Khóa luận tốt nghiệp ĐH. Nghiên cứu tổng hợp xúc tác CoO gama Al2O3 định hướng ứng dụng cho phản ứng oxy hóa Para Xylen.

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà
1 Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

LỜI CẢM ƠN
Sau thời gian nghiên cứu tại phòng thí nghiệm Lời đầu tiên, em xin bày tỏ
lòng biết ơn sâu sắc đến tất cả các thầy cô giáo trong khoa Công Nghệ Hóa
Trường Đại học công nghiệp Hà Nội, đặc biệt là các thầy cô giáo trong khoa
Công Nghệ Hóa Dầu những người đã hướng dẫn giảng dạy, truyền đạt cho
chúng em không chỉ những kiến thức chuyên môn mà còn cả những kinh
nghiệm thực tế, đó là những nền tảng cơ bản, là hành trang cho chúng em tự tin
bước vào con đường tương lai. Đặc biệt cho em gửi lời cảm ơn đến cô Nguyễn
Thị Thu Thủy đã luôn tận tình hướng dẫn chỉ bảovà tạo điều kiện thuận lợi trong
suốt quá trình làm khóa luận để em hoàn thành khóa luận.
Trong quá trình làm báo cáo, với kiến thức và sự hiểu biết của em còn hạn chế
nên quá trình làm bài cón nhiều điều thiếu sót. Vì vậy em rất mong nhận được
những ý kiến đóng góp của các thầy cô để em có thể hoàn thiện bài báo cáo
cũng như bổ sung thêm những kinh nghiệm bổ ích để vận dụng vào kinh nghiệm
thực tế sau này.
Em xin chân thành cảm ơn !
Hà Nội, ngày 02 tháng 05 năm 2019
Sinh viên
Trần Văn Tuấn Anh

SVTH: Trần Văn Tuấn Anh

Khóa Luận Tốt Nghiệp


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà

2 Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN........................................................................................................1
DANH MỤC BẢNG BIỂU...................................................................................6
DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH.......................................................................7
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT.............................................................................9
LỜI MỞ ĐẦU.....................................................................................................10
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN...............................................................................11
1.1. Giới thiệu chung về nhôm oxit.....................................................................11
1.1.1. Định nghĩa và sự hình thành Nhôm Oxit...................................................11
1.1.2. Phân loại nhôm oxit...................................................................................12
1.1.2.1. Phân loại dựa vào nhiệt độ chuyển hóa từ nhôm hydroxit.....................12
1.1.2.2. Phân loại theo cấu trúc...........................................................................12
1.1.3. Cấu trúc của nhôm oxit..............................................................................14
1.1.4. Bề mặt riêng của nhôm oxit.......................................................................16
1.1.5. Tính axit của nhôm oxit.............................................................................16
1.1.6. Giới thiệu về γ-Al2O3.................................................................................17
1.2. Các phương pháp tổng hợp nhôm oxit.........................................................17
1.2.1. Tổng quan về phương pháp kết tủa...........................................................19
1.2.2. Đặc điểm của phương pháp.......................................................................20
1. 3. Ứng dụng của Nhôm Oxit...........................................................................20
1.3.1. Ứng dụng của Gamma-Oxit Nhôm trong công nghệ lọc hoá dầu.............21
1.3.1.1. Ứng dụng làm chất xúc tác.....................................................................21
1.3.1.2. Ứng dụng Nhôm Oxit làm chất mang....................................................23
1.3.1.3. Ứng dụng trong vấn đề xử lý ô nhiễm môi trường.................................24
1.3.1.4. Ứng dụng làm chất hấp phụ....................................................................25
1.4. Giới thiệu xúc tác CoO/γ-Al2O3....................................................................25

SVTH: Trần Văn Tuấn Anh

Khóa Luận Tốt Nghiệp


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà
3 Nội
Khoa Công Nghệ Hóa
1.4.1. Các phương pháp đưa xúc tác lên chất mang............................................25
1.4.2. Định hướng ứng dụng của xúc tác CoO/γ-Al2O3 trong phản ứng oxy hóa
p-xylen.................................................................................................................27
CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM...........................................................................32
2.1. Điều chế CoO/γ-Al2O3..................................................................................32
2.1.1. Hóa chất và dụng cụ cần thiết....................................................................32
2.1.1.1. Hóa chất..................................................................................................32
2.1.1.2. Dụng cụ..................................................................................................32
2.1.2. Quy trình điều chế γ-Al2O3........................................................................33
2.1.2.1. Giai đoạn điều chế dung dịch Natrialuminat..........................................33
2.1.2.2. Giai đoạn tạo kết tủa...............................................................................34
2.1.2.3. Già hóa....................................................................................................34
2.1.2.4. Lọc rửa SO42-..........................................................................................34
2.1.2.5. Sấy..........................................................................................................34
2.1.2.6. Nung.......................................................................................................35
2.1.2.7. Tẩm.........................................................................................................35
2.2. Phương pháp phân tích.................................................................................35
2.2.1. Phương pháp quang phổ nhiễu xạ tia X (XRD)........................................35
2.2.2. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM)..................................................36
2.2.3. Phương pháp BET.....................................................................................36
2.2.4. Phương pháp phân tích nhiệt (TGA).........................................................37
CHƯƠNG 3: kết quả và thảo luận.......................................................................39

3.1. tổng hợp γ-Al2O3...........................................................................................39
3.1.1. Đặc trưng pha tinh thể của chất mang.......................................................39
3.1.2. Kết quả ảnh hiển vi điện tử quét (SEM)....................................................40
3.1.2.1: Hình thái hạt Boehmite...........................................................................40
3.1.2.2: Hình thái hạt xúc tác γ-Al2O..................................................................42
SVTH: Trần Văn Tuấn Anh

Khóa Luận Tốt Nghiệp


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà
4 Nội
Khoa Công Nghệ Hóa
3.1.3. Kết quả phương pháp BET........................................................................43
3.1.3.1. Diện tích bề mặt riêng, kích thước và thể tích mao quản.......................43
3.1.3.2. Sự phân bố kích thước đường kính mao quản........................................44
3.1.3.3. Đường đẳng nhiệt hấp phụ và nhả hấp phụ............................................44
3.6. Đường đẳng nhiệt hấp phụ và nhả hấp phụ của mẫu γ-Al2O3......................45
3.1.4. Kết quả phân tích nhiệt..............................................................................45
3.7. Kết quả phân tích nhiệt DTA-TGA của mẫu γ-Al2O3...................................46
3.2 TỔNG HỢP xúc tác CoO/γ-Al2O3.................................................................46
3.2.1 Kết quả phân tích XRD..............................................................................46
3.9. Kết quả XRD của CoO/γ-Al2O3 ở nhiệt độ 750oC........................................48
3.2.2 Kết quả phân tích SEM...............................................................................49
3.10 kết quả SEM của mẫu CoO/γ-Al2O3 ở nhiệt độ 550oC................................49
3.2.3 Kết quả phân tích BET...............................................................................50
3.2.3.1. Diện tích bề mặt riêng, kích thước và thể tích mao quản.......................50
3.1.3.2. Sự phân bố kích thước đường kính mao quản........................................51
3.2.3.3. Đường đẳng nhiệt hấp phụ và nhả hấp phụ............................................51
KẾT LUẬN.........................................................................................................52

SVTH: Trần Văn Tuấn Anh

Khóa Luận Tốt Nghiệp


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà
5 Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. So sánh xúc tác dị thể trong phản ứng oxy hóa p-xylene....................19
Bảng 1.2. Kết quả phản ứng oxy hóa p-xylene trên một số hệ xúc tác dị thể chứa
phức cobalt - phối tử hữu cơ trên chất mang.......................................................21
Bảng 3.1. Kết quả phân tích BET của mẫu γ-Al2O3............................................33
Bảng 3.2. Kết quả phân tích BET của mẫu CoO/γ-Al2O3...................................41

SVTH: Trần Văn Tuấn Anh

Khóa Luận Tốt Nghiệp


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà
6 Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Nhôm oxit thô........................................................................................1

Hình 1.2: Cấu trúc khối của nhôm oxit.................................................................4
Hình 3: Vị trí của ion Al3+ trong cấu trúc bó chặt anion........................................5
Hình 3.1: Phổ XRD của Boehmite nung ở nhiệt độ 450ºC.................................29
Hình 3.2: Phổ XRD của Boehmite nung ở nhiệt độ 550ºC.................................30
Hình 3.3: Hình thái học của các hạt Boehmite....................................................31
Hình 3.4: Hình thái học của hạt xúc tác γ-Al2O3.................................................32
Hình 3.5. Sự phân bố kích thước đường kính mao quản của mẫu γ-Al2O3........34
Hình 3.6. Đường đẳng nhiệt hấp phụ và nhả hấp phụ của mẫu γ-Al2O3.............35
Hình 3.7. Kết quả phân tích nhiệt DTA-TGA của mẫu γ-Al2O3..........................36
Hình 3.7. Kết quả XRD của CoO/γ-Al2O3 ở nhiệt độ 550oC...............................37
Hình 3.8. Kết quả XRD của CoO/γ-Al2O3 ở nhiệt độ 650oC...............................38
Hình 3.9. Kết quả XRD của CoO/γ-Al2O3 ở nhiệt độ 750oC...............................39
Hình 3.10 kết quả SEM của mẫu CoO/γ-Al2O3 ở nhiệt độ 550oC.......................40
Hình 3.11. Sự phân bố kích thước đường kính mao quản của mẫu CoO/γ-Al 2O3
.............................................................................................................................42

SVTH: Trần Văn Tuấn Anh

Khóa Luận Tốt Nghiệp


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà
7 Nội
Khoa Công Nghệ Hóa
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
BET : Brunauer – Emnet – Teller (tên riêng)
BJH : Barrett – Joyer – Halenda (tên riêng)
SEM : Phương pháp hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscopy) )
TGA: Phương pháp phân tích nhiệt
XRD : Phương pháp phổ nhiễu xạ Rơnghen (X-Ray diffration)

DTA: Phương pháp phân tích nhiệt vi sai
MQTB: Mao quản trung bình
DME: Đimetyl ete

SVTH: Trần Văn Tuấn Anh

Khóa Luận Tốt Nghiệp


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà
8 Nội
LỜI MỞ ĐẦU

Khoa Công Nghệ Hóa

Ngày nay, Công nghiệp càng phát triển nhu cầu về sản phẩm ngày càng
phong phú nên nhu cầu về hóa chát ngày càng tăng. Do đó, công nhiệp hóa chất
là một ngành công nghiệp không nhừng phát triển và có ảnh hưởng quan trọng
đến nhiều ngành công nhiệp khác. Trên cơ sở đó, quy trình sản xuất luôn được
cải tiến và đổi mới để ngày càng hoàn thiện hơn. Vấn đề đặt ra là việc sử dụng
hiệu quả năng lượng trong quá trình sản xuất nhưng vẫn đảm bảo về năng suất.
Một trong những sản phầm được quan tâm nhiều hiện nay p- Xylen với
những ứng dụng rộng rãi là tiền chất của các ngành công nghiệp quan trọng. Để
các phản ứng p- Xylen xảy ra thuận lợi chất lượng với hiệu suất cao thì xúc tác
Cobalt oxit trên chất mang gamma Nhôm oxit (CoO/γ-Al2O3) một xúc tác
không thể thiếu.
Với lý do trên Với các lý do trên, em đã tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên
cứu tổng hợp xúc tác CoO/γ-Al2O3 định hướng ứng dụng trong phản ứng oxy
hóa p-xylen”
Khóa luận của em gồm 3 phần chính:

Chương 1: Tổng quan
Chương 2: Thực nghiệm
Chương 3: Kết quả và thảo luận

SVTH: Trần Văn Tuấn Anh

Khóa Luận Tốt Nghiệp


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà
9 Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÔM OXIT
1.1.1. Định nghĩa và sự hình thành Nhôm Oxit
Nhôm oxit là một hợp chất hóa học của nhôm và oxy với công thức hóa
học Al2O3. Nó còn được biết đến với tên gọi Alumina trong cộng đồng các
ngành khai khoáng, gốm sứ, và khoa học vật liệu.
Nhôm ôxit là chất rắn, màu trắng, không tan và không tác dụng với nước.
Nóng chảy ở nhiệt độ rất cao (trên 20000C), có hệ số giãn nở nhiệt 0.063 K-1.
Trong vỏ quả đất, Al2O3 tồn tại dưới dạng tinh thể Al 2O3 khan hoặc quặng
nhôm oxit không nguyên chất.
Tinh thể Nhôm Oxit trong suốt không màu hoặc có màu, một phần dùng
làm đồ nữ trang, một phần dùng chế tạo các chi tiết trong các ngành kĩ thuật
chính xác, như chân kính đồng hồ, máy phát laze...
Nhôm oxit lẫn tạp chất có độ rắn cao, được dùng làm vật liệu mài (đá mài,
bột giấy ráp, bột đánh bóng...)
Trong công nghiệp, nhôm oxit hoạt tính được sử dụng rộng rãi, đặc biệt

trong công nghiệp dầu khí: chất hấp phụ trong quá trình chế biến khí thiên
nhiên, chất mang xúc tác hoặc xúc tác trong quá trình chế biến các phân đoạn
dầu mỏ và xúc tác cho phản ứng chuyển hoá hydrocacbon.
Diện tích bề mặt riêng, phân bố lỗ xốp và độ axit là các yếu tố quan trọng
của nhôm oxit khi ứng dụng trong công nghiệp dầu khí.

Hình 1.1: Nhôm oxit thô.

SVTH: Trần Văn Tuấn Anh

Khóa Luận Tốt Nghiệp


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà
10Nội
1.1.2. Phân loại nhôm oxit

Khoa Công Nghệ Hóa

1.1.2.1. Phân loại dựa vào nhiệt độ chuyển hóa từ nhôm hydroxit
Nhôm oxit được phân loại dựa vào nhiệt độ chuyển hoá từ hydroxit và
được chia thành:
+ Nhôm Oxit được tạo thành ở nhiệt độ thấp (Al 2O3.nH2O) 0 < n < 0,6;
chúng được tạo thành ở nhiệt độ không vượt quá 6000ºC và được gọi là nhóm
Gama Nhôm Oxit, gồm có: ,  và -Al2O3.
+ Nhôm oxit tạo thành ở nhiệt độ cao từ 900 đến 1000 ºC được gọi là nhóm
delta nhôm oxit (Al2O3), gồm ,  và  Al2O3.
1.1.2.2. Phân loại theo cấu trúc
+ Nhóm : Có cấu trúc mạng lưới bát diện bó chặt, nhóm này duy nhất chỉ
có - Al2O3.

+ Nhóm : Có cấu trúc mạng lưới bó chặt luân phiên, nhóm này có -Al2O3,
trong đó gồm oxit kim loại kiềm, kiềm thổ và sản phẩm phân huỷ Gibbsit có cùng
họ cấu trúc  và - Al2O3.
+ Nhóm : Với cấu trúc mạng khối bó chặt, trong đó bao gồm sản phẩm
phân huỷ nhôm hydroxit dạng Bayerit, Nordstrandit, và Boehmite. Nhóm này bao
gồm , -Al2O3 được tạo thành ở nhiệt độ thấp và , -Al2O3 tạo thành ở nhiệt độ
cao.
Nhìn chung, trong các quá trình xúc tác và hấp phụ người ta thường sử
dụng nhôm -Al2O3, trong khuôn khổ của đồ án này tập trung nghiên cứu nhôm
-Al2O3(phân loại theo cấu trúc) và nhóm các oxit nhôm tạo thành ở nhiệt độ
thấp.
 - Al2O3
Khối lượng riêng của - Al2O3: 2,503,60 g/cm3.
- Al2O3 được tạo thành khi nung Bayerit ở nhiệt độ lớn hơn 230 oC, cấu
trúc của - Al2O3 gần giống như cấu trúc của - Al2O3 và được ổn định bằng một
SVTH: Trần Văn Tuấn Anh

Khóa Luận Tốt Nghiệp


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà
11Nội
Khoa Công Nghệ Hóa
số ít nước tinh thể. Tuy nhiên lượng nước dư trong -Al2O3 nhỏ hơn trong Al2O3 Khi nung lượng nước dư trong - Al2O3 tồn tại đến 900oC.
-Al2O3 và -Al2O3 khác nhau về kích thước lỗ xốp, bề mặt riêng, tính axit.
Mặc dù chúng có số tâm axit như nhau, nhưng lực axit ở -Al2O3 lớn hơn.
- Al2O3 kết tinh trong khối lập phương, mạng tinh thể thuộc dạng spinel.
Trong cấu trúc tinh thể của -Al2O3 ion nhôm Al3+ phân bố chủ yếu trong
khối tứ diện, đối với -Al2O3 phần lớn Al3+ ở khối bát diện. -Al2O3 khác với Al2O3 ở mức độ cấu trúc trật tự hơn và cấu trúc oxy bó chặt hơn. Trong khoảng
nhiệt độ 800- 850oC, -Al2O3 chuyển hoá thành -Al2O3.

 -Al2O3
Khối lượng riêng của -Al2O3: 3,00 g/cm3
-Al2O3 tạo thành trong quá trình nung Gibbsit trong không khí hoặc nitơ ở
nhiệt độ 230 - 300oC. Có ý kiến cho rằng -Al2O3 là trạng thái trung gian của
quá trình kết tinh -Al2O3, -Al2O3 kết tinh trong hệ lục diện, ô mạng cơ sở là
giả lập phương. Nguyên tử nhôm nằm trong bát diện được bó chặt bằng các
nguyên tử ôxy. Khi nung tới nhiệt độ 800 - 1000 oC, -Al2O3 biến đổi thành Al2O3
 -Al2O3
Khối lượng riêng của -Al2O3: 3,2 3,77 g/cm3
Khối lượng riêng của -Al2O3 bằng 72% của - Al2O3
Dạng -Al2O3 không tìm thấy trong tự nhiên mà nó được tạo thành khi nung
Gibbsit, Bayerit, Nordstrandit và Bemit ở nhiệt độ khoảng 400  600oC hay
trong quá trình phân huỷ muối nhôm từ 900  950oC.
Nhiều thí nghiệm đã chứng minh rằng -Al2O3 chứa một lượng nhỏ nước
trong cấu trúc ngay cả khi chúng được nung lâu ở nhiệt độ xấp xỉ 1000 oC. Khi
nung ở 1000oC trong 12 giờ thấy lượng nước tinh thể còn lại khoảng 0,2%.
SVTH: Trần Văn Tuấn Anh

Khóa Luận Tốt Nghiệp


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà
12Nội
Khoa Công Nghệ Hóa
Có thể chuyển hoá một phần hoặc hoàn toàn -Al2O3 thành -Al2O3 không
cần nung nóng mà chỉ cần tác động bằng sóng va chạm có áp suất và thời gian
tác động khác nhau. Nguyên nhân làm chuyển pha ở đây là tăng nội năng và
thay đổi cấu trúc không gian hoàn thiện của mạng tinh thể -Al2O3.
Trên bề mặt của -Al2O3 còn tồn tại hai loại tâm axit, đó là tâm axit Lewis
và tâm Bronsted. Tâm axit Lewis có khả năng tiếp nhận điện tử từ phân tử chất

hấp phụ, còn tâm axit Bronsted có khả năng nhường proton cho phân tử chất hấp
phụ.
Tính axit của -Al2O3 liên quan với sự có mặt của các lỗ trống trên bề mặt
của nó với số cấu trúc khác nhau trong cấu trúc của spinel. Tính bazơ do ion
nhôm trong lỗ trống mang điện tích dương không bão hoà quyết định.
Qua nghiên cứu sơ đồ phân huỷ nhiệt ta thấy có sự chuyển pha -Al2O3
sang các dạng oxit nhôm khác do đó trong quá trình điều chế cần có chế độ
nhiệt độ thích hợp để thu được - Al2O3 có hàm lượng tinh thể cao.
1.1.3. Cấu trúc của nhôm oxit
Cấu trúc của nhôm ôxit được xây dựng từ các đơn lớp của các quả cầu bị
bó chặt. Lớp này có dạng tâm đối mà ở đó mọi ion O 2- được định vị ở vị trí 1
như hình. Lớp tiếp theo được phân bố trên lớp thứ nhất, ở đó tất cả những quả
cầu thứ hai nằm ở vị trí lõm sâu của lớp thứ nhất như hình vẽ (vị trí 2).
Lớp thứ 3 có thể được phân bố ở vị trí như lớp thứ nhất, và tiếp tục như
vậythứ tự phân bố của kiểu cấu trúc này là : 1,2; 1,2 …hoặc được phân bố trên
những hố sâu khác của lớp thứ nhất vị trí 3, còn lớp thứ 4 lại được phân bố như
vị trí 1, thứ tự phân bố của cấu trúc này : 1,2,3; 1,2,3…

SVTH: Trần Văn Tuấn Anh

Khóa Luận Tốt Nghiệp


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà
13Nội
Khoa Công Nghệ Hóa
Hình 1.2: Cấu trúc khối của nhôm oxit

SVTH: Trần Văn Tuấn Anh

Khóa Luận Tốt Nghiệp


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà
14Nội
3+
Vị trí của các ion Al :

Khoa Công Nghệ Hóa

Các cation Al3+ nhất thiết được phân bố trong không gian giữa các lớp bó
chặt anion. Lỗ hổng duy nhất mà ion Al 3+ có thể phân bố là ở giữa 2 lớp. Khả
năng, các ion Al3+ nằm ở vị trí trên lỗ hổng tứ diện hoặc nằm ở vị trí tâm bát
diện.
Xét lớp oxy thứ hai của oxit trong vị trí 2 phân bố trên Al 3+. Nếu tiếp tục
sắp xếp bằng phương pháp này : O 2-, Al3+, O2-,và Al3+ trong sự bó chặt lục giác
như trường hợp thì thấy rằng có bao nhiêu vị trí dành cho cation thì có bấy nhiêu
vị trí dành cho O2- ở lớp anion. Sự bố trí này không thoả mãn tính trung hoà điện
tích. Để thoả mãn độ trung hoà điện tích thì cần thiết trống 1 trong 3 vị trí của
cation.

Al3+

O2Hình 3: Vị trí của ion Al3+ trong cấu trúc bó chặt anion
Ở trường hợp khi có mặt Hydro (H) trong  và -Al2O3 các ion nhôm nằm
trong khối tứ diện còn proton không nằm trong lỗ trống tứ diện mà nằm trên bề
mặt trong dạng nhóm OH. Suy diễn ra rằng một trong 8 ion O 2- nằm trên bề mặt
trong dạng OH-. Điều đó có nghĩa tinh thể bé và phần lớn các nhóm OH - nằm
trên bề mặt. Giả thiết này phù hợp với kết quả thực nghiệm thu được  và Al2O3 có diện tích bề mặt lớn và trên bề mặt chứa nhiều OH- liên kết.
Các nhôm oxit khác nhau về tỷ lệ ion nhôm trong khối bát diện và tứ dịên,

cũng như mức độ bao bọc đối xứng ion Al3+ trong lỗ trống tứ và bát diện. Al2O3 chứa ion Al3+ trong tứ diện lớn hơn trong -Al2O3.
Đặc điểm cấu trúc bề mặt của nhôm oxit có vai trò quan trọng trong xúc
tác. Do nhôm oxit có cấu trúc lớp nên có thể trên mỗi bề mặt chỉ có một dạng

SVTH: Trần Văn Tuấn Anh

Khóa Luận Tốt Nghiệp


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà
15Nội
Khoa Công Nghệ Hóa
xác định bề mặt tinh thể. -Al2O3 có độ axit lớn hơn do mật độ Al 3+ lớn hơn
trong vị trí tứ diện trên bề mặt.
Trong quá trình nung nhôm oxit đến khoảng 900 oC, gần như toàn bộ nước
được giải phóng, kéo theo sự thay đổi cơ bản nước bề mặt. Rõ ràng ở đây đồng
thời xảy ra sự tuơng tác giữa các bề mặt tinh thể tạo nên tinh thể lớn hơn. Bề
mặt các ôxit hoàn toàn mất proton, do vậy chúng được cấu tạo hoàn toàn từ các
ion O2- và các lỗ trống anion. Nhiều tính chất của chúng khác hẳn với Nhôm
Oxit khác.
1.1.4. Bề mặt riêng của nhôm oxit
Thông thường diện tích bề mặt riêng của nhôm oxit khoảng từ 100-300
m2/g. Diện tích bề mặt riêng của -Al2O3 khoảng từ 150-280 m2/g còn diện tích
bề mặt riêng của - Al2O3 rất bé chỉ khoảng vài m2/g. -Al2O3 là một loại vật
liệu có mao quản trung bình, từ trước đến nay có rất ít những chất xúc tác mang
trên chất mang Al2O3 có diện tích bề mặt lớn hơn 300 m2/g.
Theo Lippen, Bayerit và Gibbsit ban đầu có diện tích bề mặt riêng thấp
khoảng 3-5 m2/g, trái lại dạng gel Boehmite có thể có diện tích bề mặt riêng lớn.
-Al2O3 đi từ gel Boehmite có diện tích bề mặt riêng khoảng 280-325 m 2/g, dạng
-Al2O3 và -Al2O3 cũng được tạo thành từ dạng gel Boehmite và có diện tích bề

mặt trong khoảng 100-150 m2/g. Dạng Al2O3 có diện tích bề mặt lớn có thể đi từ
Gibbsit và phụ thuộc vào nhiệt độ và thời gian nung, diện tích bề mặt có thể đạt
tới 300 m2/g. - Al2O3 có diện tích bề mặt lớn có thể được điều chế bằng
phương pháp nung gel Boehmite ở 10000C trong một khoảng thời gian nhất
định.
1.1.5. Tính axit của nhôm oxit
Trên bề mặt nhôm oxit hydrat hoá toàn phần, tồn tại một số tâm axit
Bronsted do có nhóm OH-. Bề mặt của -Al2O3 và -Al2O3 có tâm axit Lewis,
không có tâm Bronsted, -Al2O3 và -Al2O3, phụ thuộc vào mức độ dehydrat hoá
có cả hai loại tâm axit. Nói chung nhôm oxit và nhôm hydroxit hoá không biểu
hiện tính axit mạnh. Chính vì vậy oxit nhôm rất thích hợp làm chất mang cho
SVTH: Trần Văn Tuấn Anh

Khóa Luận Tốt Nghiệp


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà
16Nội
Khoa Công Nghệ Hóa
phản ứng khử lưu huỳnh của nhiên liệu bởi vì chất mang có tính axit cao sẽ thúc
đẩy các phản ứng cracking tạo cốc, cặn các bon làm giảm hoạt tính và thời gian
sống của xúc tác.
1.1.6. Giới thiệu về -Al2O3
Dạng -Al2O3 được tạo thành khi nung Gibbsit, Bayerit, Nordtrandit và
Boehmite ở nhiệt độ 450-6000C. Tuy nhiên, -Al2O3 thu được từ quá trình nhiệt
phân Boehmite, dạng thù hình của mônô hydroxit nhôm là tốt nhất, chứa nhiều
lỗ xốp có đường kính vào khoảng 30-120 A0, thể tích lỗ xốp 0,5-1 cm3/g. Diện
tích bề mặt phụ thuộc vào cả nhiệt độ nung và thời gian nung. Môi trường khí
khi nung cũng đóng vai trò quan trọng, tốt nhất là giàn đều sản phẩm thành lớp
mỏng để nung.

Nhôm oxyt ở dạng - Al2O3 có độ phân tán cao và cấu trúc khuyết, chủ yếu
được dùng làm xúc tác trong công nghiệp chế biến dầu và hoá dầu, làm chất
mang và chất hấp phụ, chất xử lý nước chứa flo và asen… Ngoài ra, nhôm
hydroxyt hoạt tính còn được dùng trong dược phẩm. Việc sản xuất nhôm oxyt và
nhôm hydroxyt hoạt tính chất lượng cao, có hiệu quả kinh tế vẫn còn là vấn đề
cần nghiên cứu.
Trong công nghiệp Nhôm Oxit -Al2O3 thường được sử dụng làm chất
mang cho xúc tác hai chức năng hoặc chất mang tương tác. Với vai trò làm chất
mang tương tác, oxit nhôm hoạt tính tác dụng với các pha hoạt tính làm cho
chúng phân tán tốt hơn đồng thời làm tăng độ bền cho xúc tác. Thực tế sự tương
tác này tạo ra một bề mặt xúc tác tối đa so với chất mang, nghĩa là tương tác
giữa xúc tác và chất mang có vai trò ngăn chặn sự chuyển động của các tinh thể
chất xúc tác trên bề mặt chất mang.
1.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP NHÔM OXIT
Nhôm oxit là loại vật liệu có ứng dụng rất rộng rãi trong nhiều quá trình
công nghệ ở quy mô công nghiệp như làm chất xúc tác, chất mang xúc tác hoặc
chất hấp phụ trong công nghiệp ô tô và lọc dầu .Có nhiều phương pháp tổng hợp

SVTH: Trần Văn Tuấn Anh

Khóa Luận Tốt Nghiệp


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà
17Nội
Khoa Công Nghệ Hóa
nhôm oxit hoạt tính. Các phương pháp tổng hợp khác nhau tạo ra các nhôm oxit
có cấu trúc xốp khác nhau.
Có 3 phương pháp tổng hợp nhôm oxit chính trong công nghiệp
+Phương pháp kết tủa: Nguồn nhôm được hòa tan trong dung dịch NaOH

để tạo thành dung dịch NaAlO2. Axit hóa dung dịch này bởi dung dịch axit tạo
kết tủa. Lọc rửa và sấy kết tủa thu được boehmite. Nung boehmite ở chế độ
thích hợp và tạo viên ta thu được nhôm oxit.
+ Phương pháp sol-gel: Trước tiên, nguồn nhôm Alkocide được hòa tan
trong n-Propanol bằng cách đun hồi lưu trong 3 giờ. Sau đó, hỗn hợp của nước,
axit nitric và n-Propanol được thêm từ từ vào dung dịch này cùng với việc khuấy
mạnh. Gel tạo thành đuợc già hóa trong 3 ngày, lọc hết dung môi mẫu thu được
tiến hành sấy và nung, tạo viên thu được nhôm oxit.
+Phương pháp sol-gel sử dụng chất tạo cấu trúc: Thực nghiệm tổng hợp
theo phương pháp này bao gồm các bước: Polyme Pluronic đựợc hòa tan trong
Etanol tuyệt đối thu được dung dịch A. Điều chế dung dịch B gồm axit
Clohydric, Etanol tuyệt đối, và Nhôm tri-tert-butoxide đựoc điều chế. Sau đó 2
dung dịch được trộn lẫn với nhau và được khuấy mạnh. Sol đồng thể được già
hóa, loại dung môi, sấy nung ở nhiệt độ thích hợp thu được nhôm oxit.
Đề tài này chủ yếu nghiên cứu theo phương pháp kết tủa. Phương pháp này
có quy trình đơn giản, nguyên liệu sử dụng dễ tìm, có sẵn tại việt nam, giá thành
thấp, rẻ hơn so với các phương pháp khác, phù hợp với điều kiện nền kinh tế
Việt Nam, đặc biệt có thể triển khai trong công nghiệp.
Nhôm Oxit thu được theo phương pháp này có diện tích bề mặt riêng 50300 m2/g, có mao quản phù hợp đảm bảo được các yêu cầu của chất mang và
chất xúc tác trong công nghiệp hiện nay trong khi đó giá thành lại phù hợp với
kinh tế của nền công nghiệp việt nam. Vì vậy, phương pháp này đang được
nghiên cứu để điều chế nhôm hoạt tính có chất lượng cao có ứng dụng trong
công nghiệp.

SVTH: Trần Văn Tuấn Anh

Khóa Luận Tốt Nghiệp


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà

18Nội
1.2.1. Tổng quan về phương pháp kết tủa

Khoa Công Nghệ Hóa

Phương pháp truyền thống điều chế nhôm hidroxit hoạt tính dựa trên quá
trình tái kết tủa từ hidroxit kết tinh qua các muối chứa nhôm.
Quá trình tái kết tủa qua muối trung tính:
Al2(SO4)3 + 6 NaOH → 2Al(OH)3 + 3Na2SO4
Hoặc qua muối kiềm:
Al2(OH)5Cl + NaOH → 2Al(OH)3 + NaCl
Người ta đã tính rằng, để tái kết tủa 1 tấn Al 2O3 (không kể tổn thất) qua
muối trung tính cần 2,9 tấn axít H 2SO4 và 2,4 tấn xút còn qua muối kiềm chi phí
có thể giảm hơn.
Phương pháp mới tạo muối kép với muối Liti có dạng Lin,
XnAl(OH)3.pH2O (x: Cl-, Br-, I-, SO42-) sau đó xử lý bằng nước sẽ thu được
Nhôm Trihydroxyt có cấu trúc khuyết, còn dung dịch nước chứa muối Liti được
cô đặc và dùng lại. Tuy nhiên phương pháp này chưa được phổ biến trong công
nghiệp.
Phần lớn các công trính nghiên cứu Al2O3dùng làm chất mang xúc tác
hoặc chất xúc tác, chất hấp phụ theo phương pháp tổng hợp chung chủ yếu là
phân giải muối Natrialuminat bằng axit hoặc muối Nhôm như: HCl, H 2SO4,
HNO3, Al(OH)Cl2.
Quá trình kết tủa Nhôm Hydroxit qua muối Natrialuminat với sự có mặt
của axit:
AlO2- + H+ = AlO(OH)
Bản chất của phương pháp là dùng axít điều chỉnh độ pH của dung dịch
Aluminat tới giá trị pH = 8 ở nhiệt độ 80ºC để thu được Nhôm Hydroxyt tinh
thể.
Sau khi thực hiện axit hóa cần thực hiện già hóa để kích thích sự lớn lên

của các tinh thể AlO(OH) và lọc rửa kết tủa để loại bỏ hoàn toàn SO 42-. Rồi sau
đó lần lượt thực hiện sấy ở 100ºC trong 24h và nung ở 550ºC trong 5h.

SVTH: Trần Văn Tuấn Anh

Khóa Luận Tốt Nghiệp


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà
19Nội
1.2.2. Đặc điểm của phương pháp

Khoa Công Nghệ Hóa

Sự tạo thành Nhôm Hydroxit khi kết tủa là một quá trình phức tạp, cùng
với sự thuỷ phân trong dung dịch chứa nhôm lại có quá trình tách kết tủa nhôm
hidroxit kèm theo sự tạo thành mầm kết tinh, phát triển cấu trúc thứ sinh.
Thành phần của dung dịch ban đầu, điều kiện kết tủa Hydroxyt, già hoá và
rửa kết tủa có ảnh hưởng rất lớn không những đến thành phần pha của nhôm
hydroxyt (boehmite, giả boehmite, bayerit hoặc pha vô định hình) mà cả về hình
dạng kích thước tinh thể, đặc tính cấu trúc không gian…Tiến hành khử nước của
nhôm hydroxyt sẽ thu được nhôm oxyt và sản phẩm này thường thừa kế cấu trúc
của nhôm hydroxyt ban đầu do hiệu ứng giả hình, nhất là với dạng giả boehmite
và boehmite, chính vì vậy người ta cho rằng những đặc trưng cấu trúc cơ học cơ
bản của nhôm oxyt (diện tích bề mặt riêng, thể tích và bán kính trung bình của lỗ
xốp, sự phân bố lỗ xốp theo kích thước, độ bền cơ học) được khởi thảo ngay ở
giai đoạn điều chế nhôm hydroxyt. Phần lớn khung của nhôm hydroxyt được
hình thành ở giai đoạn kết tủa và già hoá, rửa. Còn có một số công đoạn xử lý
thêm để nhôm hydroxyt có tính chất cần thiết cho tạo hình . Các phương pháp
xử lý bổ sung có thể là hoá học (dùng axit hoặc kiềm), nhiệt (sấy và làm đậm

đặc), cơ học (đảo trộn trong máy trộn).
1. 3. ỨNG DỤNG CỦA NHÔM OXIT
Gamma-oxit nhôm được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, nhất là lọc
hoá dầu, xúc tác cho các phản ứng hoá học, trong vấn đề xử lý ô nhiễm môi
trường,... do đặc tính có bề mặt riêng lớn, hoạt tính cao, bền cơ, bền nhiệt. Ngoài
ra -Al2O3 là loại chất mang trơ có diện tích bề mặt riêng thấp. Loại chất mang
này có khả năng chịu được các điều kiện khắc nghiệt của môi trường bởi đặc
tính chịu nhiệt, độ bền hoá học và độ bền vật lý cao.

SVTH: Trần Văn Tuấn Anh

Khóa Luận Tốt Nghiệp


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà
20Nội
Khoa Công Nghệ Hóa
1.3.1. Ứng dụng của Gamma-Oxit Nhôm trong công nghệ lọc hoá dầu
1.3.1.1. Ứng dụng làm chất xúc tác
a. Xúc tác cho quá trình Clause
Trong quá trình này Oxit Nhôm được sử dụng như một chất xúc tác nhằm
chuyển hóa H2S thành muối Sunfua.
Lưu huỳnh là chất khí độc với sức khỏe con người, sự có mặt của nó trong
dòng khí công nghệ gây ngộ độc chất xúc tác, ăn mòn thiết bị, tạo cặn đường
ống, tạo ra khí thải làm ô nhiễm môi trường bởi vậy cần khống chế hàm lượng
H2S tối thiểu trong dòng khí công nghệ và khí thiên nhiên bằng cách chuyển hóa
nó sang dạng khác ít gây độc hơn. Có nhiều phương pháp biến Hydrosunfua
(H2S) có trong khí dầu mỏ thành lưu huỳnh đơn chất S nhưng công nghệ được
ứng dụng rộng rãi nhất là công nghệ claus.
Quá trình Clause bao gồm 2 giai đoạn: giai đoạn nhiệt và giai đoạn xúc tác

+Giai đoạn nhiệt : Giai đoạn này chủ yếu do tác dụng của một phần
khí H2S với không khí ở nhiệt độ cao khoảng 1000-14000C theo phản ứng
2H2S + 3O3 → 2SO2 + 2H2O
+Giai đoạn xúc tác : Trong giai đoạn xúc tác chủ yếu xử lí lượng khí
còn lại trên các tâm hoạt tính aluminn. Phản ứng chính xảy ra trong giai đoạn
này được gọi là phản ứng Clause.
Khi sử dụng tầng xúc tác, hiệu suất thu lưu huỳnh có thể lớn hơn 97% của
tổng lượng lưu huỳnh của cả quá trình. Nếu đưa vào khoảng hơn 2,6 tấn dòng
khí công nghệ thì sẽ sản xuất được 1 tấn lưu huỳnh.
b. Xúc tác cho quá trình Reforming.
Nhôm oxit-Al2O3 trong quá trình này đóng vai trò vừa là chất mang, vừa là
xúc tác. Chất mang -Al2O3 kết hợp với các cấu tử kim loại quý, tạo xúc tác
lưỡng chức năng. Mục đích của quá trình là nâng cao trị số octan của xăng.
Bản chất của quá trình Reforming là quá trình biến đổi thành phần các
hydrocacbon nhẹ của dầu mỏ chủ yếu là Parafin và Naphten (có số nguyên tử 6÷
SVTH: Trần Văn Tuấn Anh

Khóa Luận Tốt Nghiệp


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà
21Nội
Khoa Công Nghệ Hóa
10) thành các HydroCacbon thơm có số Cacbon tương ứng. Xúc tác được sử
dụng trong quá trình reforming xúc tác là loại xúc tác đa chức năng, gồm chức
năng oxy hoá - khử và chức năng axit. Trong đó chức năng axit nhằm xắp xếp
lại các mạch cacbon (đồng phân hóa, đóng vòng…) được thực hiện trên chất
xúc tác oxit nhôm hoạt tính có bề mặt riêng lớn và được clo hóa để điều chỉnh
lực axit thích hợp.
c. Xúc tác cho quá trình sản xuất nhiên liệu sạch Đimêtyl ête DME.

Đimêtyl ête (DME) có nhiệt độ sôi -24,9 oC, nên trong điều kiện thường nó
tồn tại dưới dạng khí, nhưng dễ được hóa lỏng. Áp suất hóa lỏng của nó ở 20ºC
là 0,5 MPa, còn ở 38ºC là 0,6 Mpa. DME ít độc và có thể dùng thay cho freon
trong máy lạnh hay dùng để sản xuất sol khí. Nó cũng có thể được dùng làm
dung môi chiết trích. Đặc biệt DME không gây "Hiệu ứng nhà kính". Do vậy từ
năm 1995, DME được xem là nhiên liệu diesene sạch. So với nhiên liệu diesene
từ dầu mỏ, DME có chỉ số xetan cao hơn (55-60 so với 40-45), nhiệt độ bắt lửa
thấp hơn (235oC so với 250oC). Đặc biệt, khí thải không gây ô nhiễm môi
trường, không có muội than, hàm lượng nitơ oxit thấp hơn nhiều so với tiêu
chuẩn cho phép. Nói chung, khí thải từ đốt cháy DME không đòi hỏi làm sạch.
Theo đánh giá của các chuyên gia, khi sử dụng DME làm nhiên liệu, các phương
tiện giao thông vận tải không gặp trở ngại về nguyên tắc nào. Theo các nhà
nghiên cứu Nhật Bản thì khi sử dụng DME làm nhiên liệu cho động cơ tuốc-bin
khí và hiệu quả kinh tế lớn hơn so với sử dụng khí nén.
Do chỉ tiêu kinh tế có lợi như vậy, nên ngày nay đang có chiều hướng định
hướng lại việc chế tạo xăng từ khí tổng hợp. Ngày nay, thích hợp hơn là định
hướng lại việc chế tạo xăng từ khí tống hợp đi qua giai đoạn trung gian là tổng
hợp trực tiếp DME. Xăng thu được từ quá trình này có chất lượng rất tốt: chỉ số
octan 92-93.
Con đường đơn giản nhất để sản xuất DME là đi từ Methanol. Xúc tác cho
quá trình đehyđrat hóa metanol thành DME là nhôm oxit.

SVTH: Trần Văn Tuấn Anh

Khóa Luận Tốt Nghiệp


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà
22Nội
1.3.1.2. Ứng dụng Nhôm Oxit làm chất mang

Khoa Công Nghệ Hóa

a. Làm chất mang cho quá trình cracking xúc tác tầng sôi (FCC):
Quá trình Cracking xúc tác là quá trình quan trọng trong nhà máy lọc dầu
để sản xuất xăng có chỉ số octan cao từ các phân đoạn nặng hơn. Đáp ứng yêu
cầu chất lượng sản phẩm đềra đồng thời tăng năng suất thu hồi các sản phẩm
phân đoạn nhẹ.
Chất xúc tác trong FCC gồm 3 thành phần chính: zeolite, chất mang , chất
kết dính
Chất mang đóng vai trò đáng kể trong chất lượng của xúc tác. Các mao
quản của Zeolite quá nhỏ, không cho phép các phân tử HydroCacbon lớn
khuyếch tán vào. Chất mang hiệu quả phải có khả năng cho phép khuyếch tán
Hydrocacbon vào và ra khỏi xúc tác. Chất mang oxit nhôm có kích thước mao
quản, độ xốp, độ bền cao thỏa mãn được các yêu cầu trên.
Chất mang cũng có hoạt tính tuy nhiên tính chọn lọc không cao như Zeolite
nhưng có khả năng crack các phân tử lớn, những phân tử không có khả năng
thâm nhập vào các lỗ rỗng của Zeolite và các phản ứng cracking sơ cấp xảy ra
trên chất mang. Sản phẩm là các phân tử nhỏ hơn có khả năng thâm nhập vào
các mao quản của Zeolite
Ngoài vai trò trên, chất mang còn có vai trò bẫy các nguyên tử Vanadi và
các phân tử mang Nitơ có tính kiềm. Những chất này làm ngộ độc Zeolite. Như
vậy một trong những ưu điểm của chất mang là giữ cho Zeolite không bị mất
hoạt tính sớm do tạp chất
Tóm lại chất mang trong chất xúc tác của quá trình cracking làm tăng khả
năng cracking phân đoạn nặng, chống ngộ độc Vanadi và Nitơ.
b. Làm chất mang trong quá trình xử lý bằng hydro:
Những loại xúc tác sử dụng cho quá trình này được dùng để tách những
hợp chất hữu cơ có chứa lưu huỳnh, nitơ, có trong quá trình lọc dầu. Ngoài ra
còn dùng để tách những tạp chất kim loại có trong nhiên liệu, nhưng khi sử dụng

SVTH: Trần Văn Tuấn Anh

Khóa Luận Tốt Nghiệp


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà
23Nội
Khoa Công Nghệ Hóa
trong lĩnh vực này thì thời gian sống của xúc tác ngắn, -Al2O3 được sử dụng
như một chất mang xúc tác trong quá trình này.
Điển hình nhất là quá trình khử lưu huỳnh (HDS), mục đích của quá trình
này loại các tạp chất chứa lưu huỳnh trong nhiên liệu như xăng và diezen. Nhiên
liệu chứa lưu huỳnh khi cháy sẽ tạo ra khói thải có chứa các khí SO x gây ăn mòn
thiết bị và độc hại cho người sử dụng, đồng thời còn là nguyên nhân gây ra mưa
axit. Để giảm thiểu những tác động xấu đến sức khỏe và môi trường của khói
thải động cơ cần phải làm giảm hàm lượng lưu huỳnh trong nhiên liệu.
Các chất xúc tác sử dụng cho quá trình này là các sulfua molypden hoặc
vonfram được kích động bởi các sulfua của các kim loại nhóm VIII, coban hoặc
niken. Các pha hoạt tính này được mang trên các chất mang có diện tích bề mặt
riêng lớn, thường là oxit nhôm.
c. Làm chất mang cho quá trình chuyển hóa CO với hơi nước (water gas
shift).
Chuyển hóa CO với hơi nước (1)là phương pháp quan trọng để nâng cao
sản lượng khí hydro từ các quá trình công nghiệp như quá trình reforming hơi
nước của khí tự nhiên hoặc khí hóa than và các vật liệu chứa cacbon. Hỗn hợp
khí tổng hợp chứa chủ yếu là Hydro, Cacbonmonoxit (CO) được tạo thành ở
nhiệt độ cao nhờ quá trình cháy của khí tự nhiên, than, sinh khối, dầu mỏ và chất
thải hữu cơ. Sau đó, hơi nước được thêm vào hỗn hợp nguyên liệu CO+H 2. Chất
xúc tác sử dụng cho quá trình này là các kim loại chuyển tiếp trên chất mang

nhôm oxit Co-Mo/Al2O3.
CO + H2O ↔ CO2 + H2H = - 41 kJ/mol (1)
1.3.1.3. Ứng dụng trong vấn đề xử lý ô nhiễm môi trường
Ngoài vai trò làm chất xúc tác cho quá trình xử lý khí thải. -Al2O3 còn
được dùng trong công nghiệp dược phẩm, đặc biệt dùng để xử lý nước chứa Flo.
Trong một số khu vực ở nước ta, do cấu tạo địa chất mà nguồn nước ngầm
ở đó có chứa Flo. Hàm lượng Flo trong nước ngầm tối ưu cho mục đích sinh
hoạt của con người là từ 0,7- 1,2 mg/l. Nếu hàm lượng Flo thấp hơn 0,7 mg/l có
SVTH: Trần Văn Tuấn Anh

Khóa Luận Tốt Nghiệp


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà
24Nội
Khoa Công Nghệ Hóa
thể dễ mắc các căn bệnh giòn và mục răng. Ngược lại, khi hàm lượng Fluor cao
trên 1,5mg/l có thể gây ăn mòn men răng, ảnh hưởng đến thận và tuyến giáp.
Việc xử lí Flo bằng oxit nhôm hoạt tính đã được đưa vào ứng dụng trong
công nghệ xử lí nước với những ưu điểm có hiệu quả kinh tế, giá thành rẻ,
không tạo ra các thành phần ô nhiễm khác trong quá trình xử lí, hiệu suất xử lí
cao hơn so với các công nghệ xử lí khác, đồng thời dễ tái sinh.
1.3.1.4. Ứng dụng làm chất hấp phụ
Ngoài vai trò được sử dụng làm chất xúc tác, chất mang -Al2O3 còn được
sử dụng làm chất hấp phụ để tách loại một số cấu tử khỏi các cấu tử khác hay
làm chất hút ẩm.Ví dụ như dùng để làm chất hấp phụ trong quá trình sấy khí,
hoặc làm khô chất lỏng hữu cơ, hay để tách SO x có trong khí, đôi khi còn sử
dụng để làm lớp hấp phụ bảo vệ chất xúc tác trong thiết bị phản ứng khỏi các
chất gây ngộ độc xúc tác.
Việc chọn oxit nhôm cho ứng dụng xúc tác phải đảm bảo một số chỉ tiêu

như: tính sẵn có, dễ sản xuất, giá thành hợp lý. Ngoài việc đáp ứng được các tiêu
chuẩn này thì oxit được chọn cũng cần phải có những đặc tính như: tính axit,
diện tích bề mặt, cấu trúc lỗ xốp, độ tinh khiết và độ bền vật lý.
Tuỳ thuộc vào mỗi loại ứng dụng mà oxit nhôm có thể được sử dụng như
một chất mang, chất xúc tác, chất kết dính, hay chất hấp phụ và mức độ quan
trọng của những chỉ tiêu trên có thể thay đổi theo từng ứng dụng. Bên cạnh đó
độ tinh khiết của oxit nhôm cũng rất quan trọng. Độ tinh khiết cao sẽ tạo xúc tác
có hoạt tính cao và tránh được ngộ độc trong quá trình phản ứng. So với các oxit
nhôm khác thì oxit nhôm đi từ Boehmite hoặc giả Boehmite có độ tinh khiết cao
nhất nên chúng thường được quan tâm đến nhiều hơn. Từ Boehmite có thể điều
chế ra nhiều loại oxit nhôm có thể đáp ứng được đầy đủ những chỉ tiêu trên.
Do vậy, Boehmite (giả Boehmite) thường được chọn là tiền chất oxit nhôm
cho nhiều loại xúc tác.
1.4. GIỚI THIỆU XÚC TÁC COO/-AL2O3
1.4.1. Các phương pháp đưa xúc tác lên chất mang
SVTH: Trần Văn Tuấn Anh

Khóa Luận Tốt Nghiệp


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà
25Nội
Khoa Công Nghệ Hóa
Các tính chất quan trọng nhất của chất xúc tác quyết định hiệu quả kinh tế
khi sử dụng chúng trong công nghiệp là hoạt tính, độ chọn lọc và độ bền của
xúc tác. Do những tính chất này phụ thuộc chủ yếu vào thành phần và phương
pháp chế tạo xúc tác cho nên cơ sở khoa học và công nghệ tổng hợp xúc tác
được coi là những vấn đề rất quan trọng và có ý nghĩa thực tế lớn.
Quá trình hình thành chất xúc tác bao gồm những giai đoạn: Điều chế
các tiền chất rắn trong đó bên cạnh các hợp phần của xúc tác còn có một số chất

phải loại ra khỏi chất xúc tác trong các giai đoạn sau.
Chuyển hóa các hợp chất là thành phần đặc biệt của xúc tác. Từ các chất
ban đầu, bằng cách phân hủy nhiệt, kiềm hóa hoặc bằng các phương pháp khác
loại bỏ các chất thừa. Sau giai đoạn này chất xúc tác tồn tại ở pha tinh thể độc
lập. Khi xử lý nhiệt muối của Fe, Co hayNi sẽ hình thành các oxit dễ khử, còn
các muối của Cr, Al hay Zn sẽ cho oxit khó khử.
Thay đổi thành phần xúc tác sau khi tương tác với môi trường và dưới tác
dụng của điều kiện phản ứng.
Có nhiều phương pháp chế tạo xúc tác nhưng phải kể đến là phương pháp
đồng kết tủa, phương pháp ngâm tẩm, phương pháp trộn cơ học, phương pháp
solgel… do tính đơn giản, hiệu quả và phổ dụng của chúng. Dưới đây em xin
đưa ra hai phương pháp thường được sử dụng.
Phương pháp ngâm tẩm
Phương pháp ngâm tẩm được thực hiện qua các bước sau: Ngâm tẩm, sấy,
nung. Trong quá trình tẩm dung dịch muối kim loại hoạt động được điền đầy
vào các mao quản của chất mang. Khi đó hệ mao quản của chất mang được phủ
đầy dung dịch muối kim loại. Sau khi dung dịch bay hơi hết, các tinh thể muối
nằm lại trên thành mao quản của chất mang.
Phương pháp ngâm tẩm là một phương pháp được sử dụng khá phổ biến
do nó có một số các ưu điểm như: với phương pháp này ta có thể đưa toàn bộ
lượng kim loại lên chất mang, hạn chế được sự mất mát, hơn nữa quá trình thực
hiện lại tương đối đơn giản, nhanh gọn
SVTH: Trần Văn Tuấn Anh

Khóa Luận Tốt Nghiệp