Nghiên cứu xử lý khí CO ở nhiệt độ thấp bằng xúc tác phủ trên bề mặt vật liệu mang Ceramic

TÓM TẮT

Đặt vấn đề

Khí CO là chất ô nhiễm đặc biệt nguy hiểm do không màu, không mùi, dễ tích tụ và gây ngộ độc nghiêm trọng cho con người. Các công nghệ xử lý CO truyền thống chủ yếu dựa vào đốt ở nhiệt độ cao, tiêu tốn nhiều năng lượng và không còn phù hợp trong bối cảnh yêu cầu tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường. Trên thế giới, nhiều nghiên cứu đã hướng tới xử lý CO ở nhiệt độ thấp bằng xúc tác, tuy nhiên tại Việt Nam chưa có nhiều nghiên cứu hoàn chỉnh, đặc biệt là các giải pháp có khả năng ứng dụng trong thực tế sản xuất. Vì vậy, nghiên cứu xử lý khí CO trong khí thải công nghiệp ở nhiệt độ thấp bằng xúc tác phủ trên vật liệu mang ceramic có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu lựa chọn tổ hợp xúc tác MnCoAu với thành phần Mn 9,9%, Co 89,1% và Au 0,1%, được tổng hợp và tẩm phủ lên bề mặt vật liệu ceramic dạng vòng đệm Raschig bằng phương pháp sol–gel. Hiệu quả tẩm phủ được đánh giá bằng phương pháp BET. Các thí nghiệm được tiến hành ở quy mô phòng thí nghiệm (vi dòng) và trên hệ pilot công suất 1000 m³/h. Nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng của các thông số chính gồm nồng độ CO đầu vào, thời gian lưu trong thiết bị và nhiệt độ dòng khí đến hiệu quả xử lý CO.

Kết quả nghiên cứu

Kết quả thí nghiệm trong phòng thí nghiệm cho thấy xúc tác MnCoAu có hoạt tính cao, đạt khả năng chuyển hóa CO hoàn toàn ở 200°C và ổn định trong nhiều giờ. Thử nghiệm trên pilot cho thấy hiệu quả xử lý CO đạt tối đa khoảng 92% trong điều kiện nồng độ CO đầu vào 500 mg/m³, thời gian lưu 2 giây và nhiệt độ dòng khí 200°C. Các yếu tố nồng độ CO, thời gian lưu và nhiệt độ có ảnh hưởng rõ rệt đến hiệu quả xử lý, trong khi độ ẩm dòng khí ảnh hưởng không đáng kể.

Kết luận

Nghiên cứu đã làm chủ được công nghệ tổng hợp và tẩm phủ xúc tác MnCoAu trên vật liệu mang ceramic, đồng thời thiết kế và vận hành thành công hệ pilot xử lý CO ở nhiệt độ thấp với hiệu quả cao. Kết quả cho thấy giải pháp này có tiềm năng ứng dụng trong xử lý khí thải công nghiệp tại Việt Nam, góp phần giảm ô nhiễm không khí và bảo vệ sức khỏe người lao động. Tuy nhiên, cần tiếp tục nghiên cứu và đánh giá hiệu quả khi triển khai trong điều kiện vận hành thực tế quy mô công nghiệp.

(Bài viết được đăng trên Tạp chí Hoạt động KHCN số 4,5&6-2021)