Nghiên cứu chế tạo bộ xúc tác dùng để xử lý khí thải NOx của xe máy

Nghiên cứu quy trình chế tạo bộ xúc tác xử lý khí thải NOx cho xe máy từ vật liệu giá rẻ, đạt hiệu suất 71.8%, một giải pháp tiềm năng cho môi trường.

• Tác giả: Vương Diễm Mi
• Người hướng dẫn: Th.s Đỗ Quang Thắng
• Trường học: Trường Đại Học Thủ Dầu Một
• Chuyên ngành: Hóa Môi Trường
• Đề tài: Nghiên Cứu Chế Tạo Bộ Xúc Tác Dùng Để Xử Lí Khí Thải Nox Của Xe Máy
• Loại tài liệu: báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học
• Năm xuất bản: 2013-2014
• Địa điểm: Bình Dương

Tóm tắt

I. Giải pháp xử lý khí thải NOx xe máy tại các đô thị lớn

Vấn đề ô nhiễm không khí tại các đô thị lớn của Việt Nam như Hà Nội và TP.Hồ Chí Minh đang ngày càng trở nên nghiêm trọng, trong đó phát thải từ xe máy chiếm một tỷ trọng đáng kể. Các oxit nitơ (NOx) là một trong những tác nhân ô nhiễm sơ cấp nguy hiểm, góp phần hình thành mưa axit và sương mù quang hóa, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe cộng đồng. Hiện nay, việc áp dụng công nghệ kiểm soát phát thải cho xe máy là một yêu cầu cấp thiết để đáp ứng các tiêu chuẩn khí thải Euro 4, Euro 5 đang dần được áp dụng. Mặc dù thị trường đã có các loại ống pô xử lý khí thải, hầu hết chúng đều là sản phẩm nhập khẩu với chi phí cao, sử dụng các kim loại quý (Pt, Pd, Rh) làm chất xúc tác. Điều này tạo ra một rào cản lớn cho việc ứng dụng rộng rãi. Do đó, nghiên cứu và phát triển xúc tác chi phí thấp nhưng vẫn đảm bảo hiệu suất chuyển đổi NOx cao là một hướng đi chiến lược. Sáng kiến kinh nghiệm từ nghiên cứu của Đại học Thủ Dầu Một đã mở ra một hướng đi tiềm năng, tập trung vào việc chế tạo bộ chuyển đổi xúc tác từ các vật liệu dễ kiếm, giá rẻ, phù hợp với điều kiện kinh tế - xã hội Việt Nam. Mục tiêu là tạo ra một giải pháp khả thi để giảm phát thải xe gắn máy một cách hiệu quả và bền vững, góp phần cải thiện chất lượng không khí đô thị. Nghiên cứu này không chỉ giải quyết bài toán môi trường mà còn thúc đẩy năng lực tự chủ về công nghệ trong nước.

1.1. Thực trạng ô nhiễm oxit nitơ từ xe gắn máy ở Việt Nam

Tại các thành phố lớn, mật độ xe máy dày đặc là nguồn phát thải chính của các chất ô nhiễm, đặc biệt là oxit nitơ. Theo các số liệu quan trắc, nồng độ NO2 tại các trục giao thông chính thường xuyên vượt ngưỡng cho phép, là nguyên nhân trực tiếp gây ra các bệnh về đường hô hấp. Quá trình đốt cháy nhiên liệu trong động cơ xe máy tạo ra NO và NO2, hai thành phần chính của NOx. Các hợp chất này không chỉ độc hại mà còn là tiền chất tạo ra ô nhiễm thứ cấp như ozone tầng đối lưu và mưa axit, gây thiệt hại nghiêm trọng cho môi trường và các công trình kiến trúc. Nhu cầu cấp bách là phải có một công nghệ kiểm soát phát thải hiệu quả để giải quyết vấn đề này tận gốc.

1.2. Hạn chế của các bộ chuyển đổi xúc tác nhập khẩu hiện nay

Các catalytic converter xe máy thương mại hiện nay chủ yếu sử dụng công nghệ xúc tác ba thành phần (TWC), chứa các kim loại quý như Platin (Pt), Paladi (Pd) và Rhodium (Rh). Mặc dù hiệu quả cao, chi phí sản xuất và nhập khẩu các bộ xúc tác này rất đắt đỏ, khiến chúng khó tiếp cận với phần lớn người dùng xe máy tại Việt Nam. Hơn nữa, các bộ xúc tác này được thiết kế cho các tiêu chuẩn nhiên liệu cao, có thể bị ngộ độc xúc tác (lưu huỳnh, chì) khi sử dụng với chất lượng xăng tại một số khu vực, làm giảm độ bền bộ xúc tác và hiệu suất xử lý. Do đó, việc phụ thuộc vào công nghệ nhập khẩu không phải là giải pháp bền vững.

II. Thách thức trong việc phát triển xúc tác chi phí thấp

Việc phát triển xúc tác chi phí thấp để thay thế các hệ thống sử dụng kim loại quý đối mặt với nhiều thách thức kỹ thuật. Thách thức lớn nhất là tìm kiếm các vật liệu xúc tác thay thế vừa có hoạt tính cao, vừa bền trong điều kiện vận hành khắc nghiệt của động cơ xe máy. Các oxit kim loại chuyển tiếp như Mangan (Mn), Đồng (Cu), Sắt (Fe) là những ứng viên tiềm năng, nhưng việc tối ưu hóa thành phần và cấu trúc của chúng để đạt được hiệu suất chuyển đổi NOx tương đương kim loại quý đòi hỏi quá trình nghiên cứu sâu rộng. Một vấn đề khác là nhiệt độ hoạt động của xúc tác. Động cơ xe máy có dải nhiệt độ khí thải biến động lớn. Một bộ xúc tác hiệu quả cần phải hoạt động tốt ở cả nhiệt độ thấp (khi mới khởi động) và duy trì sự ổn định, chống lại hiện tượng lão hóa nhiệt ở nhiệt độ cao. Thêm vào đó, chất lượng nhiên liệu cũng là một yếu tố quan trọng. Sự hiện diện của lưu huỳnh và chì trong xăng có thể gây ra hiện tượng ngộ độc xúc tác, làm bất hoạt các tâm hoạt tính và giảm tuổi thọ của bộ chuyển đổi xúc tác. Nghiên cứu của Đại học Thủ Dầu Một đã tập trung giải quyết những thách thức này bằng cách sử dụng phương pháp tổng hợp đơn giản và các tiền chất muối vô cơ rẻ tiền, mở ra một con đường mới cho việc sản xuất hàng loạt các thiết bị xử lý khí thải phù hợp với bối cảnh Việt Nam.

2.1. Lựa chọn vật liệu xúc tác thay thế kim loại quý Pt Pd Rh

Thay vì sử dụng các kim loại quý (Pt, Pd, Rh) đắt đỏ, nghiên cứu đã tập trung vào hệ xúc tác dựa trên oxit của Mangan (Mn) và Bari (Ba) trên chất mang là oxit nhôm (Al2O3). Mangan oxit được biết đến với khả năng xúc tác cho các phản ứng oxy hóa khử, đóng vai trò là tâm hoạt tính chính cho quá trình phân hủy NOx thành N2 và O2. Trong khi đó, Bari oxit (BaO) có vai trò như một chất bẫy NOx, giúp lưu giữ các phân tử NOx trên bề mặt, tăng thời gian tương tác với tâm hoạt tính và nâng cao hiệu suất chuyển đổi. Sự kết hợp này tạo ra một vật liệu xúc tác hiệu quả với chi phí thấp hơn đáng kể.

2.2. Tối ưu nhiệt độ hoạt động và độ bền của bộ xúc tác

Một trong những yếu tố quyết định hiệu quả là nhiệt độ hoạt động của xúc tác. Nghiên cứu đã khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ nung trong quá trình chế tạo. Kết quả cho thấy nhiệt độ nung 600°C trong 4 giờ là điều kiện tối ưu để hình thành cấu trúc tinh thể mong muốn và đạt diện tích bề mặt riêng cao, từ đó tối đa hóa hoạt tính. Nhiệt độ quá thấp khiến phản ứng không hoàn toàn, trong khi nhiệt độ quá cao gây thiêu kết, làm giảm diện tích bề mặt và hiệu suất. Việc kiểm soát chặt chẽ quy trình nung giúp tăng cường độ bền bộ xúc tác và chống lại hiện tượng lão hóa nhiệt trong quá trình vận hành thực tế.

III. Phương pháp chế tạo xúc tác NOx trên nền gốm cordierite

Quy trình chế tạo bộ xúc tác xử lý khí thải NOx được thực hiện theo phương pháp tẩm khuếch tán, một kỹ thuật đơn giản và dễ triển khai. Nền tảng của bộ xúc tác là chất mang xúc tác (substrate) làm từ cordierite gốm có cấu trúc dạng tổ ong. Cấu trúc này giúp tăng diện tích tiếp xúc giữa khí thải và bề mặt xúc tác mà không gây cản trở đáng kể cho dòng khí. Đầu tiên, một lớp phủ hoạt tính (washcoat) từ γ-Al2O3 được tạo ra trên bề mặt gốm cordierite. Lớp phủ này có độ xốp cao, làm tăng diện tích bề mặt để phân tán các pha hoạt tính. Tiếp theo, các pha hoạt tính là oxit Mangan và Bari được đưa lên lớp washcoat bằng cách tẩm nhúng chất mang vào dung dịch chứa các muối tiền chất như Mn(NO3)2 và Ba(NO3)2. Quá trình này được kiểm soát chặt chẽ về pH (duy trì ở mức 10) và nhiệt độ (60°C). Sau khi tẩm, mẫu được sấy khô và nung ở nhiệt độ cao để phân hủy các muối nitrat thành các oxit kim loại tương ứng. Toàn bộ quy trình sử dụng các hóa chất thông dụng và thiết bị không quá phức tạp, cho thấy tiềm năng sản xuất quy mô lớn với chi phí hợp lý. Đây là một bước tiến quan trọng trong việc nội địa hóa công nghệ sản xuất catalytic converter xe máy.

3.1. Vai trò của chất mang xúc tác cordierite gốm dạng tổ ong

Chất mang xúc tác (substrate) là bộ khung của hệ thống. Nghiên cứu sử dụng cordierite gốm (2MgO·2Al2O3·5SiO2) với cấu trúc tổ ong. Vật liệu này có khả năng chịu nhiệt độ cao, độ bền cơ học tốt và hệ số giãn nở nhiệt thấp, giúp chống lại sốc nhiệt khi động cơ hoạt động. Cấu trúc tổ ong với hàng ngàn kênh dẫn song song tạo ra một diện tích bề mặt hình học khổng lồ, cho phép khí thải đi qua và tiếp xúc tối đa với lớp xúc tác mà không làm tăng áp suất ngược trong hệ thống xả, đảm bảo hiệu suất động cơ.

3.2. Kỹ thuật tạo lớp phủ hoạt tính washcoat γ Al2O3

Lớp phủ hoạt tính (washcoat) là một lớp vật liệu xốp, thường là gamma-alumina (γ-Al2O3), được phủ lên bề mặt chất mang. Lớp này có diện tích bề mặt riêng rất lớn (trong nghiên cứu là 183,4 m²/g), đóng vai trò như một nền tảng để phân tán đều các hạt xúc tác kim loại. Việc phân tán tốt giúp ngăn chặn sự kết tụ của các hạt hoạt tính, tối đa hóa số lượng tâm xúc tác có thể tiếp cận với các phân tử NOx. Quá trình tạo washcoat được thực hiện bằng cách nhúng gốm cordierite vào dung dịch Al(NO3)3 và kết tủa bằng NH3, sau đó nung để tạo thành γ-Al2O3.

IV. Bí quyết tối ưu hiệu suất chuyển đổi NOx của xúc tác

Để đạt được hiệu suất chuyển đổi NOx cao nhất, việc tối ưu hóa các thông số trong quá trình tổng hợp là yếu tố then chốt. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng không chỉ loại vật liệu mà cả thành phần, cấu trúc và điều kiện chế tạo cũng ảnh hưởng sâu sắc đến hoạt tính của bộ chuyển đổi xúc tác. Một trong những phát hiện quan trọng nhất là ảnh hưởng của tỉ lệ mol giữa Mangan và Bari. Kết quả thực nghiệm cho thấy tỉ lệ mol Mn:Ba là 0.5 mang lại hoạt tính cao nhất. Khi tỉ lệ này thấp hơn, số lượng tâm hoạt tính (oxit Mangan) không đủ để xử lý lượng NOx bị bẫy bởi BaO. Ngược lại, khi hàm lượng Mn quá cao, các hạt xúc tác có xu hướng kết tụ lại, làm giảm diện tích bề mặt riêng và giảm hiệu quả. Ngoài ra, điều kiện nung (nhiệt độ và thời gian) cũng được khảo sát kỹ lưỡng. Nhiệt độ 600°C trong 4 giờ được xác định là tối ưu. Quá trình này đảm bảo sự hình thành hoàn toàn các pha oxit hoạt tính và tạo ra một cấu trúc bề mặt với nhiều khuyết tật, rất thuận lợi cho các phản ứng oxy hóa khử. Các kết quả này cung cấp một bộ thông số chuẩn để chế tạo vật liệu xúc tác MnBa/Al2O3 với hiệu quả ổn định và có thể tái lặp.

4.1. Ảnh hưởng của tỉ lệ Mn Ba đến hoạt tính xúc tác

Tỉ lệ thành phần là yếu tố quyết định. Thí nghiệm cho thấy mẫu 0.5MnBa/Al (tỉ lệ mol Mn:Ba là 0.5) đạt độ chuyển hóa NOx cao nhất (56% ở dạng bột). Điều này cho thấy sự cân bằng giữa khả năng bẫy NOx của BaO và khả năng phân hủy NOx của MnOx là rất quan trọng. Khi tăng hàm lượng Mn lên cao hơn (ví dụ mẫu 1.5MnBa/Al), kết quả chụp SEM cho thấy các hạt xúc tác bị kết tụ thành các khối lớn hơn, làm giảm đáng kể diện tích bề mặt hiệu dụng và khiến hoạt tính xúc tác giảm mạnh. Đây là bằng chứng cho thấy một thiết kế xúc tác tối ưu cần sự hài hòa giữa các thành phần.

4.2. Mối liên hệ giữa diện tích bề mặt BET và hiệu quả xử lý

Diện tích bề mặt riêng, được đo bằng phương pháp BET, là một chỉ số quan trọng về hoạt tính xúc tác. Chất mang γ-Al2O3 ban đầu có diện tích bề mặt cao (183,4 m²/g). Sau khi thêm Ba và Mn, diện tích này giảm nhẹ xuống còn 150,7 m²/g ở mẫu tối ưu (0.5MnBa/Al). Mặc dù có sự sụt giảm, diện tích bề mặt này vẫn đủ lớn để đảm bảo sự phân tán tốt của các tâm hoạt tính. Kết quả cho thấy, việc duy trì một diện tích bề mặt cao, kết hợp với hình thái bề mặt không đồng nhất và kích thước hạt nhỏ, là chìa khóa để đạt được hiệu suất chuyển đổi NOx vượt trội.

V. Kết quả thực nghiệm Xúc tác đạt hiệu suất xử lý 71

Điểm nổi bật nhất của nghiên cứu là kết quả thử nghiệm thực tế trên động cơ xe máy. Bộ xúc tác được chế tạo bằng phương pháp tẩm khuếch tán 3 lần trên chất mang cordierite gốm đã đạt được hiệu suất chuyển đổi NOx lên đến 71.8%. Con số này là một minh chứng thuyết phục về tính hiệu quả của hệ xúc tác chi phí thấp MnBa/Al2O3. Thử nghiệm được tiến hành trên động cơ Daelim 97 cm³, vận tốc xe duy trì ở 40 km/h, sử dụng máy phân tích khí thải tự động Testo 350-XL để đo lường. Một so sánh thú vị cho thấy hiệu suất của bộ xúc tác dạng phủ trên gốm tổ ong (71.8%) cao hơn hẳn so với dạng bột (56%). Điều này có thể được giải thích do cấu trúc tổ ong tối ưu hóa luồng khí và thời gian tiếp xúc. Ngoài ra, vị trí lắp đặt ống pô xử lý khí thải cũng được khảo sát. Kết quả cho thấy việc đặt bộ xúc tác ở vị trí tối ưu, nơi có nhiệt độ phù hợp, sẽ giúp tối đa hóa hoạt tính. Thành công này không chỉ là một kết quả nghiên cứu khả quan mà còn là tiền đề vững chắc cho việc ứng dụng công nghệ này vào thực tiễn, góp phần giải quyết bài toán giảm phát thải xe gắn máy tại Việt Nam.

5.1. Phân tích hiệu suất chuyển đổi NOx trên động cơ thực tế

Trong điều kiện vận hành thực tế, bộ xúc tác đã chứng tỏ khả năng xử lý oxit nitơ vượt trội. Với mẫu tối ưu 0.5MnBa/Al(600-4) được tẩm nhúng 3 lần, hiệu suất xử lý đạt 71.8%. Kết quả này cho thấy quá trình phân hủy nhiệt trực tiếp NOx trên tâm hoạt tính MnOx diễn ra hiệu quả, được hỗ trợ bởi khả năng lưu giữ NOx của BaO. Con số này đặc biệt ấn tượng khi xét đến việc hệ xúc tác không sử dụng bất kỳ kim loại quý nào, khẳng định tiềm năng của các oxit kim loại chuyển tiếp trong công nghệ kiểm soát phát thải.

5.2. So sánh hiệu quả giữa xúc tác dạng bột và dạng phủ gốm

Một phát hiện quan trọng là sự khác biệt lớn về hiệu suất giữa xúc tác dạng bột và dạng được phủ trên gốm tổ ong. Mặc dù cùng một thành phần hóa học, bộ xúc tác hoàn chỉnh trên gốm cho hiệu suất cao hơn đáng kể (71.8% so với 56%). Điều này chứng tỏ cấu trúc vật lý của bộ chuyển đổi xúc tác đóng vai trò cực kỳ quan trọng. Cấu trúc tổ ong của cordierite gốm giúp dòng khí thải chảy đều, tăng diện tích tiếp xúc và tối ưu hóa thời gian lưu, từ đó nâng cao hiệu quả của phản ứng oxy hóa khử.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1. Các tác nhân ô nhiễm không khí trong khói thải động cơ 1. Các tác nhân ô nhiễm sơ cấp do giao thông Quá trình tiêu thụ nhiên liệu trong động cơ đốt trong phát thải ra môi trường rất nhiều loại chất thải độc hại. Chúng không những ảnh hưởng trực tiếp lên sức khỏe con người, mà còn là nguồn gốc phát sinh ra các dạng ô nhiễm thứ cấp khác gây ảnh hưởng trên qui mô toàn cầu [1,3].

Trong phần này, chúng tôi chỉ giới thiệu sơ lược về cơ chế hình thành và tác hại của một số loại khí độc chiếm phần lớn trong khói thải động cơ như CO, SO 2, hydro cacbon HC và NOx. Carbon monoxide CO là khí không màu, không mùi, sinh ra khi đốt cháy nhiên liệu chứa cacbon ở điều kiện thiếu không khí hoặc các điều kiện kỹ thuật không được khống chế nghiêm ngặt như nhiệt độ cháy, thời gian lưu khí ở vùng nhiệt độ cao, hàm lượng oxy trong khí cháy thấp…[Error: Reference source not found]. Đối với con người, CO tác dụng mạnh với hồng cầu (hemoglobin), làm mất khả năng vận chuyển oxy của máu. Ngộ độc CO nhẹ (<1% CO) để lại chứng hay quên, thiếu máu.

Ngộ độc nặng gây ngất, tê liệt tay chân và có thể dẫn đến tử vong. Thực vật ít nhạy cảm hơn con người và động vật, chỉ khi nồng độ CO cao (từ 100-1000ppm) cây cối mới bị rụng lá, xoắn quăn, chậm phát triển và cây non chết yểu [Error: Reference source not found]. SO2 là chất khí không màu, có mùi hăng cay khi nồng độ trong khí quyển là 1 ppm. Khí SO2 được sinh ra khi đốt cháy các nhiên liệu có chứa lưu huỳnh, cụ thể như xăng dầu hay diesel [Error: Reference source not found].

Mặc dù lượng SO2 sinh ra từ các phương tiện giao thông chỉ chiếm một hàm lượng rất nhỏ so với sự phát thải SO 2 từ các nguồn khác, tuy nhiên sự hiện diện của SO 2 có thể làm giảm mạnh tuổi thọ của động cơ và cả tuổi thọ của các hệ xúc tác xử lý khí phát thải từ động cơ [2]. 8 SO2 có khả năng hòa tan trong nước cao nên dễ phản ứng với cơ quan hô hấp của người và động vật. Ở nồng độ thấp, SO2 làm sưng niêm mạc, kích thích hô hấp của con người và động vật. Với nồng độ cao, SO 2 gây ho, tức thở và có thể dẫn đến tử vong.

Ngoài ra, SO 2 còn làm thiệt hại mùa màng, nhiễm độc cây trồng và còn là tác nhân chính gây nên mưa axit [Error: Reference source not found]. Trong các động cơ ôtô và các loại phương tiện khác, các hợp chất HC sinh ra chủ yếu do quá trình cháy không hoàn toàn, phụ thuộc vào nhiệt độ và hàm lượng O 2 [2]. Các hợp chất hữu cơ thường rất độc đối với cơ thể con người và vật. Một số chất hữu cơ như benzene và PAHs có thể là nguyên nhân gây ung thư cho con người.

Một số hợp chất hữu cơ halogen là xúc tác cho quá trình phân hủy ozone ở tầng bình lưu; và aldehyde sinh ra từ sự cháy không hoàn toàn là một yếu tố ô nhiễm mùi, gây cảm giác khó chịu, có thể dẫn đến nhiễm độc và là nguyên nhân gây bệnh cho con người. Bên cạnh đó, các hợp chất hữu cơ bay hơi VOCs cũng là yếu tố đáng lo ngại trong việc hình thành sương mù quang hóa [Error: Reference source not found,2]. Nitơ tạo với oxy rất nhiều loại oxit nitơ. Tuy nhiên, việc đốt nhiên liệu trong các động cơ đốt trong chủ yếu hình thành NO và NO 2.

Ở nhiệt độ cao, nitơ kết hợp với oxy tạo thành monoxide nitơ. Trong quá trình đốt ở động cơ, ban đầu chỉ có NO được hình thành. Sau khi ra khỏi buồng đốt, ở nhiệt độ thấp hơn 6000C, NO mới bị oxy hóa thành NO2 [1,4]. Đối với sức khỏe con người, NO có thể gây nguy hiểm cho cơ thể do tác dụng với hồng cầu trong máu, làm giảm khả năng vận chuyển oxy, gây bệnh thiếu máu.

NO ở hàm lượng cao rất dễ bị oxy hóa thành NO 2, một loại khí có tính kích thích. Khi tiếp xúc với niêm mạc, NO2 tạo thành axit qua đường hô hấp hoặc hòa tan vào nước bọt rồi vào đường tiêu hóa, sau đó vào máu, có thể gây nguy hiểm cho tim, phổi và gan tùy vào hàm lượng. NO và NO2 cũng là hai thành phần quan trọng trong quá trình hình thành khói quang hóa, gây ra mưa axit, và tham gia vào việc phá hủy tầng ozone [Error: Reference source not found, 2]. 9 Từ hình 1 ta thấy rằng sự phát thải NOx ở Ba Lan trong năm 2007 chủ yếu là do khí thải thoát ra từ các phương tiện giao thông và nhà may điê ̣n [4].

Các nguồn phát thải NOx ở Ba Lan trong năm 2007[4]. Ô nhiễm thứ cấp Từ các chất ô nhiễm sơ cấp (mục 1.1) phát sinh ra rất nhiều dạng ô nhiễm thứ cấp. Tuy nhiên, phần này chúng tôi chỉ trình bày hai dạng ô nhiễm thứ cấp có liên quan đến NOx, gồm có mưa axit và sương mù quang hóa. Nước mưa sạch thường có độ pH vào khoảng 5-5.6 do CO 2 trong không khí hòa tan vào.

Tuy nhiên, khi trong thành phần không khí có SO 2 hoặc NOx, chúng sẽ phản ứng với hơi nước sinh ra các axit như H2SO4, H2SO3, HNO3 hoặc HNO2 làm cho các giọt mưa mang tính axit. Những axit này do tác dụng của gió cùng với mây di chuyển khắp nơi rồi rơi xuống mặt đất cùng với các hạt mưa, được gọi là mưa axit. Và cũng vì sự di chuyển đó mà hậu quả của mưa axit có tính đa vùng, đa quốc gia [Error: Reference source not found]. Đối với môi trường xung quanh, mưa axit làm tăng độ axit của đất, phá hủy sự cân bằng sinh thái, hủy diệt rừng, mùa màng, làm hỏng cầu cống, nhà cửa và các công trình kiến trúc.

Với con người và động vật, mưa axit có thể gây nguy hiểm đối với hệ thần kinh. 10 Ngoài ra, mưa axit hòa tan các kim loại nặng trong nước, đất, đưa các kim loại đó vào trong chuỗi thức ăn, gây nhiễm độc cho con người và động vật [Error: Reference source not found]. Sương mù quang hóa (photochemical smog). NOx và các hợp chất hữu cơ bay hơi (VOCs) là hai tiền chất trong việc hình thành sương mù quang hóa.

Dưới tác động của ánh sáng mặt trời, NO x và VOCs tương tác với nhau tạo ra hỗn hợp gồm hàng trăm chất độc hại khác nhau, thường gọi là chất ô nhiễm thứ cấp như Ozone (O3), peroxyacetyl nitrate (PAN), peroxybenzoy nitrate (PBN), hydrogen peroxide (H2O2), formic acid và các ô nhiễm dạng vết khác [Error: Reference source not found]. VOCs + ánh sáng + NO2 + O2 → O3 + NO + CO2 + H2 Sự hình thành và tồn tại của các chất ô nhiễm thứ cấp như trên ở nồng độ cao trong tầng đối lưu tạo nên hiện tượng sương mù quang hóa. Ngoài hai tiền chất NO x, VOCs thì thời gian trong ngày và các yếu tố khí tượng như mưa, gió, địa hình, nghịch đảo nhiệt cũng là điều kiện cần thiết góp phần hình thành nên sương mù quang hóa. Trong đó, nghịch đảo nhiệt là yếu tố đáng lo ngại nhất vì nó làm tăng mức độ trầm trọng của hiện tượng sương mù quang hóa.

Vào những thời điểm nắng nóng kết hợp với mật độ phương tiện lưu thông cao, lượng O 3 và các chất độc hại khác được sinh ra nhiều. Lúc đó, nếu nghịch đảo nhiệt xảy ra, các chất như O3 hay PAN, PBN…tồn tại dày đặc trong lớp không khí sát mặt đất mà không phát tán lên cao được cho đến khi lớp nghịch nhiệt bị phá vỡ. Do đó, sương mù quang hóa có thể bị kéo dài trong vòng vài ngày đến vài tuần do nghịch đảo nhiệt [1,2]. Sương mù quang hóa được đặc trưng bởi hàm lượng Ozone trong không khí.

Đối với sức khỏe con người, ở nồng độ thấp, Ozone làm cay mắt, mũi; nồng độ Ozone càng cao thì mức độ tổn thương tới phổi càng nghiêm trọng. Thực vật nhạy cảm với Ozone hơn con người. Ở nồng độ thấp gần mặt đất, Ozone có thể hủy hoại lá cây, làm giảm sự phát triển, khả năng sinh sản, quá trình sinh sản và tính đề kháng của cây. Sương mù quang hóa cũng là một yếu tố làm tăng hiệu ứng nhà kính và mưa acid [1,8].

Một số kết quả về quan trắc chất lượng không khí tại các đô thị ở Việt Nam. Ở nước ta trong thời gian hơn 10 năm qua, cùng với quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước là quá trình đô thị hóa tương đối nhanh. Các hoạt động phát triển công nghiệp kinh tế xã hội tập trung chủ yếu ở các đô thị, kéo theo dân số tăng nhanh và kèm theo là sự bùng nổ giao thông cơ giới ( động h) gây ra các vấn ô nhiễm không khí trầm trọng. Trong phần này, chúng tôi chỉ trình bày số liệu quan trắc một số khí độc hại tại các đô thị như CO, SOx, HCs và NO2 [9,10].

Ở những đô thị lớn có mật độ phương tiện giao thông cao như TP.Hồ Chí Minh và Hà Nội, nồng độ NO2 trong không khí cao hơn hẳn những đô thị khác (ác tr). Nồng độ NO2 ở gần các trục đường giao thông cao hơn hẳn các khu vực khác, chứng tỏ NO 2 phát sinh chủ yếu từ các hoạt động giao thông trong thành phố. Kết quả quan trắc NO 2 tại TPHCM công bố năm 2010 cho thấy có đến 42% giá trị quan trắc không đạt quy chuẩn (QCVN 05:2009/Bộ TNMT), nồng độ trung bình dao động từ 0. Số lượng ôtô và xe máy hoạt động hàng năm ở Việt Nam.

Nguồn:Cục đăng kiểm Việt Nam và vụ KHCN&MT, Bộ GTVT, năm 2009[10]. Diễn biến nồng độ NO2 ven các trục giao thông ở một số đô thị Việt Nam Nguồn:Các trạm QT&PTMT vùng – Mạng lưới QT&PTMT quốc gia, 2010[13] Hình 1. Trạm quan trắc môi trường không khí tự động Quốc gia tại Huế [10] 1. Một số kiến thức về quá trình xúc tác.

Khái niệm và Đặc điểm của hiện tượng xúc tác [5,7] Hiện tượng xúc tác là sự thay đổi tốc độ phản ứng hóa học bằng những chất gọi là chất xúc tác tham gia vào các giai đoạn trung gian của phản ứng theo cơ chế vòng (chu kì) nhưng sau phản ứng được bảo toàn về lượng và bản chất hóa học. 13 Phân loại xúc tác (theo pha phản ứng) gồm xúc tác đồng thể và xúc tác dị thể. Trong việc xử lý khí thì các xúc tác sử dụng thường là xúc tác dị thể. Do đó trong phần tổng quan này chỉ tập trung giới thiệu về xúc tác dị thể.