Nghiên cứu quá trình xử lí một số chất thải hữu cơ công nghiệp
trên cơ sở xúc tác dị thể meso-TiO
2
MỞ ĐẦU
Việc xử lý chất ô nhiễm từ nước công nghiệp và nước thải đang là một lĩnh vực nghiên
cứu quan trọng do số lượng và chất lượng nước sạch có sẵn trên thế giới tiếp tục giảm mà nhu
cầu sử dụng nước ngày càng tăng. Với nỗ lực giảm thiểu những ảnh hưởng của các quá trình
công nghiệp tới môi trường thì các tiêu chuẩn thải nước thải trên toàn thế giới ngày càng nghiêm
ngặt. Công nghiệp hóa chất và dầu khí sinh ra một lượng lớn chất thải hữu cơ độc hại. Trong số
các chất bẩn hữu cơ được sử dụng làm vật liệu thô cho công nghiệp hóa dầu, hóa chất và dược
thì phenol và các dẫn xuất của phenol đang ngày càng nhận được sự quan tâm do độ độc hại của
chúng.
Gần đây, việc sử lý phenol đã được thực hiện bởi quá trình oxy hoá có sử dụng xúc tác
với tác nhân oxy hoá H
2
O
2
(CWPO) trong dung dịch nước ở điều kiện mềm (nhiệt độ thấp, áp
suất thường). Xúc tác thường dùng là các muối kim loại hoặc zeolit kim loại. Nhưng những xúc
tác này có nhược điểm chung là kim loại bị tan ra trong quá trình phản ứng, gây hiệu ứng ô
nhiễm thứ cấp.Việc tìm kiếm các xúc tác, hệ xúc tác mới đáp ứng được những nhu cầu trên đang
thu hút được sụ quan tâm của nhiều nhà khoa học.
Hướng nghiên cứu sử dụng xúc tác vi mao quản Zeolit thay thế đồng hình các nguyên tố
kim loại như: Cu, Fe, Ti..., đã khắc phục được những nhược điểm trên, mở ra hướng nghiên cứu
đầy triển vọng, đáp ứng được các nhu cầu về kinh tế và bảo vệ môi trường.
Tuy nhiên, để sử lý chất hữu cơ có kich thước phân tử lớn trong môi trường nước, các
chất xúc tác này lại tỏ ra kém hiệu quả. Do đó, xu hướng mới là tìm kiếm và chế tạo các xúc tác
co kích thước hạt mao quản lớn hơn. Trong điều kiện đó, vật liệu mao quản trung bình (MQTB)
hay còn gọi là vật liệu có cấu trúc nano đã ra đời và nhanh chóng gây được sự chú ý trong linh
vực xúc tác xử lý môi trường. Sự phân huỷ các hợp chất hữu cơ trong nước thải sử dụng
mesopours (Vật liệu mao quản trung bình) TiO
2
làm xúc tác rất tốt cho quá trình sử lý những chất hữu cơ
khó phân hủy như phenol và các dẫn xuất cuat phenol trong nước thải.
Quá trình xử lý sinh học thông thường là cách xử lý thân thiện với môi trường mà giá
thành lại hợp lý tuy nhiên nó không đủ để xử lý nước thải không phải do thoái biến sinh học và
thường yêu cầu thời gian lưu lâu của vi sinh vật lâu để làm giảm chất bẩn. Giữa các xử lý sinh
học, quá trình suy biến sinh học của phenol trong thiết bị phản ứng sinh học giả sôi đang được
chú ý đến do hoạt động tốt hơn và ưu điểm riêng tốt hơn thiết bị phản ứng sinh khối. Xử lý nhiệt
thể hiện rất nhiều hạn chế như sự thoát ra đáng kể các chất nguy hiểm. Xử lý hóa học như đông
tụ, kết tủa, hấp phụ trên cacsbon hoạt tính, stripping không khí hay thẩm thấu ngược không giải
quyết được yêu cầu xử lý ban đầu. Công nghệ phá hủy các chất ô nhiễm khác là quá trình oxy
hóa cao cấp (AOPs). Quá trình này được đặc trưng bởi 1 tính chất hóa học chung: có khả năng
khai thác được hoạt tính cao của gốc HO. trong quá trình oxy hóa, các gốc này cho thấy sự phù
hợp trong quá trình mất mát hoàn toàn và thậm chí quá trình khoáng hóa các chất bẩn kém hoạt
động. Các chất bẩn bị oxy hóa qua 4 tác nhân: ozone, hydro peroxit, oxi và không khí hoặc liên
kết của chúng. Các quá trình có thể cũng liên kết với bức xạ UV.
Để lựa chọn công nghệ thích hợp nhất, một số yếu tố như nồng độ và bản chất của chất
bẩn, thể tích nước thải phải được xem xét. Hơn nữa, quá trình sinh học liên kết với quá trình
AOPs như là quá trình xử lý sơ bộ thể hiện cơ hội cho vấn đề tiết kiệm.
AOPs thiết lập một công nghệ có triển vọng cho xử lý nước thải chứa các chất hữu cơ
khó cháy. Quá trình oxy hóa xúc tác không khí ẩm (CWAO) là một trong những quá trình oxy
hóa cao cấp quan trọng. AOPs bao gồm rất nhiều kĩ thuật khác như phương pháp dựa trên siêu
âm, plasma và sản lượng thủy điện cùng với quá trình các quá trình dựa trên hydro peroxit
((H
2
O
2
+ UV, Fenton, photo-Fenton and Fenton-like processes), quá trình quang phân, quang
xúc tác và các quá trình dựa trên ozon (O
3
2
O
2
không sinh ra bất cứ sản phẩm có hại và độc hại nào và là phản ứng
sinh thái. Mặc dù H
2
O
2
là một chất phản ứng tương đối đắt tiền, quá trình oxy hoá
peroxide dung một cách ưu thế khi có mặt Oxy, sự thiếu hụt danh giới lỏng/hơi xoá bỏ
bởi giới hạn về sự chuyển đổi khối lượng và H
2
O
2
đóng vai trò như là gốc tự do, với điều
kiện những gốc OH
-
này đóng vai trò đẩy mạnh sự phân huỷ chất hữu cơ. Điều này dẫn
đến sự giảm bớt thời gian và cho phép chuyển hoá dưới điều kiện nhẹ hơn. Tuy nhiên, để
tăng cường sự phân huỷ H
2
O
2
thành OH với việc sử dụng hệ thống xúc tác là điều mong
muốn. Mặc dù sử dụng AOPS mới được xem xét lại với sự chú ý đặc biệt quan tâm đến
sự phân huỷ Clorophenol, trong tổng quan hiện tại phản ứng Fenton sử dụng H
2
O
2
kết
H
2
O
2
+ Fe
3+
→ Fe
2+
+ H
+
+ HO
2
.
R + H
2
O
2
→ ROH + HO.
HO. Cũng phân huỷ H
2
O
2
thành HO
2
HO. + H
2
O
2
→ H
2
lượng H
2
O
2
1.5, xúc tác
0.35 g/L, 180 phút , 70 °C,
pH 2.5
[10]
Fe-ZSM-5 77 (21) TOC Như ở trên [10]
Fe-aerosil 200 65 (19) TOC Như ở trên, pH 3.5 [10]
Fe-ZSM-5 81 (17) TOC Như ở trên, pH 3.5 [10]
Xúc Tác
Sự chuyển
hoá Phenol
và/hoặc sự
loại bỏ TOC
Điều Kiện References
Fe-ZSM-5 100 (46) TOC
Như ở trên, xúc tác 1.5 g/L,
pH 3.5
[10]
[Cr(salpn)]-Y 15
Phenol 4.7 g, H
2
O
2
1.2 g
(30%), xúc tác 0.025 g,
80 °C, 5 h
[12]
66 TOC Như ở trên [14]
Fe-TS-1 (3) Fe 4.43 wt.
%
70 TOC Như ở trên [14]
Fe-silicalite 79 TOC Như ở trên [14]
Fe-ZSM-5 68 TOC Như ở trên [14]
Xúc Tác
Sự chuyển
hoá Phenol
và/hoặc sự
loại bỏ TOC
Điều Kiện References
Fe-NaY 78 TOC Như ở trên [14]
Fe-USY 67 TOC Như ở trên [14]
Fe-ZSM-5 (by ion
exchange)
54 TOC Như ở trên [14]
CuY-5 50
Phenol 0.01 M, H
2
O
2
0.03 M,
w
cat
0.1 g dm
−3
, 180 phút,
50 °C
[15]
Xúc Tác
Sự chuyển
hoá Phenol
và/hoặc sự
loại bỏ TOC
Điều Kiện References
Cu/ZSM-5 by
hydrothermal synthesis
36 Như ở trên 50 °C [16]
Cu/ZSM-5 by ion-
exchange synthesis
96
Phenol 0.01 M, H
2
O
2
0.1 M,
w
cat
0.1 g dm
−3
, 180 phút,
80 °C
[16]
Cu/ZSM-5 by ion-
exchange synthesis
81 Như ở trên 70 °C [16]
Cu/ZSM-5 by ion-
exchange synthesis
70 Như ở trên 65 °C [16]
O
2
của xúc tác.
Hình 1.2.1.Cấu trúc của N,N′-bis(salicylidene)propane-1,3-diamine
Sự phân huỷ Phenol đã được theo dõi rất kỹ lưỡng với Fe(III)-HY ổn định và có
hiệu quả với xúc tác Fenton. Sự khác biệt của chất mang ion Fe(III) đã được ổn định trên
tâm axit của Zeolite bởi sự ngâm tẩm và nung. Ảnh hưởng của chất tải Fe, nồng độ H
2
O
2
và pH đã được nghiên cứu. Kết quả cho thấy 25% khối lượng Fe(III)-HY đã có hiệu quả
trong sự phân huỷ Phenol tại pH 6
Hình 1.2.2.
Những công việc khác nhau của các loại nguyên liệu Zeolite chứa Fe, được điều chế
bằng các phương pháp khác nhau, đã được kiểm tra như một xúc tác dị thể cho quá trình oxy
hoá dung dịch Phenol với sự có mặ của H
2
O
2
, dưới điều kiện nhẹ nhàng. Xúc tác Fe-TS-1 đã
được tổng hợp bởi sự thuỷ nhiệt tinh thể xerogels Fe
2
O
3
-TiO
2
-SiO
2
được ngâm tẩm. Mặc
dù, các nguyên liệu Zeolite được trao đổi Fe đã được điều chế và thử nghiệm. Zeolite Fe-
tính cao hơn của xúc tác do trao đổi ion.
C.
1.3. Sét trao đổi kim loại
Fe trao đổi và tựa vào khoáng vật sét đã được sử dụng trong việc phân huỷ 4-
nitrophenol, với sự có mặt của H
2
O
2
, Ảnh hưởng của những loại xúc tác khác nhau, số
lượng của chúng, nồng độ H
2
O
2
đã được nghiên cứu chi tiết. Khảo sát sơ bộ việc sử dụng
những xúc tác khác nhau về hiệu ứng của Fe bị phân huỷ dựa vào tốc độ phản ứng đã chỉ
ra là chỉ có trường hợp của PILC-Fe và PILC-(Fe-Al) phân huỷ lượng 4- nitrophenol thấp
hơn so với sự quan sát trong các quá trình dị thể. Điều này chỉ ra sự đóng góp bề mặt của Sét-
Fe là hệ số điều khiển. Tại điều kiện tối ưu nhất, 1 dung dịch chứa 10
-3
M 4-nitrophenol và 10
-2
M H
2
O
2
đã bị phân huỷ trong thời gian ít hơn 6h với sự có mặt của 1g/L Fe-Al tựa lên Sét.
Khoảng 3mol H
2
O
2
gia tăng thông qua một cơ chể oxy hoá hỗn hợp. Đồng hoà tan thấp, cho thấy đồng không chỉ
đơn giản phân tán trên bề mặt sét. Năm phản ứng hỗn hợp liên tiếp đều được thực hiện với
những xúc tác giống như vậy không có bất kỳ thay đổi nào về tốc độ phản ứng. Dung dich còn
lại sau khi lọc tách xúc tác đã không hoạt tính cho sự oxy hoá Phenol.
Bảng 2: Oxy hoá Phenol có sử dụng xúc tác với tác nhân H
2
O
2
trên nền Sét trao đổi kim loại
Xúc tác
Sự chuyển hoá Phenol
và/hoặc sự loại bỏ TOC
(%)
Điều kiện References
(Al-Fe)-PILC 90 (4-nitrophenol)
Xúc tác 1g/L, 4-nitrophenol
10
−3
M, 5 h, H
2
O
2
10
−2
M
[21]
(Al-Fe)-PILC 80 (4-nitrophenol) Như ở trên, H
2
O
2
[22]
B-Cu[10] 37 (0) TOC Như ở trên [22]
B-Fe[50] 100 (50) TOC Như ở trên [22]
B-Fe[100] 96 (45) TOC Như ở trên [22]
R-Cu[0] 15 Như ở trên [22]
R-Cu[10] 70 (5) TOC Như ở trên [22]
R-Fe[50] 100 (66) TOC Như ở trên [22]
R-Fe[100] 100 (70) TOC Như ở trên [22]
Al-Fe(10%)-PILC 100 (50) TOC
Phenol 47 ppm, 25 °C, pH
3.7, 4 h, H
2
O
2
0.1 M
[23]
Al-Ce-Fe(10%)- 100 (54) TOC Như ở trên, 2 h [23]
Xúc tác
Sự chuyển hoá Phenol
và/hoặc sự loại bỏ TOC
(%)
Điều kiện References
PILC
Al-Ce-Fe(5%)-PILC 100 (52) TOC Như ở trên, 2 h [23]
Al-Ce-Fe(1%)-PILC 100 (55) TOC Như ở trên, 4 h [23]
Al-Ce-PILC 100 (51) TOC Như ở trên, 4 h [23]
Al-PILC 100 (39) TOC Như ở trên, 4 h [23]
Sét tự nhiên (đã
được nung)
48 (5) TOC Như ở trên, 4 h [23]
(Al-Fe)-PILC 100 Phenol 100 ppm, xúc tác
6.6 g/L, H
2
O
2
0.3 M,
[25]
Xúc tác
Sự chuyển hoá Phenol
và/hoặc sự loại bỏ TOC
(%)
Điều kiện References
60 min, 70 °C
(Al-Fe)-PILC 40
Như ở trên, phenol
1000 ppm
[25]
(Al-Fe)-PILC 10
Như ở trên, phenol
2000 ppm
[25]
(Al-Fe)-PILC 61
Phenol 500 ppm, xúc tác
0 g/L, H
2
O
2
0.3 M,
150 min, 70 °C
[25]
equiv), catalyst 1.0 g,
70 °C, 2 h
[26]
(Al-Fe)-PILC 100 (72) TOC
Như ở trên, xúc tác 0.5 g,
40 °C, 4 h
[26]
(Al-Fe)-PILC 100 (67) TOC Như ở trên, xúc tác 1.0 g, [26]
Xúc tác
Sự chuyển hoá Phenol
và/hoặc sự loại bỏ TOC
(%)
Điều kiện References
25 °C, 4 h
(Al-Fe) -PILC 100 (63) TOC
Như ở trên, xúc tác 0.5 g,
25 °C, 4 h
[26]
Cu-PILC 100 p-coumaric acid
Xúc tác 0.5 g, 30 min,
70 °C, H
2
O
2
(35%) 0.3 mL
[27]
Fe-PILC 100 p-coumaric acid Như ở trên [27]
Cu-PILC
83 (TOC) p-coumaric
acid
O
2
2 mL
[27]
Fe-PILC
73 (TOC) p-axit
hydroxybenzoic
Như ở trên, 240 min, H
2
O
2
2 mL
[27]
(Al-Fe)-PILC
32 (TOC) p-axit
hydroxyphenylacetic
Như ở trên [29]
(Al-Fe)-PILC
52 (TOC) p-axit
hydroxybenzoic
Như ở trên [29]
(Al-Fe) -PILC 50 (TOC) axit vanillic Như ở trên [29]
Xúc tác
Sự chuyển hoá Phenol
và/hoặc sự loại bỏ TOC
(%)
Điều kiện References
(Al-Fe)-PILC 86 (TOC) axit caffeic Như ở trên [29]
(Al-Fe)-PILC 28 (TOC) p-axit coumaric Như ở trên [29]
(Al-Fe)-PILC 58 (TOC) axit ferulic Như ở trên [29]
2
mà không cần phải lọc xúc tác.
Chất xúc tác đất sét có ép Al- Fe có thể sử dụng vài lần mà không cần phải thay đổi bất cứ tính
chất nào của xúc tác. Lượng ít Fe được khử từ xúc tác.
Tính chất của đất sét ép đồng bazo được nghiên cứu và so sánh với đất sét ép sắt bazo
trong quá trình oxy hóa xúc tác hydro peroxit ẩm của hợp chất phenol. 2 loại xúc tác này cho
thấy cách hoạt động trong tất cả các phản ứng này mặc dù chúng cùng cho tháy sự khác nhau
trong tốc độ của các bước phản ứng. Đặc biệt, Cu – PILC cho tháy sự hình thành axit oxalic
thấp hơn so với Fe – PILC. Cả 2 loại xúc tác chỉ ra không quá trình khử kim loại chuyển tiếp
khắc nhau từ chất xúc tác Cu – PILC bằng việc tẩm hơi ẩm trên oxit (nhôm, zircon) hay trao đổi
ion của đất sét (bentonit) hoặc zeolit ZSM 5
Hình 1.3.1: hỗn hợp phenolic đươc sử dụng ở trên
Gần đây, quá trình oxi hóa quang xúc tác các chất bẩn hữu cơ trên composit đất sét titan
được đưa ra. Composit TiO
2
/Ca –montmorillonit được điều chế bằng quá trình nghiền ẩm đá mã
não. Các hạt nano TiO
2
mang điện dương bao quanh bề mặt của lớp montmorillonit qua quá
trình keo tụ dị thể. Các khoáng sét được sử dụng làm chất hấp phụ và hỗ trợ cho quá trình quang
oxit. Dung dịch phenol lỏng 0,5mM được xuống cấp bức xạ ánh sáng UV – vis (λ = 250–440
and 540–590 nm) trong huyền phù của composit đất sét – TiO
2
có 0%, 25%, 50%, 65%, 80% và
100% thành phần TiO
2
/Ca-montmorillonite. Dung dịch phenol lỏng được loại bỏ ở hiệu suất cao
hơn trên composit TiO
2
/Ca-montmorillonite hơn so với TiO
cùng với bức xạ UV hay H
2
O
2
. Quá trình ozon hóa có thể tiến hành theo 2 cách khác nhau phụ
thuộc vào điều kiện pH: phản ứng trực tiếp ozon phân tử với chất bẩn hoặc phản ứng gián tiếp
qua sự hình thành gốc HO. ở pH thấp, phản ứng trực tiếp và chọn lọc ozon phân tử có nhóm
chức năng xảy ra( đó là phản ứng theo kiểu electrophin, nucleofin hay phản cộng lưỡng cực),
trong khi đó ở những điều kiện cơ bản ozon phân hủy tạo ra gốc HO.
Ozon hóa xúc tác dị thể được thực hiện từ thập niên 70 và đến bây h vẫn là phương
pháp quan tâm. Ưu điểm chính của hệ thống dị thể trên chất tác đồng thể là dễ dàng thu hồi xúc
tác từ môi trường phản ứng. Tuy nhiên, độ bền xúc tác dưới điều hoạt động là quan trọng. Quá
trình khử hoạt tính xúc tác hoặc ngộ độc tâm hoạt tính hay cặn bám trên bề mặt xúc tác do sản
phẩm phản ứng trung gian là yếu tố quan trọng để xác định độ bền
Trong vài thập niên gần đây, rất nhiều nghiên cứu tập trung vào việc loại bỏ các chất hữu
cơ chịu nhiệt từ nước như phenol, hydrocacbon, axit cacboxylic…các chất xúc tác Co đã được
bazơ như Co/SiO
2
hay Cô
x
/Al
2
O
3
đã được sử dụng trong khi nghiên cứu về quá trình phân hủy
ozon. Mẫu mà chứa cation Co
2+
phân tán cao trên bề mặt silic là hệ thông hiệu quả nhất trong
quá trình loại bỏ chất bẩn hữu cơ bằng ozon qua phản ứng khử:
Co
O
Trong trường hợp của chất xúc tác CoO
x
/Al
2
O
3
, hoạt tính oxy hóa cao trong sự có mặt
của ozon được cho là do hàm lượng cao của oxi hoạt tính và linh động, nó phụ thuộc chủ yếu
vào phương pháp điều chế.
Thậm chí nếu coban oxit cho thấy hoạt tính xúc tác cao, với kiến thức của chúng ta, rất
ít công trình giả quyết được quá trình ozon hóa xúc tác dị thể với chất xúc tác coban oxit. Một
trong những nghiên cứu giải quyêt được quá trình loại bỏ axit cacboxylic như axit focmic với
các chất xúc tác khác nhau trên chất mang là C hoạt tính hoặc SiO
2
.
Trong những nghiên cứu gần đây, ozon và chất xúc tác coban trên chất mang nhôm đã
được sử dụng cho oxi hóa axit oxalic từ nước ở pH mang tính axit. Mặc dù, hiệu suất xúc tác
cao nhưng xúc tác khử coban thành nước. Kết quả việc loại axit oxalic là nhờ vào cả quá trình
ozon hóa xúc tác dị thể và đồng thể.
Bởi vậy, việc thu được chất xúc tác hoạt tính và bền cho quá trình ozon hóa xúc tác chất bẩn hữu
cơ trong nước là một thử thách.
1.4.1 Một số nghiên cứu gần đây về ozon hóa xúc tác
Trong một số nghiên cứu gần đây về ozon hóa xúc tác phenol, kết quả thu được bởi
nhóm chúng tôi được đưa ra. 4 loại xúc tác coban bazo, các oxit CO
3
O
4
và hỗn hợp oxit CoO,
CoO
O
3
/BaO 57 Như ở trên [55]
COMgAl-HTLcs 58 Như ở trên, xúc tác 30 mg [55]
COMgAl-HTLcs (đã
nung)
57 Như ở trên, xúc tác 30 mg [55]
CONiAl-HTLcs 90 As above, catalyst 30 mg [55]
CONiAl-HTLcs (đã
nung)
70 As above, catalyst 30 mg [55]
LaTi
0.15
Cu
0.85
O
3
95
Hỗn hợp phenols, COD 1200 ppm,
pH 3, 20 °C, O
3
50 mg/L
[57]
Với mỗi loại xúc tác hay nhóm xúc tác chỉ vài điều kiện thực nghiệm và loại bỏ TOC là được
báo cao về số lượng
Hai hợp chất giống hydrotanxit, như CoMgAl và CoNiAl có thành phần sau: Co(39.9 wt.
%)/Mg(19.7 wt.%)/Al(40.4 wt.%) tương ứng với tỉ lệ nguyên tử Co/Mg = 0.8 và CoMg/Al = 1
và Co(34.4 wt.%)/Ni(34.2 wt.%)/Al(31.4 wt.%) tương ứng với tỉ lệ Co/Ni và CoNi/Al=1
Thường thì sau 1h, phenol gần như không xuất hiện trong khi đó hydroquinon,
pyrocathecol và 1,4 benzoquinon có mặt với lượng nhỏ. Axit oxalic hình thành do là sản phẩm
BaO vẫn cho kết quả tốt hơn. Sau 1h,
loại được 39% và sau 4h đạt được 74%. Cuối cung, chúng tôi kiểm tra 2 hydrotanxit. Theo cấu
trúc lớp riêng việc hoàn trả tâm hoạt tính là dễ dàng thực hiện, và quá trình chuyển hóa oxy là
tốt. Nguyên liệu CoNiAl chỉ thấy hoạt tính cao nhất, sau 4h phản ứng loại được 90% TOC tuy
nhiên sau 4h lượng ion Ni
2+
phản ứng được phát hiện trong dung dịch. Việc giảm đáng kể hoạt
tính của CoMgAl
Tính chất xúc tác và độ bền cũng được nghiên cứu tren hydrotanxit nung ở 250
o
C. với
cùng chất xúc tác, quá trình khử Co trong dung dich cao hơn. Theo tài liệu 32, việc khử kim loại
khối có thể do chelat của kim loại hoạt tính, Co và Ni, bởi sự hình thành của axit oxalic.
Các chất xúc tác triển vọng, Co(3 wt.%)/Al
2
O
3
-BaO, Co(1 wt.%)/Al
2
O
3
-BaO và
Co(1 wt.%)/Al
2
O
3
cũng được nghiên cứu qua 3 phản ứng oxi hóa phenol liên tiếp nhau. Phản
ứng dừng lại sau 4h. Việc loại bỏ TOC bền và cao thu được với Co(3 wt.%)/Al
2
O
xử lý các hợp chất chịu nhiệt từ đó hướng tới ozon hóa không sử dụng xúc tác, trong khi nếu
nước thải được làm sạch chứa các chất dễ dàng bị tấn công bởi ozon do vậy mà không cần thiết
phải có xúc tác. Thực vậy, phenol là khá hoạt động với ozon phân tử vì thế không chất xúc tác
nào cần để oxi hóa hợp chất này trong vài phút. Quá trình oxi hóa hỗn hợp phenol này thực hiện
khi không có mặt và có mặt (1g/l) xúc tác. Sau 90 phút không có sự khác biệt về TOC bị loại bỏ.
Giai đoạn này được theo dôiz bởi tốc độ thoát ra không đổi. sự có mặt của 2 bước khác biệt này
được cho là phản ứng ban đầu của hợp chất oxi hóa dễ dàng được sinh ra từ việc ozon tân công
vao phân tử hợp chất gốc và sản phẩm trung gian đầu tiên. (nghía là quinon, hydroquinon, vòng
không no ….). việc tích tụ các hợp chất chịu nhiệt ozon (axit pyruvic, axit ketomalonick, axit
oxalic..) liên quan đến việc giảm hiệu suất và tốc độ của quá trình ozon hóa. Khoáng hóa là quá
trình thích hợp với mọi nhiệt độ trong ki độ pH sử dụng là hiệu ứng tích cực khi giá trị tăng đến
11. Độ bền của chất xúc tác được kiểm tra bằng việc sử dụng lại liên tiếp chất rắn dưới cùng
điều kiện hoạt động. Không thấy có sự giảm hoạt tính.
Giữa các nghiên cứu gần đây nhất, ozon hóa xúc tác axit oxalic trên cacbon hoạt tính
được nghiên cứu. Vai trò của hóa học bề mặt của cacbon hoạt tính là phụ thuộc vào giá trị pH
(pH khoảng từ 3 – 7). Kết quả tốt hơn thu được ở pH có tính axit. Mặc dù pH cao hơn làm tăng
tốc độ phâ hủy ozon thành các chất hoạt tính hơn, trong môi trường axit axit oxalic là ái lực cao
hơn hướng tới bề mặt cacbon hoạt tính và hấp phu trên cacbon là con đường trong ozon xúc tác.
đề cập quá trình oxi hóa axit oxalic trên cacbon hoạt tính dẫn đến quá trình khoáng hóa hoàn
toàn.
Xem xét quá trình ozon hóa xúc tác dị thể cho phép loại bỏ phenol tới một mức độ nào
đó và cũng khoáng hóa các hợp chất.
1.5. Oxy hóa xúc tác không khí ẩm
Oxy hóa hơi ẩm, đầu tiên được thực hiện hơn 50 năm trước, sử dụng oxy hay không khí
để oxy hóa hoàn toàn các chất hữu cơ thành cacbon dioxit và nước. Nó là quá trình làm sạch
không liên quan đến bất kì tác nhân hóa học có hại nào tuy nhiên là quá trình không sử dụng xúc
tác nên yêu cầu tiến hành oxy hóa hoàn toàn ở nhiệt độ và áp suất cao trong lượng thời gian
thích hợp. Bởi vậy, giá thành hoạt động cao là nhược điểm của phản ứng này.
Việc sử dụng xúc tác (CWO) cải thiện lớn sự giảm chất ô nhiễm hữu cơ bằng sử dụng
các điều kiện nhiệt độ và áp suất mềm hơn. Sự trông cậy vào chất xúc tác rắn thu được thuận lợi
loại chuyển tiếp dạng mao quản trung bình. Ciesla thấy rằng xử lý bằng axit photphoric sau khi
tổng hợp sẽ làm bền cấu trúc của zirconium mao quản trung bình. Những vật liệu này bền nhiệt
lên tới 500
o
C và diện tích bề mặt BET là cao tới 500 m
2
/g. Độ bền nhiệt cao thu được từ việc
chậm kết tinh do sự có mặt của nhóm photphat. Phương pháp này đã được sử dụng trong điều
chế Titan oxo-photphat của Thime. Trong chương này, cho biết các phương pháp khác nhau
được thực hiện để ngăn không gây đổ vỡ cấu trúc xốp.
1.6.1. Mesopore titan oxo- photphat
Copyright: Tài liệu đại học ©