Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การปรับสภาพตัวเร่งปฏิกิริยา MoO3/TiO2 ด้วยกรดกำมะถันเพื่อใช้ในการกำจัดไนตริกออกไซด์ร่วมกับโทลูอีน

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

MODIFICATION of MoO3/TiO2 CATALYST BY SULFURIC-ACID TREATMENT FOR THE SIMULTANEOUS REMOVAL OF NITRIC OXIDE AND TOLUENE

Year (A.D.)

2016

Document Type

Thesis

First Advisor

ธราธร มงคลศรี

Faculty/College

Faculty of Engineering (คณะวิศวกรรมศาสตร์)

Degree Name

วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

วิศวกรรมเคมี

DOI

10.58837/CHULA.THE.2016.868

Abstract

งานวิจัยนี้ศึกษาความเป็นไปได้ในการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาโมลิบดินัมออกไซด์บนตัวรองรับไทเทเนีย (MoO3/TiO2) ในการกำจัดไนตริกออกไซด์ ร่วมกับโทลูอีนที่มีอยู่ร่วมกันในแก๊สปล่อยทิ้ง โดยตัวรองรับไทเทเนีย P25 ได้รับการปรับสภาพด้วยสารละลายกรดกำมะถันเข้มข้น 0, 0.2 และ 0.5 โมลต่อลิตร ก่อนนำมาใช้เตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยวิธีเคลือบฝังแบบเปียก ทำการวิเคราะห์คุณลักษณะของตัวเร่งปฏิกิริยาโดยใช้เทคนิคต่างๆ ประกอบด้วย การวัดพื้นที่ผิวของตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยเทคนิค Nitrogen Physisorption การวัดปริมาณโลหะออกไซด์ด้วยเทคนิค Inductively coupled plasma-optical emission spectroscopy (ICP-OES) การศึกษาความเป็นผลึกของตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยเทคนิค X-ray diffraction (XRD) การวัดความเป็นกรดของตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยเทคนิค Pyridine adsorption เเละ NH3 Temperature Programmed Desorption (NH3-TPD) การทดสอบประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยา แบ่งออกเป็น 3 ระบบ ได้เเก่ ระบบการกำจัดไนตริกออกไซด์ โดยใช้ปฏิกิริยารีดักชันแบบเจาะจงด้วยแอมโมเนีย ระบบการกำจัดโทลูอีนโดยใช้ปฏิกิริยาออกซิไดซ์ และระบบการกำจัดไนตริกออกไซด์ ร่วมกับโทลูอีน (ปฏิกิริยารวม) โดยทำการทดลองในช่วงอุณหภูมิ 120-450°C ในเครื่องปฏิกรณ์ชนิดเบดนิ่ง สำหรับการกำจัดก๊าซไนตริกออกไซด์ พบว่าในปฏิกิริยารีดักชันแบบเจาะจงและปฏิกิริยารวม ตัวเร่งปฏิกิริยา MoO3/TiO2 ที่ผ่านการปรับสภาพด้วยกรดกำมะถันเข้มข้น 0.2 M เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่ให้ค่า %NO conversion สูงที่สุด ส่วนปฏิกิริยาการออกซิไดซ์โทลูอีนนั้นพบว่า ตัวเร่งปฏิกิริยา MoO3/TiO2 ที่ผ่านการปรับสภาพด้วยกรดกำมะถันเข้มข้น 0.5 M มีค่า %Toluene conversion สูงที่สุด และยังสามารถเพิ่มปริมาณการเกิด CO2 ได้มากขึ้น สำหรับระบบปฏิกิริยารวม พบว่าการมีโทลูอีนทำให้การกำจัดไนตริกออกไซด์ทำได้ดีขึ้นที่อุณหภูมิสูงเมื่อเปรียบเทียบกับระบบการกำจัดไนตริกออกไซด์ที่ปราศจากโทลูอีน นอกจากนี้ยังมีการตรวจพบสารเบนโซไนไตรล์ที่เกิดจากปฏิกิริยาแอมมอกซิเดชันของโทลูอีน ในช่วงอุณหภูมิ 250-450°C

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

This research studies the possibility of using molybdenum oxide catalyst supported on titania P25 (MoO3/TiO2) in removing nitric oxide and toluene co-exist in an exhausted gas. The TiO2 support were treated with sulfuric acid aqueous solutions having concentrations 0, 0.2 and 0.5 M before catalyst preparation by wet impregnation method. The prepared catalysts were characterized by various techniques. Surface area was obtained by using Nitrogen Physisorption. Inductively coupled plasma-optical emission spectroscopy (ICP-OES) is used to identify percentage of metal oxide loading. The crystal structure of catalysts are determined by X-ray diffraction (XRD). Finally pyridine adsorption and NH3 Temperature Programmed Desorption (NH3-TPD) are applied to find the total amount of acid sites. Catalytic performance evaluation was divided into three systems. The first system is nitric oxide removal system by selective catalytic reduction (SCR) using ammonia. The second system is the elimination of toluene through oxidation and the third system is the simultaneous nitric oxide and toluene removal system (mixed system). The reaction is carried out in the reaction temperature range 120-450°C in a fixed bed catalytic reactor. The results show that for the SCR system MoO3/TiO2 catalyst treated with 0.2 M sulfuric acid has the highest NO reduction activity while MoO3/TiO2 catalyst treated with 0.5 M sulfuric acid has the best performance for toluene removal and toluene converted to CO2. For the mixed system, it is found that the presence of toluene enhanced the NO reduction at high reaction temperature compared with the SCR system without toluene. In addition, a significant amount of benzonitrile formed from the ammoxidation of toluene is also observed in the reaction temperature range 250-450°C.

Link to Full Text

Share

COinS