt nhôm oxit. Mẫu đã được nghiền mịn được trộn đều với dung dịch axit, ủ trong một khoảng thời gian   nhất định   quá trình peptit hóa. Mẫu thu được cuối cùng đem đi tạo viên (có nhiều phương pháp  tạo viên để thu được viên có các hình dạng khác nhau).  Tiến hành nung các viên, tại nhiệt độ  nung thích hợp Boehmite xảy ra quá trình chuyển   pha tạo  ­ Al2O3 và ta thu được viên xúc tác.  Quá trình tạo viên xúc tác được thực hiện theo sơ đồ sau:  GVHD:  TS Vũ Thị Thu Hà                        20                SV TH: Đặng Thị Thùy
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
9=>0