xúc tác trong xử lý chất thải rắn

Giới Thiệu Về Xúc Tác Trong Xử Lý Chất thải
Rắn
Trường DH Bà Rịa – Vũng Tàu
Khoa Hóa Học và CNTP
Động Học Xúc Tác
GVHD : Ths Diệp Khanh
Nhóm : 6
Xúc Tác Trong Xử Lý Chất Thải Rắn
I. Tình Hình Chất Thải Rắn Ở Nước Ta
Mỗi năm Việt Nam sản sinh trên 15 triệu tấn chất thải rắn, tức là trung bình mỗi người xả
ra gần 2 tạ rác.
Trong đó chất thải rắn công nghiệp ngày càng gia tăng
Thành phần CTR gồm:rác thải hữu cơ (30-40%)
tro xỉ (10-15%)
kim loại (5-10%)
bao bì (2-4%)
Ngoài ra rác thải y tế cũng chiếm số lượng lớn chứa nhiều thành phần độc hại gây ảnh hưởng xấu đến
con người và môi trường.
II. Một số biện pháp xử lý chất thải rắn

+ Xử lý bắng phương pháp chôn lấp

+Xử lý bằng phương pháp đốt

+Xử lý bằng cách tái chế

+Trong đó tái chế là phương pháp xử lý ích gây tác hại cho con người và môi trường
nhất.
Xúc Tác Trong Xử Lý Chất Thải Rắn
Xúc Tác Trong Xử Lý Chất Thải Rắn
Hệ Thống Sản Xuất Dầu Từ Nilon Phế Thải

Sản Phẩm Thu Được Sau Khi Được Tái Chế : Dầu
Xúc Tác Trong Xử Lý Chất Thải Rắn
Xúc Tác Trong Xử Lý Chất Thải Rắn
Sản Phẩm Phân Compost
Nhưng đó đóng vai trò quan trọng trong các phương pháp tái chế trên, là pp nhiệt phân bằng
chất xúc tác
III. Vai Trò Của Xúc Tác Trong Xử Lý Chất Thải Rắn
1.Quá Trình Tái Chế nhựa nilong thành Dầu

Xúc Tác Trong Xử Lý Chất Thải Rắn
Sơ đồ mô tả quá trình tái chế nhựa thành dầu
Trong sơ đồ trên ta thấy chất xúc tác nằm trong giai đoạn chính của quá
trình là phản ứng nhiệt phân, có vai trò đẩy nhanh tốc độ phản ứng, làm
tăng hiệu suất thu hồi sản phẩm lỏng, nâng cao giá trị kinh tế
Xúc Tác Trong Xử Lý Chất Thải Rắn
Tùy theo điều kiện công nghê có thể sử dụng xúc tác zeolite cho quá trình nhiệt phân
người ta có thể sử dụng các dạng phân bố sau
+ Trộn xúc tác trực tiếp vào phế thải
Xúc Tác Trong Xử Lý Chất Thải Rắn
Hình mô tả quá trình nhiệt phân với xúc tác tiếp xúc trực tiếp vào phế thải(cracking
xúc tác)
+Tiếp xúc ở trạng thái khí
Sơ đồ mô tả quá trình nhiệt phân với xúc tác tiếp xúc ở trạng thái
khí(Reforming)
Xúc Tác Trong Xử Lý Chất Thải Rắn
Chất xúc tác sử dụng trong quá trình nhiệt phân
Zeolite: Là 1 aluminosilicat tinh thể xốp trong tự nhiên có hơn 400 loại, và hơn 200
tổng hợp được dùng làm xúc tác.
Công thức cấu tạo:
Một số loại Zeolite

ZSM – 5
ZSM – 11
3A
Y,X
Xúc Tác Trong Xử Lý Chất Thải Rắn
/ 2 2 2
( ) ( )
x n x y
Me AlO SiO zH O
Zeolite 3A có cấu trúc tinh thể xốp,
Dưới dạng hạt
Có kích thước mao quản hẹp khoảng 3,4 đến 4
Có tỉ lệ Si/Al = 1 nên hiệu xuất trao đổi cation lớn,
Với cation được thay thế bằng nên chịu đươc
Nhiệt độ đến 700
Phù hợp cho quá trình nhiệt phân

Xúc Tác Trong Xử Lý Chất Thải Rắn
0
A
0
A
Na
+
K
+
0
C
Kết quả thực nghiệm khi xử dụng xúc tác Zeolite 3A với lượng rác thải nguyên liệu là
200g.

STT
Tỉ lệ xúc tác trên
nguyên liệu
Lượng xúc tác(g)
Sản phẩm lỏng Hiệu
(g) suất
1 1:3 66,33 60,56 30,28%
2 1:4 50 72,42 36,21%
3 1:5 33,67 66,32 34,11%
Ta thấy với tỉ lệ 1:4 hiệu suất thu hồi sản phẩm lỏng đạt cao nhất
Xúc Tác Trong Xử Lý Chất Thải Rắn
STT Nhiệt độ Khối lượng sp lỏng (g)
Hiệu Suất
(%)
1 440 18,79 9,4
2 450 72,42 36,4
3 500 63,42 31,71
Ảnh hưởng cùa nhiệt độ đối với quá trình nhiệt phân xúc tác
Xúc Tác Trong Xử Lý Chất Thải Rắn
STT Nhiệt độ Thời gian (phút)
Lượng sản phẩm
lỏng(g)
1 440 180 18,79
2 450 120 72,42
3 500 100 63.42
Xúc Tác Trong Xử Lý Chất Thải Rắn
Ảnh hưởng cùa thời gian đối với quá trình nhiệt phân xúc tác

Nhận xét
Sử dụng Zeolite 3A với tỉ lệ xúc tác trên nguyên liệu 1:4

Ở nhiệt độ 450 với thời gian 120 phút cho hiệu suất đạt cao nhất.
Sản phẩm thu được chứa nhiều aromat, olefin, lượng ít parafin
Sản phẩm thu được gần giống xăng
Dùng làm nguyên liệu cho lò đốt công nghiệp
Xúc Tác Trong Xử Lý Chất Thải Rắn
0
C
Ưu điểm của xúc tác zeolite so với các loại xúc tác khác

Chọn lọc hình dạng sản phẩm

Chọn lọc sp phản ứng tạo thành

Chọn lọc sp trung gian.


Xúc Tác Trong Xử Lý Chất Thải Rắn
Xúc tác bentonite
Bentonite là 1 loại khoáng sét tự nhiên dạng bôt mịn
Thành phần chính là Montmorillonite (MMT)
Công thức cấu tạo đơn giản nhất là:
Và một số khoáng sét khác như Saponite, nontronite, beidellite chúng có độ acid bề mặt
cao và điện tích bề mặt lớn
2 3 2 2
4Al O SiO nH O
Xúc Tác Trong Xử Lý Chất Thải Rắn
Tương tự như zeolite, lượng xúc tác bentonite trên lượng nguyên liệu với tỉ lệ 1:4


Đạt hiệu suất thu hồi lỏng cao nhất

Ở nhiệt độ 450
Thời gian 180 phút
Lượng sản phẩm lỏng là 76,69g
Hiệu suất 38,35%
o
C
Xúc Tác Trong Xử Lý Chất Thải Rắn
So sánh 2 loại xúc tác trên ta thấy
Trong nhiệt phân xúc tác sử dụng zeolite 3A sản phẩm khí nhiều hơn hẳn khi sử dụng
bentonite
Sản phẩm lỏng khi dùng bentonite thu được nặng hơn so với zeolite
Hiệu suất thu hồi sản phẩm lỏng của bentonite cao hơn so với zeolite 3A
Thời gian nhiệt phân khi sử dụng xúc tác bentonite mất nhiều thời gian hơn
Xúc Tác Trong Xử Lý Chất Thải Rắn
Do cấu trúc lổ xốp và đường kính mao quản của bentonite lớn hơn nhiều so với zeolite 3A
thì các phân tử lớn sẽ dễ dàng đi qua mà chưa bị bẻ gãy mạch trong giai đoạn nhiệt
phân

Do đó: tạo ra những HC có mạch dài và nặng so với zeolite 3A

Những Hidrocacbon dễ ngưng tựu hơn hiệu suất cao hơn


Xúc Tác Trong Xử Lý Chất Thải Rắn
Zeolite cho thời gian nhiệt phân ngắn hơn so với betonite
Đều này chứng tỏ khả năng xúc tác của zeolite 3A tốt hơn so với bentonite
Và nó phụ thuộc nhiều vào tâm phản ứng trên mỏi loại xúc tác ở đây Xúc tác Zeolite 3A
giúp cho phản ứng bẽ gãy mạch diễn ra dể dàng hơn nhờ các tâm axit lewis và
bronsted
Xúc Tác Trong Xử Lý Chất Thải Rắn

Quá trình nhiệt phân với xúc tác bentonite thì sẽ thu được nhiều sản phẩm
lỏng hơn và lượng sản phẩm có nhiều olefin, naphten, parafin hoặc các
dạng trung gian của naphten và aromat.
Tạo nhiên liệu điesel
Xúc Tác Trong Xử Lý Chất Thải Rắn
Xúc tác Triclorua nhôm

Triclrua nhôm cho phép tiến hành phản ứng ở nhiệt độ thấp 200 – 300

Nhược điểm là xúc tác bị mất mát do tạo phức với Hydrocacbon cua nguyên liệu

Điều kiện tiếp xúc giữa nguyên liệu và xúc tác thấp

Cho hiệu suất và chất lượng xăng thấp
Xúc Tác Trong Xử Lý Chất Thải Rắn
3
AlCl
0
C
Xúc tác Quang
Titanium Dioxide

2
TiO
Xúc Tác Trong Xử Lý Chất Thải Rắn