Nghiên cứu chế tạo vật liệu xử lý khí nhà vệ sinh trên cơ sở than hoạt tính tẩm xúc tác kim loại

Nghiên cứu chế tạo vật liệu than hoạt tính tẩm xúc tác Cu, Ag, Cr bằng phương pháp tẩm chân không có khả năng xử lý khí nhà vệ sinh (NH3, H2S) và các khí độc. Cấu trúc của vật liệu được khảo sát bằng SEM, BET.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu chế tạo vật liệu xử lý khí nhà vệ sinh trên cơ sở than hoạt tính tẩm xúc tác kim loạiTẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế Tập 22, Số 1 (2023) NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU XỬ LÝ KHÍ NHÀ VỆ SINH TRÊN CƠ SỞ THAN HOẠT TÍNH TẨM XÚC TÁC KIM LOẠI Hà Ngọc Thiện1*, Vương Văn Trường1, Bùi Khánh Hòa1, Đào Thị Thanh Diệp2, Lê Trần Uyên Tú2 1Viện Độ bền Nhiệt đới, Trung tâm Nhiệt đới Việt-Nga 2Trường Đại học Khoa học, Đại Học Huế *Email: hnthien.ttndvn@gmail.com Ngày nhận bài: 24/4/2023; ngày hoàn thành phản biện: 25/4/2023; ngày duyệt đăng: 8/6/2023 TÓM TẮT Nghiên cứu chế tạo vật liệu than hoạt tính tẩm xúc tác Cu, Ag, Cr bằng phương pháp tẩm chân không có khả năng xử lý khí nhà vệ sinh (NH3, H2S) và các khí độc. Cấu trúc của vật liệu được khảo sát bằng SEM, BET. Hiệu suất xử lý khí nhà vệ sinh (NH3, H2S) được đo bằng hệ thiết bị gồm cột lọc chứa vật liệu xúc tác, hệ thống tạo khí chuẩn có bơm và ống dẫn khí, Sensor đo nồng độ khí NH3 và H2S kết nối hệ thống máy tính. Than hoạt tính tẩm xúc tác với 6,0%Cu; 0,03%Ag và 2,0%Cr có diện tích bề mặt 521,7 m2/g và thể tích lỗ xốp 0,308 cm3/g. Khả năng xử lý khí NH3 đạt 103 mg/g và H2S đạt 192 mg/g. Thời gian bảo vệ đối với khí clo đạt 83 phút, đối với khí hydrocyanua đạt 67 phút, đối với khí clorpicrin đạt 64 phút và khí benzen đạt 115 phút. Vật liệu than hoạt tính tẩm xúc tác có khả năng xử lý khí nhà vệ sinh và các khí độc ở điều kiện thường. Từ khóa: khí độc, thanh hoạt tính, xúc tác, xử lý khí nhà vệ sinh.1. MỞ ĐẦU Khi con người làm việc trong các khoảng không gian đóng kín, trong môitrường không khí bẩn, có mùi hôi thối đều cần các thiết bị làm sạch (lọc) không khí. Vídụ khi làm việc trên tàu vũ trụ, dưới tàu ngầm hoặc làm việc trong các môi trường độchại. Vai trò của các thiết bị (hay vật liệu) làm sạch không khí là nhằm lọc và hấp thụcác khí độc hại, không khí bẩn, có mùi hôi thối thành không khí sạch cho người hít thở.Công nghệ tái sinh và làm sạch không khí giúp con người có thể tồn tại lâu hơn trongmột không gian kín, chẳng hạn trên tàu ngầm. Do hoạt động của tàu ngầm và sinhhoạt của thủy thủ, thành phần hóa học của không khí trong khoang tàu ngầm thay đổiđáng kể về nồng độ oxy, CO2 và số lượng đáng kể các khí độc hại được phát thải nhưhydrogen sulfide (H2S), amoniac (NH3)…[1]. Khí NH3 và H2S được phân loại là có mùi 71Nghiên cứu chế tạo vật liệu xử lý khí nhà vệ sinh trên cơ sở than hoạt tính tẩm xúc tác kim loạikhó chịu, là các chất độc hại với môi trường có thể gây ăn mòn thiết bị, ngộ độc chấtxúc tác và nhiều tác động không mong muốn khác. Đối với NH3, hít thở ở mức 50-100ppm NH3 có thể gây kích ứng mắt, cổ họng và mũi. Cơ quan Quản lý An toàn và Sứckhỏe Nghề nghiệp Hoa Kỳ (OSHA) đã đặt ra giới hạn 50 ppm trong một ngày làm việc8 giờ hoặc 40 giờ trong tuần làm việc đối với hơi amoniac trong không khí xung quanh.Tiếp xúc lâu dài ở nồng độ cao hơn 300 ppm có thể gây thương tật vĩnh viễn hoặc tửvong[2]. Còn đối với H2S, phơi nhiễm cấp tính với nồng độ H2S cao gây ra nhiễm độcmột số cơ quan dẫn đến tử vong bao gồm nhiễm độc thần kinh, suy hô hấp cấp, vàthậm chí tử vong. Phơi nhiễm cấp tính với nồng độ dưới 50 ppm có thể gây kích ứngmắt và hô hấp; tiếp xúc với nồng độ cao hơn 500 ppm có thể gây chết người[3]. Hiện nay, than hoạt tính được sử dụng rộng rãi như một chất hấp phụ hiệu quảtrong nhiều ứng dụng, bao gồm hệ thống lọc không khí quy mô công nghiệp và hệthống lọc không khí trong mặt nạ phòng độc. Than hoạt tính không ngâm tẩm hóa chấtlà chất hấp phụ tốt hơi hữu cơ nhưng hấp phụ kém các chất khí phân tử thấp hoặcphân cực như amoniac (NH3) hay hydrogen sulfide (H2S). Đối với mỗi loại khí riêngbiệt, người ta sẽ ngâm tẩm than hoạt tính với axit để loại bỏ NH3[4] và tẩm với kiềm đểloại bỏ H2S[5] một cách hiệu quả nhất. Tuy nhiên, trong thực tế, ở những nơi cần xử lýloại bỏ khí có mùi là hỗn hợp của nhiều khí khác nhau như nhà vệ sinh trên tàu ngầm,tàu vũ trụ,.. thì việc sử dụng những loại than tẩm như vậy không mang hiệu quả cao.Chính vì thế, các muối kim loại chuyển tiếp đã được nghiên cứu để ngâm tẩm lên thanhoạt tính. Trong nhiều nghiên cứu khác nhau[6-9] đã chỉ ra rằng, kim loại đồng và cáchợp chất của nó khi được ngâm tẩm lên than hoạt tính đem lại hiệu quả cao trong việcloại bỏ các khí nhà vệ sinh. Trong nghiên cứu này, muối của kim loại đồng được ngâmtẩm lên than hoạt tính nhằm nghiên cứu đặc tính hấp phụ của than và loại bỏ đồngthời các khí độc. Ngoài ra, xúc tác kim loại bạc và crom ...