Tiểu luận động học xúc tác: Xúc tác clay và khoáng oxit trong phản ứng kiểu Fenton

GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền


Nội dung
 I. Giới thiệu chung
 II. Các xúc tác trong phản ứng Fenton
 III. Nguyên nhân gây mất hoạt tính và

khắc phục
 IV. Các phương pháp đặc trưng



I. Giới thiệu chung
 Phản ứng Fenton:
 Năm 1894 trong tạp chí hội hóa học Mỹ đã công bố công

trình nghiên cứu của tác giả J.H Fenton trong đó ông quan
sát thấy phản ứng oxy hóa axit malic bằng muối được sử
dụng làm tác nhân oxy hóa rất hiệu quả cho nhiều đối
tượng rộng rãi các chất hữu cơ và được mang tên là “ tác
nhân Fenton”.
 Hệ chất Fenton gồm dung dịch và xúc tác Fe, được ứng
dụng để xử lý các hợp chất hữu cơ độc hại. Quá trình oxy
hóa bằng phản ứng Fenton diễn ra ở pH =3-5, với sự có
mặt của xúc tác Fe2+, Mn2+, Cu2+, Cr3+,…


Phản ứng Fenton

II.Các Xúc Tác Trong Phản Ứng
Fenton:
 +)Sắt mang trên Zeolit
 +) Khoáng sét chống chia khoang
 +) Các oxit sắt

 +) Các xúc tác nano


II.1. Fe mang trên Zeolit:
Neamtu et al. (2004a) cho rằng các Zeolit chứa kim loại sắt
làm giảm bớt các chất hữu cơ gây ô nhiễm trong quá trình
Fenton (phản ứng 1) bằng cách gia tăng các gốc HO* để
chúng có thể khuếch tán vào trong dung dịch. Điều này
cho thấy các chất ô nhiễm bị phân hủy ở bề mặt ngoài
cũng như ở trong của cấu trục mạng zeolit.


1.Thành phần và phân loại
Zeolit là khoáng chất silicat nhôm (aluminosilicat) của
một số kim loại có cấu trúc vi xốp với công thức chung:
Me2/xO.Al2O3.nSiO2.mH2O.
Trong đó: Me là kim loại kiềm như Na, K (khi đó x = 1)
hoặc kim loại kiềm thổ như Ca, Mg... (khi đó x = 2).
 Các loại Zeolít sử dụng trong phản ứng Fenton : Zeolít
Fe 4A, Zeolít Fe Beta, Zeolít Sắt(III)-HY, Zeolít Fe-ZSM5,…


Sắt mang trên Zeolit
 Kích thước mao quản:

_Mao quản rộng : 7-8 Ao
_Mao quản TB: 5-6.9 Ao
_Mao quản hẹp : <5 Ao



2.Phương pháp điều chế:
 -)Tổng hợp zeolit có thể thực hiện theo 2 cách:

• Trực tiếp từ các nguồn nguyên liệu tự nhiên, biến
tính các aluminosilicat là các khoáng phi kim loại như cao
lanh, bentonit.

• Tổng hợp trực tiếp từ các silicat và aluminat.



 -)Tổng hợp Fe mang trên zeolit:
 Ngâm tẩm
 Hấp phụ
 Trao đổi ion


II.2 Khoáng sét chống chia khoang
 II.2.1.Định nghĩa
 Khoáng sét chống là sự chèn một loại chất trong lớp giữa

của khoáng sét nền và cấu trúc của nó vẫn bảo toàn là cấu
trúc của khoáng sét. Sự chống của sét khoáng được biết
tới bởi nhiều chất vô cơ hoặc hữu cơ.


 II.2.2.Thành phần


- Khoáng sét chống bao gồm chủ yếu là khoáng sét tự
nhiên và các polycaction.Thông thường khoáng sét nền
có chứa chủ yếu là khoáng Montmorillonite (MMT).
MMT có công thức chung [(Al.M)2Si4O10](OH)2.nH2O,
với M là nguyên tố kim loại Ca, Mg, Fe, Na, K, … Còn
các polycaction chia làm hai loại : Na-Montmorillonite và
polycaction kim loại.


 II.2.3.Cơ chế sự chống của khoáng sét
 Trong sét chống, chiều dày của hai lớp silic khoảng

1nm nay được tách ra bởi các oxit ceramic với khoảng
cách từ nanomet cho tới những kích thước nhỏ hơn
nanomet .
 Quá trình chống thường được biết đến như một cách tăng
khả năng tiếp cận của các lớp đất sét nhưng có quan điểm
đan xen lại cho rằng những hạt oxit ổn định làm giãn k
hoảng cách giữa các lớp sét ra vài nanomet lại ngăn ngừa
việc kết lại của các lớp nhờ lực tương tác

 Các nhóm bề mặt tiếp xúc nhờ những oxit siêu phân

tán này có thể đóng vai trò quan trọng trong việc xác định
sự triển vọng về tính chất xúctác và hấp phụ của các sét
chống



 II.2.4. Điều chế
 Tổng hợp sét chống sắt ( Fe-PICL)




II.3.Khoáng sắt oxit
 1.Thành phần: Khả năng và tiềm năng của các loại quặng

sắt oxit để làm xúc tác trong các quá trình oxi hóa của hợp
chất hữu cơ thông qua phản ứng loại Fenton đã được ghi
chép rất chi tiết. Các loại khoáng sắt oxit đã được nghiên
cứu: + goothite (FeO(OH)); + hemantit(Fe2O3); +
Magnetit(Fe3O4); +Pirit sắt( FeS2)…..




 2.Phương pháp điều chế:

Có thể lấy sẵn trong tự nhiên từ các mỏ. hoặc hoặc cũng
có thể thu được bằng tổng hợp từ feric nitrat và kali

hydroxit ở nhiệt độ cao