Xúc tác oxi hóa benzen bằng mangan oxit được hỗ trợ trên Cordierite
193 lượt xemDOI:
https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.87.2023.59-69Từ khóa:
VOC; Benzen; Oxi hóa; Mangan oxit; Cordierite.Tóm tắt
Quá trình oxy hóa xúc tác được biết đến như một công nghệ hiệu quả và điển hình với nhiều ưu điểm để xử lý các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs). Các oxit mangan là một trong những vật liệu tiềm năng và phù hợp nhất cho quá trình oxy hóa xử lý VOC. Do đó, nghiên cứu này tập trung vào quá trình oxy hóa xúc tác để kiểm soát benzen (một chất VOC tiêu biểu có trong không khí). Hệ xúc tác Mangan oxit hỗ trợ trên cordierit được điều chế bằng phương pháp ngâm tẩm đã được tổng hợp. Chất xúc tác được kiểm tra đặc trưng bởi kính hiển vi điện tử quét (SEM), phương pháp tán sắc năng lượng tia X (ánh xạ EDS), nhiễu xạ tia X (XRD) và khử theo chương trình nhiệt độ hydro (TPR-H2). Các phép thử hoạt tính xúc tác được tiến hành trên hệ thống vi dòng được kết nối với GC trực tuyến với đầu dò TCD-FID. Kết quả cho thấy xúc tác MnO2-Cor là một hệ xúc tác đầy tiềm năng cho quá trình oxi hóa hoàn toàn VOC (benzen) với nhiệt độ chuyển hóa 100% benzen ở 350 oC. Chất xúc tác này mang lại độ ổn định nhiệt cao sau thời gian dài và khả năng tái sử dụng tốt sau nhiều lần sử dụng.
Tài liệu tham khảo
[1]. Alastair C. Lewis et al. "An increasing role for solvent emissions and implications for future measurements of volatile organic compounds," Philosophical Transactions of the Royal Society A, vol. 378, no. 2183, pp. 20190328, (2020). DOI: https://doi.org/10.1098/rsta.2019.0328
[2]. G. Lubes et al. "GC–MS-based metabolomics used for the identification of cancer volatile organic compounds as biomarkers," Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis, vol. 147, pp. 313-322, (2018). DOI: https://doi.org/10.1016/j.jpba.2017.07.013
[3]. Mirzaei et al. "Detection of hazardous volatile organic compounds (VOCs) by metal oxide nanostructures-based gas sensors: A review," Ceramics International, vol. 42, no. 14, pp. 15119-15141, (2016). DOI: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2016.06.145
[4]. Yin Chen et al. "Performance of transition metal (Cu, Fe and Co) modified SCR catalysts for simultaneous removal of NO and volatile organic compounds (VOCs) from coal-fired power plant flue gas," Fuel, vol. 289, pp. 119849, (2021). DOI: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.119849
[5]. Zhang et al. "Adsorption of VOCs onto engineered carbon materials: A review," Journal of hazardous materials, vol. 338, pp. 102-123, (2017). DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2017.05.013
[6]. Liu et al. "Enhanced catalytic oxidation of VOCs over porous Mn-based mullite synthesized by in-situ dismutation," Journal of Colloid and Interface Science, vol. 585, pp. 302-311, (2021). DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcis.2020.11.096
[7]. Yang et al. "Abatement of various types of VOCs by adsorption/catalytic oxidation: A review," Chemical Engineering Journal, vol. 370, pp. 1128-1153, (2019). DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2019.03.232
[8]. Kamal et al. "Catalytic oxidation of volatile organic compounds (VOCs)–A review," Atmospheric Environment, vol. 140, pp. 117-134, (2016). DOI: https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2016.05.031
[9]. Gupta et al. "Selection of sustainable technology for VOC abatement in an industry: an integrated AHP–QFD approach," Journal of The Institution of Engineers (India): Series A, vol. 99, no. 3, pp. 565-578, (2018). DOI: https://doi.org/10.1007/s40030-018-0294-7
[10]. Malakar et al. "Comparative study of biofiltration process for treatment of VOCs emission from petroleum refinery wastewater—A review," Environmental technology & innovation, vol. 8, pp. 441-461, (2017). DOI: https://doi.org/10.1016/j.eti.2017.09.007
[11]. Wang et al. "Role of impurity components and pollutant removal processes in catalytic oxidation of o-xylene from simulated coal-fired flue gas," Science of the Total Environment, vol. 764, pp. 142805, (2021). DOI: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.142805
[12]. Liu et al. "Recent progress on catalysts for catalytic oxidation of volatile organic compounds: a review," Catalysis Science & Technology, vol. 12, no. 23, pp. 6945-6991, (2022). DOI: https://doi.org/10.1039/D2CY01181F
[13]. Zhang et al. "Research Progress of a Composite Metal Oxide Catalyst for VOC Degradation," Environmental Science & Technology, vol. 56, no. 13, pp. 9220–9236, (2022). DOI: https://doi.org/10.1021/acs.est.2c02772
[14]. Waikar et al. "Review on CO oxidation by noble and non-noble metal based catalyst," Catalysis in Green Chemistry and Engineering, vol. 2, no. 1, pp. 11-24, (2019). DOI: https://doi.org/10.1615/CatalGreenChemEng.2019030245
[15]. Zang et al. "A review of recent advances in catalytic combustion of VOCs on perovskite-type catalysts," Journal of Saudi Chemical Society, vol. 23, no. 6, pp. 645-654, (2019). DOI: https://doi.org/10.1016/j.jscs.2019.01.004
[16]. Feng et al. "Catalytic Combustion Study of Ethanol Over Manganese Oxides with Different Morphologies," Energy & Fuels, vol. 36, no. 16, pp. 9221-9229, (2022). DOI: https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.2c01230
[17]. Ciambelli et al. "Comparison of ceramic honeycomb monolith and foam as Ni catalyst carrier for methane auto thermal reforming," Catalysis Today, vol. 155, no. 2, pp. 92-100, (2010). DOI: https://doi.org/10.1016/j.cattod.2009.01.021
[18]. Omerašević et al. "Novel cordierite-acicular mullite composite for diesel particulate filters," Ceramics International, vol. 48, no. 2, pp. 2273-2280, (2022). DOI: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.10.005
[19]. Jianan Zhu et al. "Catalytic oxidation of toluene, ethyl acetate and chlorobenzene over Ag/MnO2-cordierite molded catalyst," Scientific report, vol. 9, no. 1, pp. 1-10, (2019). DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-019-48506-5
[20]. Mai et al. "The Influence of Deposition Methods of Support Layer on Cordierite Substrate on the Characteristics of a MnO2–NiO–Co3O4/Ce0.2Zr0.8O2/Cordierite Three Way Catalyst," Material, vol. 7, pp. 6237-6253, (2014). DOI: https://doi.org/10.3390/ma7096237
[21]. Mai et al. "The Application of High Surface Area Cordierite Synthesized from Kaolin as a Substrate for Auto Exhaust Catalysts," Journal of the Chinese Chemical Society, vol. 62, no. 6, pp. 536-546, (2015). DOI: https://doi.org/10.1002/jccs.201400396
[22]. Wang et al. "Toluene Conversion by Using Different Morphology MnO2 Catalyst," Aerosol and Air Quality Research, vol. 22, pp. 210365, (2022). DOI: https://doi.org/10.4209/aaqr.210365
[23]. Jokar et al. "Catalytic performance of copper oxide supported α-MnO2 nanowires for the CO preferential oxidation in H2-rich stream," International Journal of Hydrogen Energy, vol. 46, no. 64, pp. 32503-32513, (2021). DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.07.108
[24]. Li et al. "Facile synthesis λ‐MnO2 spinel for highly effective catalytic oxidation of benzene," Chemical Engineering Journal, vol. 421, pp. 127828, (2021). DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.127828
