I. Giới thiệu và bối cảnh nghiên cứu
Nghiên cứu tập trung vào việc tận dụng niken từ xúc tác thải của nhà máy đạm và nhà máy lọc dầu Dung Quất để tổng hợp hệ xúc tác xử lý khí CO và hydrocacbon. Vấn đề ô nhiễm môi trường do khí thải công nghiệp và giao thông ngày càng nghiêm trọng, đặc biệt là khí CO và hydrocacbon. Việc sử dụng xúc tác môi trường để xử lý các khí thải này đang được quan tâm. Nghiên cứu này hướng đến việc tái chế xúc tác thải, giảm thiểu ô nhiễm và tạo ra giá trị kinh tế.
1.1. Vấn đề ô nhiễm khí thải
Khí thải công nghiệp và giao thông chứa nhiều chất độc hại như CO và hydrocacbon. Các phương pháp xử lý truyền thống như chôn lấp không hiệu quả và gây ô nhiễm môi trường. Việc sử dụng xúc tác xử lý khí để chuyển hóa các chất độc hại thành CO2 là một giải pháp tiềm năng.
1.2. Tận dụng niken từ xúc tác thải
Niken là kim loại quý có thể thu hồi từ xúc tác thải của nhà máy đạm và lọc dầu. Việc tái chế niken không chỉ giảm thiểu chất thải mà còn tạo ra nguyên liệu để tổng hợp xúc tác môi trường mới.
II. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu sử dụng phương pháp tổng hợp hệ xúc tác từ niken thu hồi và xúc tác FCC thải. Các mẫu xúc tác được tổng hợp bằng phương pháp kết tủa với các tác nhân bazơ như NH3, NaOH, và (NH4)2CO3. Quá trình tổng hợp được khảo sát bằng các phương pháp phân tích hóa lý như XRD, BET, TPR, và SEM.
2.1. Tổng hợp hệ xúc tác
Các hệ xúc tác được tổng hợp từ niken thu hồi và xúc tác FCC thải. Quá trình tổng hợp bao gồm tiền xử lý xúc tác FCC thải và đưa pha hoạt tính niken lên chất mang. Các điều kiện tổng hợp được tối ưu hóa để đạt hiệu quả xử lý khí thải cao nhất.
2.2. Phân tích hóa lý
Các mẫu xúc tác được phân tích bằng XRD để xác định cấu trúc tinh thể, BET để đo diện tích bề mặt, và SEM để quan sát hình thái bề mặt. Phương pháp TPR được sử dụng để đánh giá khả năng khử của xúc tác.
III. Kết quả và thảo luận
Nghiên cứu đạt được một số kết quả nổi bật. Mẫu xúc tác 10Ni/FCC tổng hợp bằng (NH4)2CO3 có diện tích bề mặt cao nhất (123 m2/g) và khả năng oxy hóa hoàn toàn 2000ppm C3H6 ở 400°C. Việc biến tính hệ xúc tác với Mn và Cu cải thiện đáng kể hoạt tính xúc tác, đặc biệt là mẫu 10Ni10Mn/FCC có hiệu suất chuyển hóa CO và C3H6 cao nhất.
3.1. Hiệu quả xử lý khí thải
Các mẫu xúc tác tổng hợp có khả năng oxy hóa hoàn toàn CO và hydrocacbon thành CO2. Mẫu 10Ni/FCC có hiệu suất cao nhất với nhiệt độ chuyển hóa CO là 412°C và C3H6 là 584°C. Việc biến tính với Mn và Cu giúp giảm nhiệt độ chuyển hóa xuống 260°C và 330°C tương ứng.
3.2. Ảnh hưởng của biến tính
Biến tính hệ xúc tác với Mn và Cu làm tăng hoạt tính xúc tác do sự tương tác giữa niken và các kim loại biến tính. Kết quả TPR cho thấy sự tương tác này làm tăng khả năng oxy hóa của xúc tác.
IV. Kết luận và kiến nghị
Nghiên cứu đã chứng minh khả năng tận dụng niken từ xúc tác thải để tổng hợp hệ xúc tác xử lý khí CO và hydrocacbon. Phương pháp này không chỉ giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường mà còn mang lại hiệu quả kinh tế. Cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình tổng hợp và ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp.
4.1. Giá trị thực tiễn
Nghiên cứu cung cấp một giải pháp bền vững để xử lý khí thải công nghiệp và tái chế chất thải. Việc sử dụng xúc tác môi trường tổng hợp từ niken thu hồi có tiềm năng ứng dụng lớn trong các nhà máy công nghiệp.
4.2. Hướng phát triển
Cần tiếp tục nghiên cứu để cải thiện hiệu suất xúc tác và giảm chi phí sản xuất. Việc ứng dụng công nghệ này trong các nhà máy lọc dầu và hóa chất sẽ góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
