́

̃

̉ ̣

́ ́

̀

̀

̉ Ư

̣ ̣

́ ́ TIÊU LUÂN : CAC CHÂT Ô NHIÊM CHINH PHAT Ơ THAI T  ĐÔNG C  DIESEL VA TAC HAI

́

́

I.Khai quat chung:

ễ ủ ạ ộ ộ ố ệ

ể ủ các ho t đ ng c a cu c s ng hi n đ i nh  :  ự ạ ệ

ọ ộ ọ ng b  và hàng không, v.v.

ễ ồ ồ

ụ ệ ồ ố ố ị ự ậ ệ ả

ậ ầ ộ

ệ ư

ễ ư ả ừ ậ Ô nhi m không khí là h u qu  t ượ ự ng, s  phát tri n c a các ngành công nghi p mũi  s  gia tăng tiêu th  năng l ườ ệ nh n : công nghi p luy n kim, hóa h c, giao thông đ ố ố ừ  ba ngu n chính : ngu n g c thiên nhiên (th c v t,  Ô nhi m có ngu n g c t ệ ấ ưở ấ ồ ấ i  m gia đình, s n xu t đi n, công nghi p), và giao đ t), ngu n g c c  đ nh (s ể ươ ự ậ ng ti n v n chuy n là m t ph n nguyên nhân  thông. Th c v y, ôtô và các ph ễ ườ ạ   ng ô nhi m nh  ngày nay. trong tình tr ng mô tr ổ ả 1. Ô nhi m khí th i : t ng quan

ễ ể

ườ ơ ấ ệ ấ

ấ i ta phân bi ớ ừ ấ

ượ 3, …) đ ướ ứ ấ ớ ả ứ ữ

ấ ễ ư ứ ạ ặ ờ ườ ạ   ả ợ Các h p ch t ô nhi m chính trong khí th i có th  chia làm hai nhóm : khí và h t ừ ả ễ ắ ồ c th i ra t    các ngu n xác t các ch t ô nhi m s  c p đ r n. Ng ễ ượ ả ị  các c s n sinh ra t đ nh (CO, HC,…) v i các ch t ô nhi m th  c p (O   ệ   ề ủ ộ ơ ấ ph n  ng gi a các ch t ô nhi m s  c p v i nhau d i tác đ ng c a đi u ki n môi tr ng nh  b c x  m t tr i.

ễ ấ ườ ừ ộ ơ ồ ấ Nhìn chung ch t gây ô nhi m môi tr ả ng th i ra t đ ng c  g m các ch t sau :

(cid:0) Dioxyde de carbone (CO2), s n ph m c a quá trình oxi hóa hoàn toàn nhiên

ủ ả ẩ

li uệ

(cid:0) Monoxyde de carbone (CO), đ n t

ế ừ quá trình oxi hóa không hoàn toàn

nhiên li uệ

(cid:0) Oxyde d’azote (NOx), bao g m monoxyde d’azote (NO) và dioxyde d’azote

ồ

(NO2).

ẩ ả ủ ứ ạ

ơ

ể ướ ề i các đi u ki n

(cid:0) Các h t r n, s n ph m c a các quá trình hình thành ph c t p. (cid:0) Các h p ch t h u c  d  bay h i (COV­composés organiques volatils), là  ệ ng đáng k  vào không khí. V  thành

ấ ơ ủ ể ộ ượ ườ ề ơ ấ ữ ơ ễ ấ ng có th  bay h i m t l

ọ ữ ơ ể ự ế ợ ữ ư

ứ ấ ợ

ấ ữ ơ ợ ạ ắ ợ ợ các h p ch t hóa h c h u c  có áp su t h i đ  cao đ  d bình th ầ ph n COV là s  k t h p gi a các hydrocarbure (nh  alcane,  alcène, aromatique, …) và các h p ch t ch a oxi (aldéhyde, kétone, …). (cid:0) Các h p ch t h u c  đa vòng (hydrocarbures aromatiques polycycliques –

ư HAP), nh  benzoapyrene

ệ ẵ ỳ l u hu nh có s n trong nhiên li u.

ạ ầ ừ ư (cid:0) Dioxyde de sulfure (SO2), hình thành t ệ (cid:0) Các kim lo i, có trong d u và nhiên li u.

ả ữ ấ

ỏ ẽ ẫ ấ ườ

ươ ừ ị

ư ả ứ

ở ầ ủ t ng đ i l u c a khí quy n.

ỏ ấ ệ ặ

th , còn các h t r n, đ c bi ổ ạ ắ ệ ề ể ể ấ ỏ ề ả   ế ườ ấ ễ ng   s   d n   đ n   r t   nhi u   nh Nh ng   ch t   ô   nhi m   này   th i   ra   môi   tr ầ   ộ ẽ ứ ngưở  taih i cho s c kh e và môi tr ạ  M t vài ch t trong đó s  góp ph n h ng.  SO2 và hình thành s   ng mù trong đô th  (brouillards urbains), m a acide t ẫ   NOx. Trong đó NOx và VOCs là nguyên nhân gây ra các ph n  ng khác nhau d n ể  Các hydrocarbon ch aư   ố ư ế ự đ n s  hình thành ozone  ạ ắ ư ệ cháy gây ra b nh ung   t là các h t r n nh , r t nguy ứ hi m cho s c kh e, vì nó có th  đi vào trong ph i, gây ra các b nh v  hô h p.

ơ

ọ ả ộ ể

ấ

ề ắ

ế ự ỳ ư ấ ợ

ẩ ấ ế ự ứ ạ ủ ọ ả

ấ ễ  : 2. Ô nhi m khí th i đ ng c  Diesel ơ ổ ượ ộ ng hóa h c (carburant, gazole) thành năng  Đ ng c  Diesel chuy n đ i năng l ơ ọ  Gazole là h n h p c a các hydrocarbure mà trong quá trình cháy  ỗ ợ ủ ượ ng c  h c. l ưở ộ ự ế ườ ỉ i ta quan sát th y m t   ng lý t 2 và H2O. Trong th c t ng, nó ch  sinh ra CO ả ặ ủ ầ ộ  Đi u này liên quan m t ph n đ n s  có m t c a  vài s n ph m khí và r n khác. ặ ứ ư ứ ạ các t p ch t ch a trong các HC (nh  các h p ch t ch a l u hu nh), và m t khác ả ứ liên quan đ n s  ph c t p c a các ph n  ng hóa h c x y ra trong quá trình  cháy.  2.1. C u trúc suie Diesel

ừ c t o thành t nhi u h t r n có kích th ả c kho ng 0,3

ượ ạ ạ ượ ạ i đ c t o thành t

ỗ

ộ ỗ ạ

ấ ử ữ ơ ạ ắ ướ ề  mm. Các  Suie Diesel đ ạ ả   ỏ ơ ừ ạ ắ  các h t carbone nh  h n có bán kính kho ng h t r n này l ế   ạ i v i nhau thành d ng chu i hay agrégat, có hình thù « k t 10 – 60 nm liên k t l ợ ủ   ể túm » (floconneux) đ c tr ng, và có th  coi h t suie Diesel là m t h n h p c a các c u t ế ạ ớ ư ặ ơ  h u c  và vô c

ượ ạ ừ ộ ư ụ c t o nên t m t pha r n ề ặ  trên b  m t. Tâm

tâm và m t pha ng ng t ụ ự th c ch t là các ch t h u c  g m các

ư ụ ỏ ắ ở Suie đ ư ủ c a suie là than carbone, pha ng ng t hydrocarbon ng ng t ộ ấ ấ ữ ơ ồ ề ặ  trong pha l ng trên b  m t (SOF) và các sufates.

ơ ồ

ả ộ ệ ố ừ ỳ

ỳ ọ ể ả

ư ầ ể ạ ả ứ ẽ

ấ ữ ơ ứ    các ch t h u c  ch a Các sulfates trong khí th i đ ng c  Diesel có ngu n g c t ấ   ợ ệ ư l u hu nh trong nhiên li u. Khi nhiên li u cháy, l u hu nh trong các h p ch t ẽ ị ộ ấ   2, và sau đ y m t ph n (kho ng 2%) s  b  oxi hóa hóa h c này chuy n thành SO ọ ỏ ớ ướ thành SO3. SO3 sau đó s  ph n  ng v i n   t l ng acide c đ  t o thành các gi sulfurique.

ưở ủ ạ ắ ườ ỏ Ả 2.2.  nh h ng c a h t r n suie lên môi tr ứ ng và s c kh e.

ả ườ ấ

ế ng x u đ n môi tr ầ ạ ả ạ ắ ỏ

ướ ủ ạ ộ ạ Các h t suie th i ra t ư ứ nh  s c kh e con ng ụ ơ ử b i l ừ ộ ưở  đ ng c  Diesel có  nh h ng cũng ườ  Th c v y, các h t r n này góp ph n t o thành các đám i. ườ c c a h t suie đóng m t vai trò  l ng trong môi tr ơ ự ậ ng đô th . ị  Kích th

ạ

ờ ổ ườ i càng lâu.

ữ  Đ i v i nh ng h t có đ ạ ỏ ườ

ừ ạ ả ả ạ ng hô h p; các h t có t i 3 ị ẩ  khí qu n và ph  qu n; d i

ế ổ ế

ủ ạ ắ ệ ề ồ

ư ế ặ ả ơ ử ỏ quan tr ng.ọ    l ng lâu trong không khí, và khi đi vào  H t càng nh , chúng càng l ơ   ớ ố ớ ư ạ ng kính l n h n ph i, th i gian chúng l u l ễ ấ  mm,   3 – 10 10 mm, chúng d  dàng b  đ y ra kh i đ ể  ướ  mm, các h t này có th ư ạ ở chúng d  dàng l u l ể  ậ thâm nh p vào t n các ph  nang c a ph i (les alvéoles pulmonaires), và có th thâm nh p vào máu. Rõ ràng các h t r n này là ngu n g c c a các b nh v  hô   ấ h p th ng g p nh : hen suy n, viêm ph  qu n, và ung ố ủ  thư ph i.ổ

ễ ́

ươ

ễ ậ ậ ườ ́ II.Cac ph

ng phap:

ệ ứ

1.Các công ngh  x  lý suie :

ệ ọ ề ả ơ

ộ ọ ứ ế ư ố t b  l c cho k t qu  khá t

ạ

́ ́ ươ ườ ộ   ừ ộ  đ ng c  Diesel. M t i ta đã nghiên c u nhi u công ngh  l c suie th i ra t Ng ạ   ằ ố ế ị ọ ố ả t nh  : b  l c vách x p b ng ceramique d ng s  thi ả ặ   ặ ọ ạ monolithe (cordiérithe), v i kim lo i (toiles métalliques), ho c b t kim lo i ho c ́ ng phap sau : ceramique. Co cac ph

ươ ­Ph ng pháp nhi ệ t

ắ ơ ả ủ ươ

ế ể Nguyên t c c  b n c a ph ộ c gia nhi

t đ n m t nhi ể ả ộ ọ ể ầ i thi u c n thi ệ ộ ủ ộ ọ ườ ả ộ ơ ng pháp này là c  b  l c và khí th i đ ng c   ế ắ ầ t đ  có th  b t đ u  ể i ta có th t đ  c a b  l c, ng

ộ : ệ ộ ố ẽ ượ ệ ế t đ  t s  đ ủ ạ ắ quá trình cháy c a h t r n. Đ  nâng nhi dùng m t trong các cách sau

ệ ờ + S  d ng năng l t nh  vi sóng (micro­ondes), b ng

ể ng đi n đ  gia nhi ằ ặ ằ ằ ắ ẫ ặ

ượ ệ ử ụ ậ ệ ộ ộ ọ cách dùng m t b  l c làm b ng v t li u bán d n, ho c b ng cách l p đ t  ệ . ộ ọ t b  l c ceramique có dây gia nhi

ườ ệ ộ ọ ằ ớ ệ ố + Ng t b  l c b ng m t brûleur v i h  th ng t

ả ượ ạ ạ ắ ẽ ượ ự ộ  đ ng có ứ ấ ứ ớ c n p qua l p l c th  nh t, trong khi đó l p th   ờ ộ ớ ọ ồ ứ ầ ờ ể i ta có th  gia nhi ớ ọ hai l p l c : khí th i đ hai ch a đ y h t r n s  đ c tái sinh đ ng th i nh  brûleur.

ươ ụ ề ấ ng pháp này g p khá nhi u v n đ  v  m t  ng d ng, nh  h ư ệ

Các ph ố ặ ỗ ắ ề ặ ề ề ặ ứ ắ . th ng choáng nhi u ch  l p đ t trên ôtô, và cũng khá đ t

ươ ­Ph ng pháp xúc tác

ả ụ ươ ế M c đích c a ph ệ ộ ố t đ  t ng pháp này là gi m nhi t cho

ủ ố ờ ử ụ ầ

ậ ệ ả ủ ữ ệ

ạ ộ ộ

ụ ự ế ủ ớ

ụ ấ ế ắ ệ ả ể ầ i thi u c n thi quá trình đ t cháy suie nh  s  d ng các xúc tác oxi hóa toàn ph n  (oxidation totale). Tuy nhiên hi u qu  c a các v t li u này không nh ng  ủ ph  thu c vào ho t tính oxi hóa c a xúc tác, mà còn ph  thu c vào tính  ủ ch t ti p xúc (qualité de contact) c a chúng v i suie. S  ti p xúc c a hai  ặ pha r n (suie – catalyseur) càng « ch t », hi u qu  xúc tác càng ca

ử

ề ằ ậ ằ ng pháp kh  suie b ng xúc tác ườ ữ ế

ề ặ

ữ ố c s  ti p xúc t

ể ữ ể ắ ả ạ

ạ ươ 2. Các ph ế   i ta đ u công nh n r ng n u ti p xúc gi a xúc tác và suie không Ngày nay ng ệ ả ủ   « b n ch t » (contact intime intense), hi u qu  c a xúc tác trong quá trình cháy ấ ứ ể ạ ượ ự ế t nh t có suie là không đáng k . Và nh ng nghiên c u đ  đ t đ   ộ   th  gi a hai pha r n này đã làm n y sinh ra hai d ng xúc tác : xúc tác n i (catalyse interne) và xúc tác ngo i (catalyse externe).

(cid:0) Xúc tác n i :ộ

o Gi

ầ ả ự i pháp đ u tiên là thêm tr c ti p vào nhiên li u m t l

ộ ượ ấ ơ

ế ệ

ạ

ạ ắ

ặ ớ ạ ả

ề ẽ

ụ ẽ ỏ ị ộ ờ ệ ế ấ ng r t bé   ằ   ợ ề ả ụ (0,03 đ n 0,1 g/l) các ph  gia có n n t ng là các h p ch t c  kim nh m ụ gia này đóng vai trò  ơ ộ ả c i thi n quá trình cháy trong đ ng c . Các ph ệ ạ ượ   c sinh ra sau khi nhiên li u cháy (Ni, Cu, xúc tác vì các kim lo i đ ướ ạ ẽ   i d ng các oxide vô Mo, Mn, Zn, Ca, Ba…) [3] s  bám trên h t suie d ở ơ  trong các h t r n và c  và có ho t tính xúc tác cao. Các xúc tác này    ể  ả ự ế hoàn toàn đ m b o s  ti p xúc ch t v i suie, tuy nhiên cũng không th ỗ ố   ộ ọ ẽ  x p tránh kh i ph  gia s  bám lên b  l c. Đi u này s  làm cho các l ắ . ủ c a nó b  ngh n trong m t th i gia ng n

o Gi

ả ứ ụ

ụ ạ

ả ủ ộ ồ ươ ủ ụ ể ơ ộ   i pháp th  hai là thêm ph  gia vào dòng khí th i c a đ ng c  m t ữ ơ ủ   i ta dùng các đ ng phân h u c  c a   ng pháp này cũng c đi m c a ph

ư ươ ặ cách liên t c ho c gián đo n. Ng ồ đ ng (Cu) làm ph  gia. Và nh ố gi ng nh  ph ườ ượ ứ ấ . ng pháp th  nh t

Xúc tác ngo i :ạ

(cid:0)

ệ ế ộ ộ ọ ả

ộ

ể ố ạ ộ ọ ủ ị

x p c a b  l c b  bít l ườ ớ

i ta không ph i thêm vào m t h ế ạ ộ i pháp này liên quan đ n vi c dùng m t b  l c xúc tác có kh  năng   ụ   ư t đ  cháy c a suie, cũng nh  có th  đ t m t cách liên t c i do suie bám lên quá   ộ ệ  ả ủ   ng đ n ho t đ ng c a

ả ụ ươ ả o Gi ệ ộ ủ ả gi m nhi ệ ỗ ố ằ nh m tránh vi c các l ươ ề nhi u. V i ph ng pháp này ng ưở ụ ố th ng tái sinh ph , mà nó cũng không  nh h ở ơ ư ộ đ ng c  nh  các ph  trên. ng pháp thêm ph  gia

ả ả ấ ệ ớ ộ ọ ế

o Nh ng v n đ  đ t ra v i b  l c xúc tác là vi c đ m b o ti p xúc t ệ ươ

ụ ự ế ủ ng pháp này vào th c t

ư ữ ở ả ả ấ ủ ả

ề ứ ề ề ấ

ể ế

ơ

ệ ặ ơ ề ặ ố   t ả   ắ gi a hai pha r n suie­xúc tác. Hi n nay, đây là nguyên nhân chính c n ứ ứ , ch  không tr  kh  năng  ng d ng c a ph   ả ạ   ở ạ  ph m ph i v n đ  ho t tính c a xúc tác không đ m b o. Tuy nhiên  ộ ọ   ạ ườ i ta đã đ  ra r t nhi u d ng xúc tác dùng cho b  l c vi nghiên c u ng ạ xúc tác. Các xúc tác này có th  là các kim lo i hi m (Ni, Pt, …)  [4], các  2O3, CeO2, MgO, Fe2O3, Al2O3, VOx) [5­8], ho cặ   xúc tác đ n (MnOx, La ứ   tác các   xúc ạ t p   h n   đ c   bi tác   ph c là   xúc t

lanthanides [9], cobaltites [11],

d ngạ  pérovskite (chromites [9­11], manganites [3, 11])

ầ ế

ấ ứ ứ ạ ự

ặ ặ ứ

ự ể ị

ủ ể ặ ằ ộ ị

ề ườ o Trong các nghiên c u g n đây ng   i ta quan tâm nhi u đ n các xúc tác ạ   ệ có c u trúc ph c t p,  đ c bi t là xúc tác d a trên các oxyde d ng ườ ệ   t   này,   th pérovskite. Các   oxyde   đ c   bi ng   có   công   th c   chung   là ộ ườ ỗ ở   i ta có th  tác đ ng vào v  trí A  ch  ng ABO3, thu hút s  quan tâm  ố  ầ ế và/ho c v  trí B đ  thay th  (riêng ph n) b ng m t ion c a nguyên t khác.

̣

́ III.Kêt luân:

ở ễ ườ ộ ấ

ơ ề ứ ồ ế ượ ộ c công nh n có nhi u  u th  v

ẫ ồ ạ ề ư ạ ố ớ ả ố ừ  khí th i  ạ ư t tr i nh ng lo i  ặ ườ ng, đ c bi t là ng ngày càng tr  thành m t v n đ  nh c nh i v i  ầ ượ ề i nhi u nh

ấ ườ ơ ơ ả khía c nh môi tr ứ ạ

ẫ ượ ộ ợ ộ ấ ứ ấ

ặ ủ ể ệ ắ ọ

ươ ườ ứ ề

ươ t, xúc tác, … Nói

ệ ấ ị ỗ

ể ng pháp khác nhau đ  oxy hóa suie, nh  ph ề ng pháp đ u có nh ng  u và nh ươ ộ ố ư ươ ư ươ ượ ể i  u nh t. Ph

ng pháp nhi c đi m nh t đ nh. Trong đó  ấ ộ ọ ể ờ ộ

ẻ ể ệ   ng pháp này th  hi n ử ượ ộ t tr i, tuy nhiên vi c tái sinh b  l c sau m t th i gian s   ấ ộ ấ ệ

ế ụ ả ạ ượ ư ư ng pháp t ệ c ti p t c c i thi n. Và trong các ch t xúc  ề ế c nhi u quan

ế ạ Ngày nay ô nhi m môi tr ỏ ộ i. Trong đó m t ph n không nh  nguyên nhân có ngu n g c t con ng ậ ộ ộ đ ng c . Đ ng c  Diesel đ ể ở ộ ệ c đi m  đ ng c  này v n t n t ấ ệ vi c th i suie. Suie Diesel là m t h p ch t có c u trúc ph c t p mà quá trình  ề hình thành c a nó v n còn là m t v n đ  đang nghiên c u. Vi c n m rõ c u  ệ ủ trúc, đ c đi m, và quá trình hình thành c a suie có vai trò quan tr ng trong vi c  ử ứ nghiên c u các ph ng pháp kh  suie. Ng i ta đã và đang nghiên c u nhi u  ph ươ chung m i ph ộ ọ b  l c xúc tác có v  là m t ph ề ư nhi u  u đi m v ề ầ ượ ẫ ụ d ng v n còn là m t v n đ  c n đ ộ ọ tác dùng cho b  l c xúc tác, các oxyde d ng perovskite chi m đ tâm vì ho t tính xúc tác cao, và kinh t .