Đồ án tốt nghiệp

Lª Minh Ph−¬ng – CNMT K47 1

MỞ ĐẦU
Từ những năm 80 của thế kỷ XX, con người đã bắt đầu thực sự lo ngại trước sự
xuống cấp của môi trường không khí. Đặc trưng là sự nóng lên toàn cầu, thủng tầng
Ôzôn và hàng loạt những biến đổi khí hậu kèm theo như elnino, lanina, tan băng ở hai
cực Trái đất làm mực nước biển dâng lên… Do vậy, có rất nhiều các biện pháp đã
được đưa ra nhằm ng
ăn ngừa và giảm thiểu khả năng ô nhiễm không khí ngày càng
rộng hơn.
Chlorobenzene – một hợp chất hữu cơ khó phân hủy (POP) là một trong những
hóa chất quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp. Hàng năm, một lượng lớn các hóa
chất này đã được sản xuất để phục vụ nhu cầu của con người. Tuy nhiên trong một vài
thập kỷ gần đây, đã có nhiều công trình nghiên cứu về ảnh hưởng của chúng lên s
ức
khỏe con người như: Nguyên nhân gây ra ung thư, các bệnh ngoài da, bệnh hô hấp,
bệnh tiêu hóa và ảnh hưởng hệ thần kinh trung ương. Hơn nữa các nhà nghiên cứu
cũng chỉ ra rằng các hợp chất này rất khó phân hủy trong môi trường tự nhiên, không
bị phân hủy ở nhiệt độ cao và khó tương tác hóa học với các chất khác. Chúng phát tán
gây ô nhiễm môi trường, xâm nhập vào chuỗi thức ăn, tích lũy qua các bậc dinh dưỡng
đi vào cơ thể người. Có th
ể dẫn chứng một số tại nạn như: vụ gây rò rỉ Chlorobenzene
làm nhiều người chết tại Nhật Bản vào năm 1968 khi ăn dầu cám có chứa

O
3
. Đồ án tốt nghiệp

Lª Minh Ph−¬ng – CNMT K47 2

CHƯƠNG 1.
TỔNG QUAN
1.1. Tình hình ô nhiễm không khí
Nguyên nhân và nguồn gây ô nhiễm môi trường không khí chủ yếu bắt nguồn
từ các nhà máy, khu công nghiệp hay khu vực sản xuất. Trong số đó, đáng kể nhất phải
kể đến là các nhà máy sản xuất xi măng, nhiệt điện, cơ sở sản xuất hóa chất công
nghiệp, sản xuất vật liệu xây dựng, các hoạt động lò đốt các chất thải. Các hoạt động
của ph
ương tiện giao thông vận tải cũng góp phần không nhỏ trong việc phát thải ra
lượng lớn các khí ô nhiễm như CO, CO
2
, NO
x
, VOCs…
Theo thống kê của tổ chức sức khỏe thế giới (WHO), mỗi năm khí quyển nhận

nhiệt, dung môi chế tạo mực in, sản xuất sơn, giấy,... Chlorobenzene cũng có mặt
trong bảng danh sách 12 loại độc chất nguy hiểm cùng với DDT, Dioxin, dầu biến thế
chứa Polychlorinated Biphenyl (PCB) và các chất tương tự PCB cần được xử lý triệt
để. Năm 2004, Cục Bảo vệ môi trường đã tiến hành khảo sát tại 31 tỉnh thành trong cả
nước, đã phát hiện khoảng 8.000 tấn dầu thải các loại có chứa chất PCB và những hợp
chất tương tự PCB ở rải rác khắp nơi. Các loại chất thải hữu cơ khó phân hủy điển
hình gồm các nhóm như: thuốc trừ sâu, các hợp chất hydrocacbon chloro hóa;
Chlorophenol; Chloroaniline; Nitrobenzene; Hydrocacbon aromatic đa vòng; các loại
dung môi…là chất thải của các ngành công nghiệp dệt nhuộm, công nghiệp chế biến
dầu khí; công nghiệp tổng h
ợp các chất hữu cơ, dược phẩm; công nghiệp sản xuất và
gia công hóa chất bảo vệ thực vật; công nghiệp giấy; công nghiệp sản xuất phân bón
Đồ án tốt nghiệp

Lª Minh Ph−¬ng – CNMT K47 3

hóa học; công nghiệp sản xuất và gia công các chất tẩy rửa và mỹ phẩm. Tuy nhiên,
đây chưa phải là những số liệu gần với con số thực hiện có trên địa bàn cả nước ta hiện
nay.
1.2. Chlorobenzene
Chlorobenzene là một hợp chất hữu cơ vòng thơm với công thức hóa học là C
6
H
5

Chỉ số phân cực 2,7
Độ nhớt 0,8 cP tại 20
o
C
Sức căng bề mặt 33,28 dyn/cm tại 20
o
C
Độ hòa tan trong nước 0,05% tại 20
o
C
Độ hòa tan của nước trong clobenzen 0,04% tại 20
o
C
Áp suất hơi bão hòa 11,7 mmHg tại 20
o
C
Ngưỡng tạo mùi 0,05mg/l (nước) và 1 – 8mg/m3
Đơn vị quy đổi 1ppm = 4,7mg/m
3
hoặc 1mg/m3 = 0,22ppm
Độ hòa tan trong nước 466,3mg/l
Khả năng phản ứng Dễ cháy, dễ bắt lửa Đồ án tốt nghiệp

Lª Minh Ph−¬ng – CNMT K47

và nước ngầm, 21 nghìn pound trên nước mặt và 817 pound vào đất. Nếu
Chlorobenzene được thải vào đất ẩm, thì khoảng 50% Chlorobenzene sẽ bay hơi vào
không khí. Nếu thả
i vào đất cát, Chlorobenzene sẽ di chuyển và lọc qua cát và thấm
vào trong nước ngầm. Một số thí nghiệm khảo sát cho thấy, nếu cho dung dịch chứa
Chlorobenzene có nồng độ 1,04mg/l được thấm qua một cột đất cát có chiều cao
140cm kết quả là: có 27% lượng Chlorobenzene bay hơi, 23 ÷ 33% thấm ở trong cột
đất, 40 ÷ 50% bị chuyển hóa hay không xác định được. Còn tại nồng độ 0,18mg/l thì
có đến 54% lượng Chlorobenzene bay hơi, 26 ÷ 30% thấm lại trong cột, 12 ÷ 20% b
ị
chuyển hóa hay không xác định được. Sự phân hủy của Chlorobenzene diễn ra rất
chậm hoặc là không phân hủy.[12]

Đồ án tốt nghiệp

Lª Minh Ph−¬ng – CNMT K47 5

1.2.2. Tính bền vững của Chlorobenzene
a. Trong môi trường không khí:
Theo tài liệu [12], chu kỳ bán hủy của Chlorobenzene trong không khí là 9
ngày. Sự chuyển hóa chủ yếu của Chlorobenzene trong không khí là nhờ phản ứng
quang hóa tạo ra gốc hydroxyl. Khi đó Chlorobenzene hấp thụ ánh sáng có bước sóng
khoảng 290 – 310nm, tạo ra phản ứng quang hóa nhưng rất chậm, cơ chế phân hủy dẫn
đến sự tạo ra monochlorobiphenyl.

uống hay ăn các loại thủy sản bị nhiễm các loại hóa chất này.[12]
Đồ án tốt nghiệp

Lª Minh Ph−¬ng – CNMT K47 6

1.3.2. Ảnh hưởng cấp tính
Chlorobenzene có thể gây kích thích ở mắt và da (nồng độ cao có thể gây bỏng rát) và
tác động lên cơ quan hô hấp của người và động vật. Người làm việc lâu hoặc thường
xuyên tiếp xúc với môi trường có chứa Chlorobenzene ở nồng độ cao sẽ bị đau đầu,
buồn nôn, buồn ngủ, tê liệt và có thể bị nôn mửa. Theo một số công trình nghiên cứu
trên động vật cho thấy giá trị LD
50
đối với chuột là 400 – 1600mg/kg, với thỏ là
2830mg/kg. Giá trị LC
50
đối với chuột là 12.000ppm (30’) và ở mèo là 8000ppm (30’).
Dấu hiệu nhiễm độc qua da ở chuột cũng không cụ thể.[12]
1.3.3. Ảnh hưởng lâu dài
Theo công bố của EPA, lượng Chlorobenzene xâm nhập qua đường miệng hay
hệ hô hấp tạo ảnh hưởng mạnh tới trọng lượng cơ thể, gan, cật, tủy sống và hệ thần
kinh. Tuy Chlorobenzene không được xếp vào nhóm gây ung thư cho con người,
nhưng Chlorobenzene lại gây nên những ảnh hưởng lâu dài t
ới sức khỏe con người
một các nghiêm trọng như căn bệnh “dầu cám”.


Đồ án tốt nghiệp

Lª Minh Ph−¬ng – CNMT K47 7

Cơ chế của quá trình được chia thành 3 bước:
- Khuếch tán các phần tử ô nhiễm trong pha khí lên bề mặt chất lỏng trong pha
lỏng.
- Hòa tan các chất khí vào trong chất hấp thụ trong pha lỏng.
- Khuếch tán các chất khí từ mặt phân cách vào sâu trong pha lỏng.
Dung dịch hấp thụ sau một thời gian làm việc sẽ được hoàn nguyên. Với hấp
thụ vật lý, có thể hoàn nguyên nhờ sự giảm áp, khí trơ hoặc chưng cất. Với hấp thụ
hóa
học, quá trình hoàn nguyên có thể nhờ chưng cất, nhiệt độ cao.
Phương pháp hấp thụ có ưu điểm là hiệu suất xử lý cao, đặc biệt với các chất
gây ô nhiễm có độ hòa tan tốt. Thích hợp với công trình xử lý ô nhiễm qui mô lớn.
Tuy nhiên, Phương pháp này có nhược điểm là phát sinh nước thải thứ cấp nếu không
hoàn nguyên. Thiết bị cồng kềnh chiếm nhiều diện tích, chi phí đầu tư và vận hành
l
ớn. Đối với các chất gây ô nhiễm có độ hòa tan kém thì hiệu quả thấp.
Đối với các chất POPs, VOCs và một số dung môi hữu cơ có độ hòa tan trong
dung dịch hấp thụ kém, nên hiệu quả xử lý không cao.
1.4.2. Phương pháp hấp phụ
Hấp phụ là quá trình phân ly các chất ô nhiễm trong pha khí dựa trên ái lực của

phng phỏp ny t hiu qu cao trong vic tỏch chỳng ra khi khớ thi. Tuy nhiờn li
to ra cỏc cht thi rn cú cha cỏc dung mụi hu c m quỏ trỡnh hon nguyờn li cn
qua mt bc x lý na loi b hon ton kh nng gõy ụ nhim ca cỏc cht ny.

Khí ô nhiễm
Nuớc vào
Nuớc ra
Quạt hút
TB Lọc bụi
TB hấp phụ
TB ngung tụ
Chất ô nhiễm ngung tụ
Khí sạch
Hơi nuớc (t>120oC)
Sơ đồ hệ thống thiết bị hấp phụ
chứa than hoạt tính
TB hấp phụ
Khí sạch

Hỡnh 1.1: S h thng x lý khớ thi bng phng phỏp hp ph
1.4.3. Phung phỏp oxy húa nhit
Ch yu s dng cỏc gii phỏp t cht thi rn hay lng s dng cỏc cht t
l than hoc du (sau ny l lũ in). Cỏc cht thi iu kin nhit cao s b oxi
húa nh oxi khụng khớ v chuyn húa thnh cỏc khớ nh SO
x
, NO
x
, CO
x
, v tro x.

C vi s to thnh cỏc hp cht
nh Dioxin, furan vv
1.4.4. Phng phỏp xỳc tỏc oxy húa
Cỏc cht gõy ụ nhim iu kin nhit trong vựng 200 ữ 600
0
C vi s cú
mt ca cỏc cht xỳc tỏc v oxi khụng khớ s chuyn húa hon ton thnh CO
2
, H
2
O,
Đồ án tốt nghiệp

Lª Minh Ph−¬ng – CNMT K47 9

N
2
và các muối nóng chảy trong tro xỉ. Nếu quá trình đốt tiến hành trên các lò đốt hai
cấp các chất hữu cơ sẽ cháy hoàn toàn:
C
x
H
y
O

Xúc tác được chia thành hai loại: Xúc tác đồng thể và xúc tác dị thể.
- Xúc tác đồng thể là xúc tác mà chất xúc tác và chất phản ứng ở cùng một pha.
- Xúc tác dị thể là chất xúc tác và chất tham gia phản ứng ở hai pha khác nhau.
Hiện nay, xúc tác dị thể có nhiều ưu điểm hơn như: công nghệ có thể tiến hành liên
tụ
c; có thể tự động hóa công nghệ; tách chất xúc tác và sản phẩm dễ dàng và quan
trọng là năng lượng hoạt hóa nhỏ hơn.
Phản ứng xúc tác dị thể được tiến hành trên bề mặt tiếp xúc giữa các pha nên
khá phức tạp và được chia thành nhiều giai đoạn khác nhau. Tùy thuộc vào các quan
điểm, có thể chia các phản ứng thành 3 giai đoạn, 5 giai đoạn hoặc 7 giai đoạn sau:
a. Phân chia thành 3 giai đoạn:
+ Giai đoạn I: Khuế
ch tán chất phản ứng lên bề mặt xúc tác;
+ Giai đoạn II: Phản ứng trên bề mặt xúc tác (AÆB);
+ Giai đoạn III: Khuếch tán sản phẩm B ra môi trường phản ứng.
[O]
Catalyst
ỏn tt nghip

Lê Minh Phơng CNMT K47 10

A
B
I

+ Giai on II: Khuch tỏn cht phn ng vo trong mao qun;
+ Giai on III: Hp ph cht phn ng lờn b mt tip xỳc v cht xỳc tỏc;
+ Giai on IV: Phn ng (AặB);
+ Giai on V: Nh hp ph sn phm kh
i b mt tip xỳc;
+ Giai on VI: Khuch tỏn sn phm ra khi mao qun;
+ Giai on VII: Khuch tỏn sn phm ra ngoi mụi trng phn ng.
Đồ án tốt nghiệp

Lª Minh Ph−¬ng – CNMT K47 11

B
A
IV
II
I
III
VII
V
VI
xóc t¸c
A-chÊt ph¶n øng
B-s¶n phÈm
mao qu¶n

xúc tác chứa oxyt kim loại thường được đặc thù bởi từng loại khác nhau tùy theo cấu
trúc nguyên tử của nó.
1.5.2.1. Lựa chọn chất xúc tác
Các phản ứng thường xảy ra trên chất xúc tác kim loại và các oxyt của nó (xúc
tác electron), đó là các phản
ứng oxi hóa khử, phân hủy hợp chất chứa oxi vv... Với
đặc điểm là có sự chuyển dời electron từ chất phản ứng đến chất xúc tác hoặc ngược
lại, nên có mối liên quan phức tạp giữa hoạt tính xúc tác và các đặc trưng electron của
chất rắn bao gồm : độ dẫn điện, công tách electron, bề rộng vùng “cấm”, nồng độ và
bản chất các khuyết tật tinh thể vv...
Đối với kim lo
ại và hợp chất của nó , một quy luật quan trọng được tổng kết là
hoạt tính xúc tác đặc biệt cao ở những kim loại chuyển tiếp (có phân lớp electron d
Đồ án tốt nghiệp

Lª Minh Ph−¬ng – CNMT K47 12

chưa bão hòa). Theo Pauling các obitan d có thể phân thành 3 loại : obitan d liên kết
là những obitan có khả năng lai hóa d, s, p để hình thành liên kết; obitan ở kim loại tạo
nên khả năng tính dẫn điện; obitan d không tạo nên liên kết song sẽ tham gia các
obitan liên kết s, p tạo nên đặc trưng d (δ). Đặc trưng d tính theo % của một số kim
loại được dẫn ra ở bảng 1.2
Bảng 1.2. Đặc trưng d (
δ

100 ÷ 300(m
2
/g),
mồ hóng 200 ÷ 800(m
2
/g); Silicagen 600 ÷ 800(m
2
/g); than hoạt tính 700 ÷ 2000(m
2
/g)
vv... Hoạt tính xúc tác tỉ lệ thuận với bề mặt riêng, vì vậy chất xúc tác công nghiệp
thường có độ xốp lớn, ứng với 1 gam chất xúc tác có khối lượng riêng ρ thì phần thể
tích mà các hạt xúc tác chiếm sẽ là 1/ρ. Nếu V
0
là phần thể tích rổng tạo bởi các lỗ xốp
thì thể tích chung của 1 gam chất xúc tác là 1/ρ + V
0
. Độ xốp ε [9] được xác định
bằng công thức

0
0
1
V
V
+
=
ρ
ε


r - Bán kính trung bình của lỗ xốp
Chia hai hệ thức trên nhau được:
S
V
r
0
2
=

1.5.2.3. Sự ngộ độc xúc tác
Hiện tượng chất xúc tác bị “ngộ độc” trong quá trình làm việc là rất phổ biến.
Ngộ độc là sự giảm hoặc mất hẳn hoạt tính xúc tác dưới tác dụng của những “chất độc
xúc tác” như lưu huỳnh, chì, asen… hoặc do sự che phủ bề mặt hoạt động bởi sự cốc
hóa trên bề mặt chất xúc tác tạo thành một lớp màng cao phân tử
, chủ yếu gồm cacbon
che phủ các trung tâm hoạt động. Sự cốc hóa có thể dẫn đến sự làm hẹp hoặc bịt kín
các cửa đi vào lỗ xốp của chất xúc tác, làm cản trở quá trình khuếch tán và thay đối
đáng kể hoạt tính và độ chọn lọc của chất xúc tác xốp. Ngộ độc có thể là hậu quả của
sự biến đổi cấu trúc bề mặt. Khả năng bị
đầu độc đặc biệt nhạy cảm đối với chất xúc
tác kim loại.
1.5.2.4. Xúc tác oxyt kim loại chuyển tiếp
Xúc tác CuO:
Đồng ôxit nguyên chất là một chất có màu đen; khối lượng phân tử 80 đvC và
là một oxyt bazơ. Nó có đầy đủ tính chất của một oxyt kim loại thông thường. Nhiệt
độ nóng chảy của CuO khá cao khoảng 1200
o
C
Thông thường CuO được điều chế theo nhiều cách khác nhau. Trong đó phổ
biến là phương pháp oxi hóa đồng nguyên chất; nung kết tủa hydroxyt đồng ở nhiệt độ

7
= Cr
2
O
3
+ N
2
+ 4H
2
O
Đồ án tốt nghiệp

Lª Minh Ph−¬ng – CNMT K47 14

Trong công nghiệp nó được điều chế bằng cách dùng than cốc hay lưu huỳnh
khử kali đicromat:
2K
2
Cr
2
O
7
+ 3C = 2Cr
2


Đồ án tốt nghiệp

Lª Minh Ph−¬ng – CNMT K47 15

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

ng chế quá trình lên men phức tạp.
b. Phương pháp xúc tác ôxy hóa
Như đã trình bày trong chương 1, trong phương pháp thiêu đốt thông thường
không có xúc tác, nhiệt độ của lò đốt thường rất cao (1000 – 1200
o
C). Ngoài chi
phí nhiên liệu cho lò đốt cao, phương pháp này sản sinh ra một lượng khí thải thứ
cấp cần phải xử lý sau đó như: CO, NO
x
, H
2
O , Cl
2
và HCl. Mặt khác, việc duy trì
thiết bị trong môi trường nhiệt độ cao( T > 1000
o
C ) có mặt của các hóa chất là
Đồ án tốt nghiệp

Lª Minh Ph−¬ng – CNMT K47 16

việc khó, và sản phảm cháy có thể chứa các chất nguy hiểm khác như dioxin, furan
hay các hợp chất hữu cơ có độc tính và độ bền cao.
Đối với phương pháp xúc tác oxy hóa, khi có xúc tác trong quá trình đốt, nhiệt


2.1.2. Cơ chế của phản ứng xúc tác dị thể
Trong phản ứng xúc tác dị thể các chất trung gian chỉ tồn tại trên bề mặt với
nồng độ rất bé, việc xác định không gian phản ứng thường rất khó khăn do
- Khó định lượng được bề mặt trên đó xảy ra phản ứng.
- Khó xác định bản chất bề mặt hoạt động (sự t
ồn tại tâm xúc tác, bề mặt đồng
nhất hay không đồng nhất vv... )
- Đối với vật liệu xốp tùy theo kích thước của lỗ xốp và điều kiện tiến hành phản
ứng mà qui luật động học có thể thay thế bởi qui luật khuếch tán.
Phản ứng xúc tác dị thể có thể được xảy ra theo cơ chế 3 giai đoạn, 5 giai đoạn
hoặc 7 giai đoạn như
đã trình bày ở chương 1.
+H
*
[O]

OH
+ HCl
T
0
, xt CuO-Cr
2
O
3
[ O ]
T
0
, xt CuO-Cr
2

dq - Lượng chất qua bề mặt σ trong thời gian dt
D

- Hệ số khuyếch tán
dl
dx
- gradien của nồng độ ( = grad C )
Phản ứng xúc tác dị thể rất phức tạp, chúng được chia thành hai loại : Xúc tác
oxi hóa khử và xúc tác axit- bazơ. Cách phân loại trên đây không hoàn toàn nghiêm
ngặt và không bao gồm mọi cơ chế xúc tác, chẳng hạn trên cùng một chất xúc tác (một
số oxyt) có thể xảy ra phản ứng thuộc cả hai loại oxyhóa khử và axit bazơ, tuy vậy
cách phân loại đó tỏ ra tiện lợi cho việc nghiên cứu. Người ta thường phân biệt 2 cơ

chế phản ứng xúc tác. Theo cơ chế Lăngmuir và Hinshelwood phản ứng xúc tác dị thể
xảy ra giữa các phân tử hấp phụ trên bề mặt, còn theo cơ chế Rideal và Eley thì phản
ứng xảy ra giữa các phân tử hấp phụ hóa học và các phân tử từ pha khí hoặc hấp phụ
vật lí. Các cơ chế đó có thể biểu diễn như sau [5]
A B A B A......B
B B B
A A A
Có quan điểm cho rằng bề mặt không đồng nhất, trên bề mặt không phải tất cả
mọi điểm đều có hoạt tính xúc tác như nhau, mà chỉ có một số điểm hay tập hợp điểm
AB
AB

1
A
1
+ν
2
A
2
... +γ
1
B
1
+γ
2
B
2
+... = ν
’

1
A
’

1
+ν
’

2
A
’



1
, A
’

2
.. hình thành ở trạng thái hấp phụ , B
’

1
,B
’

2
...
hình thành và chuyển trực tiếp ra pha khí. Phương trình tốc độ W có thể viết dưới
dạng:
2121
2121
...
γγνν
θθ
PPkW =

Trong đó:
k - Hằng số tốc độ,
θ
1
, θ
2
Đồ án tốt nghiệp

Lª Minh Ph−¬ng – CNMT K47 19

Trong đó :
θ
0
- là phần bề mặt tự do
ν
0
- là hệ số tỉ lượng tương ứng.
Nếu chấp nhận mỗi phân tử chỉ hấp phụ trên bề mặt tại một điểm thì ν
0
có thể
tính bằng hiệu giữa tổng số chỗ mà sản phẩm và các chất đầu chiếm trên bề mặt, nghĩa
là :
∑ ∑
−=
ii
ννν
'
0

Để giải quyết vấn đề này Brunauer - Emmett - Teller (BET) đã phát triển thêm, khi
cho rằng trong các lớp cao hơn có thể giải thích bằng phương pháp tương tự như
ngưng tụ hơi và đưa ra học thuyết dựa trên các giả thuyết sau:
- Bề mặt chất hấp phụ đồng nhất về mặt năng lượng và sự hấp phụ xảy ra đơn
lớp,
- Phân tử của chất bị hấp phụ và chất hấp phụ chỉ t
ương tác với nhau ở lớp thứ
nhất, còn ở những lớp sau được hình thành nhờ lực phân tử của các chất bị hấp phụ với
nhau,
- Sự hấp phụ bao giờ cũng tiến tới trạng thái cân bằng hấp phụ. Đồ án tốt nghiệp

Lª Minh Ph−¬ng – CNMT K47 20

Phương trình BET có dạng :
()
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡

a
m
- Độ hấp phụ đơn lớp
p - áp suất chất bị hấp phụ ở pha khí
p
o
- áp suất hơi bão hòa của chất bị hấp phụ ở trạng thái lỏng tinh khiết ở cùng
nhiệt độ.
c - Hằng số phụ thuộc nhiệt vi phân hấp phụ q và nhiệt ngưng tụ λ, có mối quan
hệ sau :
RT
q
c
λ
−
= exp

Phương trình (1.9) được đưa về dạng đường thẳng có dạng :
ommo
p
p
ca
c
cappa
p )1(1
)(
−
+=
−


o
: áp suất hơi bão hòa của chất bị hấp phụ ở trạng thái lỏng tinh khiết ở cùng
nhiệt độ. Đồ án tốt nghiệp

Lª Minh Ph−¬ng – CNMT K47 21

Nếu dựng đồ thị p/v(p
o
-p) phụ thuộc p/p
o
thì đường biểu diễn là đường thẳng có độ
dốc s = (c-1)v
m
c và cắt trục tung tại i = 1/v
m
c. Biết được s và i sẽ suy ra:
is
v
m
+
=

- số Avogadro, còn A
m
– diện tích mà một phân tử chất bị hấp phụ
chiếm trên bề mặt, tính bằng Å
2
.
Nếu đại lượng hấp phụ cực đại tính theo g (x
m
) thì ta dùng công thức
gmAN
M
x
S
mo
m
/,10.
220−
=

Ở đây M – khối lượng phân tử của chất bị hấp phụ.
Tiết diện phân tử A
m
trong hai biểu thức trên có thể tính theo công thức:
16
/3/2
10.091,1
⎟
⎟
⎠
⎞Lª Minh Ph−¬ng – CNMT K47 22

2.2. Các bước tiến hành nghiên cứu
Để thực hiện được mục tiêu là khảo sát khả năng xử lý Chlorobenzene của hệ
xúc tác CuO – Cr
2
O
3
/ γ-Al
2
O
3
bằng phương pháp xúc tác oxy hóa. Đồ án được tiến
hành theo các bước như sau:
- Tham khảo tài liệu liên quan và lựa chọn các phương pháp phân tích, thực
nghiệm để đạt được mục tiêu nghiên cứu.
- Điều chế xúc tác, đánh giá kiểm tra các tính chất vật lý của xúc tác.
- Thực nghiệm trên hệ thống mô phỏng quá trình xúc tác oxy hóa để đánh giá
hoạt tính xúc tác đã điều chế.
- Phân tích các số liệu thu thập được b
ởi các phương pháp phân tích đã lựa chọn
để rút ra kết luận.
2.3. Cơ sở lý thuyết của các phương pháp phân tích

Bé xö lý sè liÖu
ChØnh dßng
CÊp khÝ mang
Cæng b¬m mÉu
Septum
§o dßng
Cét t¸ch
Buång ®iÒu nhiÖt
Bé chia dßng
S¬ ®å thiÕt bÞ s¾c ký khÝ
Detetor

Hình 2.2: Sơ đồ thiết bị sắc ký khí
Nhờ có khí mang chứa trong bom khí, mẫu được dẫn vào cột tách nằm trong
buồng điều nhiệt Quá trình sắc ký xảy ra tại đây. Sau thời gian rời khỏi cột tách tại các
thời điểm khác nhau, các cấu tử lần lượt đi vào detector, tại đó chúng được chuyển hóa
thành tín hiệu điện. Tín hiệu này được khuếch đại rồi chuyển sang bộ
ghi, tích phân kế
hoặc máy vi tính. Trên sắc đồ nhận được sẽ có các tín hiệu ứng với các cấu tử được
tách gọi là pic. Thời gian lưu của pic là đại lượng đặc trưng (định tính) cho chất cần
tách. Còn diện tích và chiều cao của pic sẽ là thước đo định lượng cho từng chất cần
nghiên cứu.[3]
Thời gian lưu giữ.
Các chất trong hỗn hợp mẫu phân tích, khi được nạp vào cột sắc ký chúng s
ẽ bị
lưu giữ ở trong cột tách (trên pha tĩnh) theo một thời gian nhất định, đó là thời gian lưu
của nó trong hệ cột đã cho. Thời gian lưu này được tính từ lúc nạp mẫu vào cột tách
sắc ký cho đến lúc chất tan được rửa giải ra khỏi cột ở điểm có nồng độ cực đại (hình
2.3).


0
= 0 thì ta sẽ có t
Ri
= t'
Ri
, còn nói chung, chúng ta luôn luôn có:
t
’

Ri
= (t
Ri
- t
0
)
Giá trị t
’
Ri
của một chất tan trong quá trình sắc ký là phụ thuộc vào nhiều yếu tố, ví
dụ như :
- Bản chất sắc ký của pha tĩnh, kích thước, độ xốp, cấu trúc xốp, .. .
- Bản chất thành phần, tốc độ của pha động,. . .
- Cấu tạo và bản chất của phân tử chất phân tích, các nhóm thế.
- Nhiệt độ, tốc độ khí mang, áp suất đầu cột…
Trong một số trường h
ợp còn phụ thuộc cả vào độ linh động của pha động,
nồng độ chất phân tích, nếu các yếu tố này có ảnh hưởng đến các cân bằng động trong
quá trình sắc ký. Giá trị thời gian lưu t'
Ri
có ý nghĩa rất lớn trong thực tế của kỹ thuật

Lª Minh Ph−¬ng – CNMT K47 25

Theo lý thuyết cấu tạo tinh thể, mạng tinh thể cấu tạo từ những nguyên tử hay
ion phân bố đều đặn trong không gian theo một quy luật xác định. Khoảng cách giữa
các nguyên tử (hay ion) khoảng vài amstron. Khi chùm tia tới đập vào mặt tinh thể và
đi vào bên trong nó, thì mạng tinh thể có thể đóng vai trò của một cách tử nhiễu xạ đặc
biệt. Trong mạng tinh thể, các nguyên tử hay ion có thể phân bố trên các mặt phẳng
(mặt phẳng nguyên tử) song song nhau. Các nguyên tử
bị kích thích bởi chùm tia X
này sẽ trở thành những tâm phát ra tia tán xạ. Hiệu quang trình của hai tia phản xạ bất
kỳ trên 2 mặt phẳng cạnh nhau được tính như sau:
Δ=2d
hkl
.sinθ
Trong đó: d
hkl
: khoảng cách giữa hai mặt phẳng song song
θ: Góc giữa chùm tia X tới mặt phẳng phản xạ
Theo điều kiện giao thoa để các sóng phản xạ trên hai mặt phẳng cùng pha thì
hiệu quang trình phải bằng nguyên lần độ dài sóng. Do đó:
2.d
hkl
.sinθ = n.λ
Đây là hệ thức Vulf – Bragg, là phương trình cơ bản cho nghiên cứu câu tạo
mạng tinh thể. Căn cứ vào các cực đại nhiễu xạ trên giản đồ XRD tìm được 2θ. Từ đó
suy ra d
hkl