การกำจัดก๊าซไนโตรเจนมอนอกไซด์ด้วยตัวเร่งปฏิกิริยา Ce-Cu/Core-shell Al-MCM-41: ผลของการเคลือบไซเลน (NOx REMOVAL BY CE-CU/CORE-SHELL AL-MCM-41 CATALYST: EFFECT OF SILANE COATING)
คำสำคัญ:
ไซเลน เมโซพอร์ซิลิกา, อะลูมิโนซิลิเคต, ปฏิกิริยารีดักชัน, ไนโตรเจนมอนอกไซด์บทคัดย่อ
ปัญหามลพิษทางอากาศและสภาวะโลกร้อนได้ส่งผลต่อการดำรงชีวิตของมนุษย์ รวมทั้งก่อให้เกิดโรคร้ายแรงตามมามากมาย งานวิจัยนี้จึงมีเป้าหมายในการลดปริมาณก๊าซไนโตรเจนมอนอกไซด์ ซึ่งเป็นหนึ่งในก๊าซที่ทำให้เกิดฝนกรดและสภาวะเรือนกระจก โดยทำการเปลี่ยนก๊าซไนโตรเจนมอนอกไซด์ให้เป็นก๊าซไนโตรเจนและน้ำผ่านการเกิดปฏิกิริยารีดักชันโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาซีเรียมและทองแดงเคลือบบนตัวรองรับคอมพอสิตซิลิกาเมโซพอร์-อะลูมิโนซิลิเคตชนิดคอร์เชลล์ที่ผ่านการเคลือบไซเลนชนิดคลอโรไดเมทิลไซเลน ได้ศึกษาผลของไซเลนในการชะลอ
การเสื่อมสภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาอันเนื่องมาจากน้ำ ตัวเร่งปฏิกิริยาที่สังเคราะห์ได้ถูกทดสอบสมบัติเชิงกายภาพ
และเคมีด้วยเทคนิคการเลี้ยวเบนของรังสีเอ็กซ์ การส่องกราดด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน การส่องผ่านด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน และการรีดักชันด้วยไฮโดรเจนภายใต้โปรแกรมการให้ความร้อน จากผลการทดลองพบว่าการเกิดปฏิกิริยารีดักชันของไนโตรเจนมอนอกไซด์ในสภาวะที่ไม่มีน้ำเมื่อใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เคลือบด้วยไซเลน ได้ร้อยละการแปลงผันเฉลี่ยของไนโตรเจนมอนอกไซด์ลดลงตามปริมาณความเข้มข้นของไซเลนที่เพิ่มขึ้น การใช้ตัวเร่ง 1.5%-Ce-SEI-Cu/Al-MCM-41 ที่ไม่ผ่านการเคลือบไซเลนให้ค่าร้อยละการแปลงผันเฉลี่ยสูงสุดเท่ากับ 53 ในขณะที่ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ผ่านการเคลือบไซเลนด้วยความเข้มข้น 0.1, 0.25, 0.5 และ 0.75 มิลลิโมลให้ค่าร้อยละการแปลงผันเฉลี่ยเท่ากับ 52, 48, 45 และ 44 ตามลำดับ แต่เมื่อทำปฏิกิริยาในสภาวะที่มีน้ำ พบว่าตัวเร่งปฏิกิริยาที่ผ่านการเคลือบ
ด้วยไซเลน 0.5 มิลลิโมลให้ค่าร้อยละการแปลงผันเฉลี่ยสูงสุดเท่ากับ 53% ซึ่งมีค่ามากกว่าการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ไม่ผ่านการเคลือบไซเลนที่ให้ค่าการแปลงผันเฉลี่ยเท่ากับ 30% ทั้งนี้เนื่องจากไซเลนได้ช่วยป้องกันน้ำไม่ให้มาเกาะ
ที่ตัวเร่งปฏิกิริยา จึงลดการเสื่อมสภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาได้
Downloads
References
[2] J.V. Caneghem, J.D. Greef, C. Block, C. Vandecasteele. (2016). “NOx reduction in waste incinerators by selective catalytic reduction (SCR) instead of selective non catalytic reduction (SNCR) compared from a life cycle perspective: a case study”. Journal of Cleaner Production. 112: 4452-4460.
[3] Z.B. Xiong, Q. Hu, D.Y. Liu, C. Wu, F. Zhou, Y.Z. Wang, J. Jin, C.M. Lu. (2016). “Influence of partial substitution of iron oxide by titanium oxide on the structure and activity of iron-cerium mixed oxide catalyst for selective catalytic reduction of NOx with NH3”. Fuel. 165: 432-439.
[4] M. Chen, J.W. Chu. (2011). “NOx photocatalytic degradation on active concrete road surface-from experiment to real-scale application”. Journal of Cleaner Production. 19: 1266–1272.
[5] J.C. Martín, S.B. Rasmussen, S. Suárez, M. Yates, F.J. Gil-Llambías, M. Villarroel, P. Ávila. (2009). “Effect of sulphuric acid pretreatment concentration on the behaviour of CoOx/-Al2O3-SO4 monolithic catalysts in the lean CH4-SCR process”. Applied Catalysis B: Environmental. 91: 423-427.
[6] M. Foix, C. Guyon, M. Tatoulian, P.D. Costa. (2010). “Study of the use of fluidized bed plasma reactors for the treatment of alumina supported palladium catalyst: Application for SCR NOx by CH4 in stationary sources”. Catalysis Communications. 12: 20-24.
[7] L. Gutierrez, A. Boix, H. Decolatti, H. Solt, F. Lónyi, E. Miró. (2012). “Further insights on the physico-chemical aspects of PdIn-Hmordenite catalysts for the NOx-SCR with CH4”. Microporous and Mesoporous Materials. 163: 307-320.
[8] Z. Schay, L. Guczi, A. Beck, I. Nagy, V. Samuel, S.P. Mirajkar, A.V. Ramaswamy, G.P. Borbély. (2002). “DeNOx reactions on Cu-Zeolites decomposition of NO, N2O and SCR of NO by C3H8 and CH4 on Cu-ZSM-5 and Cu-AlTS-1 catalysts”. Catalysis Today. 75: 393-399.
[9] Y. Li, J. Su, J. Ma, F. Yu, J. Chen, R. Li. (2015). “Novel straight synthesis of super-microporous Cu/Al2O3 catalyst with high CH4-SCR-NO activity”. Catalysis Communications. 65: 6–9.
[10] B. Ivanov, I. Spassova, M. Milanova, G. Tyuliev, M. Khristova. (2015). “Effect of the addition of rare earths on the activity of alumina supported copper cobaltite in CO oxidation, CH4 oxidation and NO decomposition”. Journal of Rare Earths. 33: 382-390.
[11] I.O. Costilla, M.D. Sanchez, M.A. Volpe, C.E. Gigola. (2011). “Ce effect on the selective catalytic reduction of NO with CH4 on Pd-mordenite in the presence of O2 and H2O”. Catalysis Today. 172: 84-89.
[12] R.Q. Long, R.T. Yang. (1999). “Selective Catalytic Reduction of Nitric Oxide with Ethylene on Copper Ion-Exchanged Al-MCM-41 Catalyst”. Industrial and Engineering Chemistry Research. 38: 873-878.
[13] B. Chamnankid, T. Witoon, P. Kongkachuichay, M. Chareonpanich. (2011). “One-pot synthesis of core–shell silica–aluminosilicate composites: Effect of pH and chitosan addition”. Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects. 380: 319–326.
[14] B. Chamnankid, S. Rattanaporn, P. Kongkachuichay. (2012). “Effect of Core-Shell Structure and Chitosan Addition on Catalytic Activities of Copper- Containing Silica-Aluminosilicate Composites in deNOx Reaction by H2”. Journal for Nanoscience and Nanotechnology. 12: 9325–9332.
[15] T. Intana, K. Föttinger, G. Rupprechter, P. Kongkachuichay. (2015). “Physicochemical properties of Cu loaded onto core-shell Al-MCM-41: Effect of loading methods”. Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects. 467: 157-165.
[16] A. Nakajima, T. Miyamoto, M. Sakai, T. Isobe, S. Matsushita. (2014). “Comparative study of the impact and sliding behavior of waterdroplets on two different hydrophobic silane coatings”. Applied Surface Science. 292: 990-996.
Downloads
เผยแพร่แล้ว
How to Cite
ฉบับ
บท
License
วารสารมหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ สาขาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี อยู่ภายใต้การอนุญาต Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivs 4.0 International (CC-BY-NC-ND 4.0) เว้นแต่จะระบุไว้เป็นอย่างอื่น โปรดอ่านหน้านโยบายของวารสารสำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการเข้าถึงแบบเปิด ลิขสิทธิ์ และการอนุญาต
