Nghiên cứu quá trình xúc tác hấp phụ để xử lý các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi vocs có trong khí thải của quá trình nhiệt phân cao su

Chuyên khảo phân tích Nghiên cứu quá trình xúc tác hấp phụ để xử lý các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi vocs có trong khí thải, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng nghiên

• Tác giả: Khổng Mạnh Hùng
• Người hướng dẫn: GS. Lê Minh Thắng
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa học
• Đề tài: Nghiên cứu quá trình xúc tác – hấp phụ để xử lý các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs) có trong khí thải của quá trình nhiệt phân cao su
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
• 1.1. Tổng quan về VOCs
• 1.2. Quá trình xử lý VOCS và Benzen bằng kỹ thuật xúc tác/hấp phụ
• 1.3. Phương pháp tổng chất xúc tác
• 1.4. Một số kiến thức cơ sở về hấp phụ và xúc tác liên quan
• 1.5. Mục đích và nội dung nghiên cứu
• 2. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN
• 2.1. Thành phần khí thải của nhà máy nhiệt phân cao su thải
• 2.2. Kết quả nghiên cứu đặc trưng xúc tác
• 2.3. Nghiên cứu hoạt tính và độ bền của các xúc tác
• 2.4. Nghiên cứu quá trình hấp phụ - nhả hấp phụ oxy hóa kết hợp với oxy hóa hoàn toàn xử lý benzen
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu xử lý VOCs trong khí thải nhiệt phân cao su

Nghiên cứu về VOCs trong khí thải từ quá trình nhiệt phân cao su đang trở thành một vấn đề cấp bách. Các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi này không chỉ gây ô nhiễm môi trường mà còn ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người. Việc tìm kiếm các phương pháp hiệu quả để xử lý VOCs là cần thiết để giảm thiểu tác động tiêu cực của chúng. Nghiên cứu này sẽ tập trung vào việc áp dụng các công nghệ xúc tác hấp phụ để xử lý VOCs trong khí thải.

1.1. Định nghĩa và ảnh hưởng của VOCs đến môi trường

VOCs là những hợp chất hữu cơ có áp suất hơi cao, dễ bay hơi vào khí quyển. Chúng có thể gây ra các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng như ung thư và các bệnh hô hấp. Theo WHO, nồng độ VOCs trong không khí cần được kiểm soát chặt chẽ để bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

1.2. Nguồn phát thải VOCs từ quá trình nhiệt phân cao su

Quá trình nhiệt phân cao su thải ra nhiều loại VOCs khác nhau, bao gồm benzen, toluen và xylen. Những hợp chất này không chỉ gây ô nhiễm không khí mà còn có thể hòa tan vào nước, gây ô nhiễm nguồn nước. Việc hiểu rõ nguồn gốc phát thải là bước đầu tiên trong việc tìm kiếm giải pháp xử lý.

II. Thách thức trong việc xử lý VOCs từ khí thải nhiệt phân cao su

Việc xử lý khí thải chứa VOCs từ quá trình nhiệt phân cao su gặp nhiều thách thức. Các hợp chất này thường có tính chất hóa học phức tạp, khó phân hủy. Hơn nữa, nồng độ VOCs trong khí thải có thể thay đổi theo từng giai đoạn của quá trình nhiệt phân, làm cho việc kiểm soát và xử lý trở nên khó khăn hơn. Cần có các phương pháp hiệu quả để giảm thiểu VOCs trong khí thải.

2.1. Khó khăn trong việc kiểm soát nồng độ VOCs

Nồng độ VOCs trong khí thải có thể dao động lớn, phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nhiệt độ và thời gian phản ứng. Điều này tạo ra thách thức lớn trong việc thiết kế hệ thống xử lý hiệu quả.

2.2. Tác động của VOCs đến sức khỏe và môi trường

VOCs không chỉ gây ô nhiễm không khí mà còn ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng, tiếp xúc lâu dài với VOCs có thể dẫn đến các bệnh nghiêm trọng như ung thư và các vấn đề về hô hấp.

III. Phương pháp xử lý VOCs hiệu quả bằng xúc tác hấp phụ

Phương pháp xúc tác hấp phụ được xem là một trong những giải pháp hiệu quả nhất để xử lý VOCs trong khí thải. Công nghệ này sử dụng các vật liệu xúc tác để tăng cường quá trình phân hủy VOCs, đồng thời hấp phụ các hợp chất này vào bề mặt của vật liệu. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc sử dụng các vật liệu xúc tác phù hợp có thể nâng cao hiệu quả xử lý VOCs lên đáng kể.

3.1. Nguyên lý hoạt động của xúc tác hấp phụ

Xúc tác hấp phụ hoạt động dựa trên nguyên lý hấp phụ các hợp chất VOCs lên bề mặt của vật liệu xúc tác. Sau đó, các hợp chất này sẽ được phân hủy thông qua các phản ứng hóa học, giúp giảm thiểu nồng độ VOCs trong khí thải.

3.2. Các loại vật liệu xúc tác hiệu quả

Nhiều loại vật liệu xúc tác đã được nghiên cứu và chứng minh hiệu quả trong việc xử lý VOCs, bao gồm than hoạt tính, zeolit và các oxit kim loại. Mỗi loại vật liệu có những ưu điểm và nhược điểm riêng, cần được lựa chọn phù hợp với từng ứng dụng cụ thể.

IV. Kết quả nghiên cứu về hiệu quả xử lý VOCs

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc áp dụng công nghệ xúc tác hấp phụ có thể giảm thiểu đáng kể nồng độ VOCs trong khí thải từ quá trình nhiệt phân cao su. Các thí nghiệm cho thấy, hiệu quả xử lý có thể đạt tới 90% trong điều kiện tối ưu. Kết quả này mở ra hướng đi mới cho việc xử lý khí thải công nghiệp, góp phần bảo vệ môi trường.

4.1. Kết quả thí nghiệm xử lý VOCs

Các thí nghiệm cho thấy, việc sử dụng xúc tác hấp phụ có thể giảm nồng độ VOCs trong khí thải xuống dưới mức quy định. Điều này chứng tỏ tính khả thi của phương pháp này trong thực tiễn.

4.2. Ứng dụng thực tiễn của công nghệ xử lý

Công nghệ xử lý VOCs bằng xúc tác hấp phụ có thể được áp dụng rộng rãi trong các nhà máy nhiệt phân cao su, giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

V. Kết luận và triển vọng tương lai trong nghiên cứu xử lý VOCs

Nghiên cứu về xử lý VOCs trong khí thải nhiệt phân cao su đã mở ra nhiều triển vọng mới. Việc áp dụng công nghệ xúc tác hấp phụ không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn tạo ra giá trị kinh tế từ việc tái chế các sản phẩm từ quá trình nhiệt phân. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều giải pháp hiệu quả hơn cho vấn đề ô nhiễm môi trường.

5.1. Triển vọng phát triển công nghệ xử lý VOCs

Công nghệ xử lý VOCs sẽ tiếp tục được nghiên cứu và phát triển, nhằm nâng cao hiệu quả và giảm chi phí. Các nghiên cứu mới sẽ tập trung vào việc phát triển các vật liệu xúc tác tiên tiến hơn.

5.2. Tác động tích cực đến môi trường và sức khỏe

Việc giảm thiểu VOCs trong khí thải không chỉ giúp bảo vệ môi trường mà còn cải thiện sức khỏe cộng đồng. Điều này sẽ góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs) là nhóm chất gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, đặc biệt trong khí thải công nghiệp. Tại Việt Nam, khí thải từ quá trình nhiệt phân cao su thải chứa nhiều VOCs như benzen, toluen, xylen với nồng độ có thể vượt quá quy chuẩn cho phép, gây ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe con người và môi trường. Ví dụ, tại nhà máy nhiệt phân cao su thải Minh Tân (Hải Phòng), nồng độ benzen trong khí thải đo được lên tới 222 mg/Nm³ trước xử lý, vượt xa giới hạn cho phép 5 mg/Nm³ theo quy chuẩn quốc gia. Nghiên cứu nhằm mục tiêu phát triển quy trình xúc tác – hấp phụ để xử lý triệt để các VOCs, đặc biệt là benzen, trong khí thải từ quá trình nhiệt phân cao su. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào việc tổng hợp và đánh giá hiệu quả các hệ xúc tác oxit kim loại chuyển tiếp mang trên chất mang Cordierite và than hoạt tính, thực hiện tại điều kiện nhiệt độ từ 100 đến 400ºC, với lưu lượng khí 50 ml/phút. Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc giảm thiểu phát thải VOCs, nâng cao chất lượng không khí, bảo vệ sức khỏe cộng đồng và đáp ứng các tiêu chuẩn môi trường hiện hành.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên hai lý thuyết chính: lý thuyết hấp phụ và cơ chế phản ứng oxy hóa xúc tác dị thể. Quá trình hấp phụ được mô tả qua đường cong thoát, thể hiện sự bão hòa và nhả hấp phụ của VOCs trên bề mặt vật liệu mao quản. Lý thuyết Mars-van Krevelen được áp dụng để mô hình hóa cơ chế oxy hóa hoàn toàn benzen trên xúc tác oxit kim loại, trong đó oxy mạng lưới xúc tác tham gia trực tiếp vào phản ứng, sau đó được tái tạo bởi oxy phân tử trong pha khí. Ngoài ra, mô hình Langmuir-Hinshelwood và Eley-Rideal cũng được xem xét để giải thích sự hấp phụ và phản ứng trên bề mặt xúc tác. Các khái niệm chính bao gồm: VOCs, oxy hóa xúc tác, hấp phụ – nhả hấp phụ, vật liệu xúc tác oxit kim loại chuyển tiếp (MnO2, CuO, Co3O4, CeO2), chất mang Cordierite và than hoạt tính, cũng như các thông số động học phản ứng.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu thu thập từ khí thải thực tế tại nhà máy nhiệt phân cao su thải Minh Tân và các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm. Hệ xúc tác được tổng hợp bằng phương pháp ngâm tẩm, với tỷ lệ mol MnO2/CuO = 2/1 mang trên Cordierite và hỗn hợp MnO2-Co3O4-CeO2 mang trên than hoạt tính. Cỡ mẫu xúc tác khoảng 0.05 – 0.1 g, kích thước hạt 300 – 450 μm. Phương pháp phân tích bao gồm: đo diện tích bề mặt riêng và phân bố mao quản bằng phương pháp hấp phụ – nhả hấp phụ đẳng nhiệt N2 (BET), quan sát hình thái bề mặt bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM), phân tích thành phần nguyên tố bằng phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX), và xác định nồng độ benzen, CO2 bằng sắc ký khí (GC) với detector TCD. Thí nghiệm oxy hóa hoàn toàn benzen được thực hiện trong khoảng nhiệt độ 100 – 400ºC, lưu lượng khí 50 ml/phút, với các điều kiện có và không có H2S để đánh giá ảnh hưởng của khí độc. Timeline nghiên cứu kéo dài từ tháng 1 đến tháng 6 năm 2022, bao gồm tổng hợp xúc tác, đặc trưng vật liệu, thí nghiệm oxy hóa và hấp phụ – nhả hấp phụ kết hợp.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Thành phần khí thải VOCs tại nhà máy nhiệt phân cao su: Nồng độ benzen đo được tại vị trí thu khí trực tiếp là 222 mg/Nm³, toluen 464 mg/Nm³, xylen 5.79 mg/Nm³, tổng hydrocacbon lên tới 1632 mg/Nm³. Sau khi đốt và xử lý qua bể sục, nồng độ benzen giảm xuống còn 0.7 mg/Nm³, đạt quy chuẩn quốc gia.

2. Đặc trưng vật liệu xúc tác: Diện tích bề mặt riêng của xúc tác MnCoCe/AC đạt khoảng 250 m²/g, với phân bố mao quản chủ yếu trong khoảng 2-10 nm, phù hợp cho hấp phụ VOCs. Ảnh SEM cho thấy sự phân tán đồng đều của các oxit kim loại trên bề mặt than hoạt tính và Cordierite. Phân tích EDX xác nhận tỷ lệ mol Mn:Co:Ce gần đúng với thiết kế 1:3:0.19.

3. Hoạt tính oxy hóa hoàn toàn benzen: Hệ xúc tác MnCuOx-Cor21 đạt độ chuyển hóa benzen 90% tại 295ºC, với tỷ lệ benzen chuyển hóa thành CO2 trên 85%. Khi có mặt H2S (60 ppm), hoạt tính giảm khoảng 15%, nhưng xúc tác vẫn duy trì hiệu suất chuyển hóa trên 75% sau 14 giờ liên tục.

4. Quá trình hấp phụ – nhả hấp phụ kết hợp oxy hóa hoàn toàn: Ở 250ºC, hệ xúc tác MnCoCe/AC kết hợp với MnCuOx-Cor21 cho thấy dung lượng hấp phụ benzen đạt 0.35 mmol/g, thời gian bão hòa kéo dài hơn 120 phút. Quá trình nhả hấp phụ kết hợp oxy hóa hoàn toàn giúp loại bỏ hoàn toàn benzen thoát ra, giảm nồng độ benzen đầu ra xuống gần 0 ppm, đảm bảo an toàn cho môi trường.

Thảo luận kết quả

Hiệu quả xử lý benzen cao của hệ xúc tác MnCuOx-Cor21 nhờ sự kết hợp giữa oxit mangan và đồng, tạo ra lượng oxy trống dồi dào và khả năng oxy hóa khử tốt. Việc mang xúc tác trên Cordierite giúp tăng độ bền nhiệt và cơ học, giảm thiểu hiện tượng thiêu kết ở nhiệt độ cao. So với các nghiên cứu trước đây sử dụng xúc tác kim loại quý, hệ xúc tác oxit kim loại chuyển tiếp này có chi phí thấp hơn và khả năng chịu ngộ độc tốt hơn, đặc biệt khi có H2S trong khí thải. Quá trình hấp phụ – nhả hấp phụ kết hợp oxy hóa hoàn toàn tận dụng ưu điểm của than hoạt tính trong hấp phụ VOCs và khả năng oxy hóa của xúc tác oxit kim loại, giúp xử lý hiệu quả VOCs ở nồng độ cao và thấp. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ độ chuyển hóa benzen theo nhiệt độ, đường cong thoát hấp phụ benzen theo thời gian, và bảng so sánh hiệu suất xúc tác có/không có H2S.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai hệ thống xử lý xúc tác – hấp phụ tại các nhà máy nhiệt phân cao su: Áp dụng hệ xúc tác MnCuOx-Cor21 kết hợp MnCoCe/AC để xử lý khí thải VOCs, đặc biệt benzen, nhằm giảm nồng độ khí thải xuống dưới quy chuẩn quốc gia trong vòng 12 tháng.

2. Nâng cao độ bền và khả năng chịu ngộ độc của xúc tác: Nghiên cứu bổ sung các chất trợ xúc tác hoặc cải tiến quy trình tổng hợp để tăng khả năng chống thiêu kết và ngộ độc bởi H2S, SO2 trong 6-12 tháng tiếp theo.

3. Phát triển quy trình vận hành tối ưu cho hệ hấp phụ – nhả hấp phụ kết hợp oxy hóa hoàn toàn: Thiết kế và thử nghiệm các chế độ nhiệt độ, lưu lượng khí và chu kỳ hấp phụ – nhả hấp phụ nhằm tối ưu hiệu suất xử lý và tiết kiệm năng lượng trong 6 tháng.

4. Mở rộng nghiên cứu xử lý các VOCs khác trong khí thải công nghiệp: Áp dụng hệ xúc tác và quy trình đã phát triển để xử lý các hợp chất VOCs khác như toluen, xylen, phenol nhằm đa dạng hóa ứng dụng trong 1-2 năm tới.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Kỹ thuật Hóa học: Nghiên cứu về xúc tác oxit kim loại, hấp phụ VOCs, và công nghệ xử lý khí thải công nghiệp.

2. Doanh nghiệp và kỹ sư môi trường tại các nhà máy nhiệt phân cao su và công nghiệp liên quan: Áp dụng công nghệ xử lý khí thải hiệu quả, giảm thiểu ô nhiễm VOCs, đảm bảo tuân thủ quy chuẩn môi trường.

3. Cơ quan quản lý môi trường và chính sách: Tham khảo dữ liệu thực nghiệm và giải pháp kỹ thuật để xây dựng tiêu chuẩn, quy định về kiểm soát khí thải VOCs.

4. Nhà sản xuất vật liệu xúc tác và thiết bị xử lý khí thải: Phát triển sản phẩm xúc tác oxit kim loại chuyển tiếp và thiết bị hấp phụ – oxy hóa phù hợp với yêu cầu thực tế.

Câu hỏi thường gặp

1. VOCs là gì và tại sao cần xử lý chúng?
   VOCs là các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi có thể gây ô nhiễm không khí và ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người như ung thư, kích ứng hô hấp. Xử lý VOCs giúp giảm thiểu tác động môi trường và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

2. Tại sao chọn xúc tác oxit kim loại chuyển tiếp thay vì kim loại quý?
   Xúc tác oxit kim loại chuyển tiếp có chi phí thấp hơn, khả năng chịu ngộ độc tốt hơn và hoạt tính oxy hóa hiệu quả ở nhiệt độ trung bình, phù hợp với điều kiện xử lý khí thải công nghiệp.

3. Phương pháp hấp phụ – nhả hấp phụ kết hợp oxy hóa hoàn toàn hoạt động như thế nào?
   Phương pháp này hấp phụ VOCs trên vật liệu mao quản ở nhiệt độ thấp, sau đó gia nhiệt để nhả hấp phụ và đồng thời oxy hóa hoàn toàn VOCs thành CO2 và H2O, giúp tái sinh vật liệu hấp phụ và xử lý triệt để khí thải.

4. Ảnh hưởng của H2S đến hiệu quả xúc tác là gì?
   H2S có thể gây ngộ độc xúc tác, làm giảm hoạt tính oxy hóa. Tuy nhiên, hệ xúc tác MnCuOx-Cor21 vẫn duy trì hiệu suất trên 75% khi có 60 ppm H2S, cho thấy khả năng chịu đựng tốt.

5. Làm thế nào để đánh giá hiệu quả xử lý benzen trong thí nghiệm?
   Hiệu quả được đánh giá qua độ chuyển hóa benzen (%) và tỷ lệ benzen chuyển hóa thành CO2 (%), đo bằng sắc ký khí. Ngoài ra, dung lượng hấp phụ và thời gian bão hòa cũng là chỉ số quan trọng.

Kết luận

• Đã xác định thành phần VOCs trong khí thải nhiệt phân cao su với nồng độ benzen lên đến 222 mg/Nm³, vượt quy chuẩn môi trường.
• Hệ xúc tác MnCuOx-Cor21 mang trên Cordierite và MnCoCe/AC trên than hoạt tính có hiệu quả cao trong oxy hóa hoàn toàn và hấp phụ benzen.
• Quá trình oxy hóa hoàn toàn benzen đạt độ chuyển hóa trên 90% ở 295ºC, duy trì hiệu suất tốt ngay cả khi có H2S.
• Kỹ thuật hấp phụ – nhả hấp phụ kết hợp oxy hóa hoàn toàn giúp xử lý triệt để VOCs, giảm thiểu phát thải độc hại ra môi trường.
• Đề xuất triển khai ứng dụng công nghệ tại các nhà máy nhiệt phân cao su, đồng thời nghiên cứu nâng cao độ bền xúc tác và mở rộng xử lý các VOCs khác.

Khuyến khích các nhà nghiên cứu và doanh nghiệp phối hợp thử nghiệm quy mô pilot, đồng thời phát triển các giải pháp công nghệ xử lý khí thải VOCs hiệu quả, bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT .1 Tổng quan về VOCs. 1 Định nghĩa VOCs. 1 Ảnh hưởng của VOCs.

1 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải công nghiệp đối với một số VOCs. 3 Nguồn phát thải VOCs. 4 Quá trình nhiệt phân cao su thải và VOCs phát thải trong sản phẩm khí. 4 Các phương pháp xử lý VOCs .2 Quá trình xử lý VOCS và Benzen bằng kỹ thuật xúc tác/hấp phụ.

13 Kỹ thuật xúc tác/hấp phụ. 13 Vật liệu xúc tác/hấp phụ. 15 Vật liệu hấp phụ VOCs và benzen .3 Phương pháp tổng chất xúc tác. 19 Phương pháp kết tủa.

20 Phương pháp tẩm trên chất mang. 20 Phương pháp trộn cơ học. 21 Phương pháp nóng chảy .4 Một số kiến thức cơ sở về hấp phụ và xúc tác liên quan. 21 Cơ sở lý thuyết về quá trình hấp phụ.

22 Động học và cơ chế phản ứng oxy hóa có xúc tác .5 Mục đích và nội dung nghiên cứu .1 Quy trình tổng hợp xúc tác. 29 Quy trình tổng hợp xúc tác.2 Các phương pháp nghiên cứu đặc trưng xúc tác. 33 Phương pháp hấp phụ - khử hấp phụ đẳng nhiệt (BET). 33 Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM).

35 Phương pháp phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX) .3 Nghiên cứu quá trình oxy hóa hoàn toàn benzen và hấp phụ - nhả hấp phụ oxy hóa hoàn toàn benzen. 38 Xác định nồng độ benzen ban đầu. 38 Quá trình oxy hoá hoàn toàn Benzen. 39 Quá trình oxy hoá hoàn toàn Benzen dòng đầu vào có chứa H2S 40 Quá trình hấp phụ nhả hấp phụ oxy hóa kết hợp với oxy hóa hoàn toàn benzen.4 Thông số của GC sử dụng cho quá trình xử lý benzen .5 Tính toán xử lý số liệu quá trình xử lý benzen.

43 Tính toán các nồng độ. 43 Tính toán quá trình oxy hoá hoàn toàn benzen. 43 Tính toán hấp phụ - nhả hấp phụ benzen. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN .1 Thành phần khí thải của nhà máy nhiệt phân cao su thải .2 Kết quả nghiên cứu đặc trưng xúc tác.

45 Kết quả phân tích XRD. 45 Kết quả phân tích SEM-EDX. 45 Kết quả đo hấp phụ nhả hấp phụ đẳng nhiệt N2 (BET) .3 Nghiên cứu hoạt tính và độ bền của các xúc tác. 50 Nghiên cứu quá trình oxy hoá hoàn toàn benzen khi sử dụng hệ xúc tác MnCuOx-Cor theo nhiệt độ.

50 Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến khả năng oxy hóa hoàn toàn của xúc tác. 54 Ảnh hưởng của H2S trong thành phần khí đầu vào tới khả năng xử lý của xúc tác .4 Nghiên cứu quá trình hấp phụ - nhả hấp phụ oxy hóa kết hợp với oxy hóa hoàn toàn xử lý benzen. 56 Nghiên cứu khả năng xử lý hấp phụ- nhả hấp phụ oxy hóa kết hợp với oxy hóa hoàn toàn ở 250oC. 56 Nghiên cứu khả năng xử lý hấp phụ nhả hấp phụ kết hợp với oxy hóa hoàn toàn khi dòng đầu vào có sự xuất hiện của H2S.

59 Kiểm tra độ bền của hệ xúc tác hấp phụ nhả hấp phụ oxy hóa hoàn toàn. 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 66 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ khối dây chuyền công nghệ của hệ thống xử lý nhiệt phân.2 Sơ đồ mô phỏng quá trình nhiệt phân cao su thải thành dầu .3 Các công nghệ kiểm soát và xử lý VOCs.4 Mô hình hệ phản ứng 2 lò phản ứng xử lý VOCs .5 Hệ hấp phụ động .6 Sơ đồ đường cong thoát của quá trình hấp phụ động.7Mô hình cơ chế phản ứng .8 Cơ chế oxy hóa VOCs có sử dụng xúc tác.1 Sơ đồ quy trình tổng hợp xúc tác MnO2-Co3O4-CeO2/Than hoạt tính bằng phương pháp ngâm tẩm.2 Sơ đồ quy trình tổng hợp xúc tác MnCuOx-Cor21 bằng phương pháp ngâm tẩm.3 Nguyên lý của phương pháp hấp phụ và giải hấp phụ N2 .4 Một số đường hấp phụ đẳng nhiệt của vật liệu .5 Thiết bị The Micromeritics Gemini VII 2390 (Hoa Kỳ) .6 Mô hình Kính hiển vi điện tử quét .7 Thiết bị Hitachi S-4800 .8 Các peak đặc trưng của một só kim loại trong phổ EDS .9 Hình ảnh Máy chụp SEM/EDX .10 Sơ đồ thí nghiệm đánh giá khả năng oxy hoá hoàn toàn benzen .1 Giản đồ nhiễu xạ tia X của hệ xúc tác mang trên Cordierite .2 Ảnh chụp SEM của mẫu xúc tác CuO-Cor.3 Ảnh chụp SEM của xúc tác MnO2-Cor .4 Ảnh chụp SEM của xúc tác MnCuOx-Cor21 .5 Phổ EDX của mẫu xúc tác MnCuOx-Cor21 .6 Ảnh chụp SEM của mẫu xúc tác MnCoCe/AC.7 Kết quả phân tích EDX của mẫu xúc tác MnCoCe/AC .8 Đường đẳng nhiệt Hấp phụ - Nhả hấp phụ N2 (a) và phân bố mao quản (b) của mẫu MnCoCe/AC .9 Đồ thị độ chuyển hóa benzen khi sử dụng hệ xúc tác MnCuOx-Cor .10 Đồ thị phần trăm Benzen chuyển thành CO2 khi sử dụng hệ xúc tác MnCuOx-Cor.11 Đồ thị nồng độ sản phẩm theo thời gian của phản ứng oxy hoàn hoàn benzene bởi xúc tác MnCuOx-Cor21 tại 300ºC.12 Đồ thị độ chuyển hóa benzen và phần trăm chuyển hóa thành CO2 của xúc tác MnCuOx-Cor21 tại 300ºC.13 Đồ thị độ chuyển hóa benzen và phần trăm chuyển hóa thành CO2 của xúc tác MnCuOx-Cor21 khi oxi hóa trong điều kiện dòng có chứa H2S.14 Đồ thị nồng độ benzen của quá trình hấp phụ trên xúc tác MnCoCe/AC theo thời gian .15 Nồng độ benzen và CO2 nhả hấp phụ trong quá trình nhả hấp phụ trên xúc tác MnCoCe/AC kết hợp oxy hóa trên xúc tác.16 Đồ thị nồng độ Benzen trong quá trình hấp phụ .17 Đồ thị nồng độ Benzen trong quá trình nhả hấp phụ- oxi hóa hoàn toàn Benzen.18 Nồng độ CO2 thoát ra trong quá trình nhả hấp phụ oxi hóa hoàn toàn Benzen.19 Nồng độ Benzen trong quá trình hấp phụ của các chu kì phản ứng.20 Nồng độ của Benzen nhà hấp phụ và CO2 thoát ra trong quá trình nhả hấp phụ oxi hóa của các chu kì phản ứng. 63 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Phân loại các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi.2 Ảnh hưởng của VOCs đến sức khỏe con người.3 Nồng độ tối đa cho phép của một số VOCs trong khí thải công nghiệp phát thải vào môi trường không khí.4 Thành phần của khí bị nhiệt phân thu được trong lò phản ứng .5 Thành phần khí thải của nhà máy nhiệt phân cao su thải .6 Nhiệt độ cần thiết để oxy hóa không có xúc tác một số VOCs.7 Khả năng oxy hóa VOCs của một số hệ xúc tác đã được nghiên cứu .8 Mô hình động học của quá trình oxi hóa một số VOCs điển hình.1 Hóa chất sử dụng để tổng hợp xúc tác.2 Các mẫu xúc tác sử dụng trong quá trình nghiên cứu .3 Thông số của dung dịch Benzen sử dụng.

Thông số GC sử dụng cho quá trình xử lý benzen.1 Kết quả phân tích EDX thành phần các nguyên tố trong mẫu xúc tác MnCuOx-Cor21.2 Kết quả phân tích EDX thành phần các nguyên tố trong mẫu xúc tác MnCoCe/AC .3 Diện tích bề mặt riêng và đường kính mao quản trung bình của các mẫu xúc tác .4 Độ chuyển hoá benzen theo nhiệt độ của các mẫu xúc tác .5 Phần trăm chuyển hóa Benzen thành CO2 của các mẫu xúc tác.6 Bảng dung lượng hấp phụ, độ chuyển hóa benzen và tỷ lệ benzen chuyển hóa thành CO2 của các mẫu xúc tác.7 Tổng lượng CO2 thoát ra, độ chuyển hóa benzen, tỷ lệ chuyển hóa thành CO2 và độ chọn lọc CO2 của quá trình hấp phụ nhả hấp phụ oxy hóa hoàn toàn ở 250oC với sự xuất hiện H2S trong dòng đầu vào với nồng độ 60 ppm.8 Kết quả phân tích EDX thành phần các nguyên tố trong mẫu xúc tác .9 Kết quả phân tích EDX thành phần các nguyên tố trong mẫu xúc tác MnCoCe/AC sau phản ứng.10 Tổng lượng CO2 tạo thành, độ chuyển hóa benzen, tỷ lệ chuyển hóa CO2 của 3 lần phản ứng hấp phụ nhả hấp phụ oxy hóa hoàn toàn. 62 TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 Tổng quan về VOCs Định nghĩa VOCs Đinh nghĩa VOCs Có nhiều định nghĩa và danh pháp khác nhau về VOCs. Liên minh châu Âu (European Union - EU) đã đưa ra một định nghĩa khá chặt chẽ về VOCs dựa trên khả năng bay hơi và hoạt tính của chúng. Theo EU Directive 1999/13/EC, “VOCs là những hợp chất hữu cơ có áp suất lớn hơn hoặc bằng 0.

Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ (US EPA) định nghĩa VOCs dựa trên hoạt tính quan hóa của chúng khi ở trong khí quyển: “VOCs là những hợp chất của cacbon tham gia phản ứng quang hóa trong khí quyển, ngoại trừ cacbon monoxit, cacbon dioxit, axit cacbonic, cacbua kim loại, cacbonat kim loại, amoni cacbonat”. Căn cứ vào nhiệt độ sôi, Tổ chức y tế thế giới (WHO) có thể phân VOCs thành 3 dạng khác nhau [1].1 Phân loại các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi [2]. STT Phân loại Nhiệt độ sôi Ví dụ (oC) 1 Hợp chất hữu cơ rất < 0 đến Propan, butan, methyl dễ bay hơi (VVOCs) 50 – 100 clorin 2 Hợp chất hữu cơ dễ 50 – 100 đến Formaldehyt, toluen, bay hơi (VOCs) 240 – 260 aceton, ethanol, 2-propanol, hexanal 3 Hợp chất hữu cơ bán 240 – 260 đến Thuốc trừ sâu, PCB bay hơi (VOCs) 280 – 400 Ngoài ra, có thể chia VOCs làm hai loại là metan và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi khác (non-metan). Các hợp chất nonmetan này bao gồm : các hợp chất aldehit, xeton, axit hữu cơ, các hợp chất hữu cơ halogen (HHCs) như pecloetylen, tricloetylen, diclometan và các hợp chất thơm như benzen, toluen, xylen, … Ảnh hưởng của VOCs a.

Ảnh hưởng tới sức khỏe con người Các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi có thể gây ra những ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khỏe con người một cách trực tiếp hay gián tiếp.2 cung cấp một số thông tin về ảnh hưởng của VOCs đến sức khỏe con người.2 Ảnh hưởng của VOCs đến sức khỏe con người [2].