การกำจัดไนโตรเจนมอนอกไซด์พร้อมโทลูอีนบนตัวเร่งปฏิกิริยา V2O5/TiO2 ที่ได้รับการเสริมด้วย MgO

Abstract

ตัวเร่งปฏิกิริยา V2O5/TiO2 เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีการใช้อย่างแพร่หลายในการกำจัด NO ออกจากแก๊สไอเสีย โดยการทำปฏิกิริยากับแอมโมเนีย กระบวนการดังกล่าวเรียกว่าการรีดักชันแบบเจาะจงหรือ SCR นอกจากนี้ตัวเร่งปฏิกิริยา V2O5/TiO2 ยังมีความสามารถในการออกซิไดซ์สารประกอบอินทรีย์ให้กลายเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำหรือสารประกอบออกซิจิเนต ในงานวิจัยนี้ศึกษาความเป็นไปได้ในการกำจัด NO ร่วมกับโทลูอีนโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา V2O5/TiO2 แต่ตัวเร่งปฏิกิริยานี้ให้ร้อยละผลได้ไปเป็นคาร์บอนไดออกไซด์น้อย ผลิตภัณฑ์หลักที่เกิดจากการออกซิไดซ์คือ กรดเบนโซอิกซึ่งสามารถดูดซับบนพื้นผิวของตัวเร่งปฏิกิริยา V2O5/TiO2ได้น้อย ดังนั้นในงานวิจัยนี้จึงมีแนวความคิดที่จะเพิ่มการดูดซับของกรดเบนโซอิกและทำให้สลายตัวไปเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ได้มากขึ้น โดยการเติมแมกนีเซียมออกไซด์ลงไปบนตัวเร่งปฏิกิริยา V2O5/TiO2 และศึกษาผลของการเติมแมกนีเซียมออกไซด์ลงบนตัวเร่งปฏิกิริยา V2O5/TiO2 ซึ่งตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้ในงานวิจัยนี้ถูกเตรียมด้วยวิธีการเคลือบฝังแบบเปียก และถูกวิเคราะห์คุณลักษณะด้วยเทคนิค ICP, XRD, single point BET measurement, NH3-TPD และ pyridine adsorption โดยอุณหภูมิในการทำปฏิกิริยาจะอยู่ในช่วง 120 – 450°C ระบบที่ใช้ศึกษาถูกแบ่งเป็น 3 ส่วน ได้แก่ ระบบการออกซิไดซ์โทลูอีน ระบบระบบปฏิกิริยารีดักชันแบบเจาะจง และระบบปฏิกิริยารวม ผลการทดสอบพบว่า การเติมแมกนีเซียมออกไซด์ลงไปในตัวเร่งปฏิกิริยาทำให้ความสามารถของตัวเร่งปฏิกิริยา V2O5/TiO2 ในการกำจัด NO และการออกซิไดซ์โทลูอีนลดต่ำลง แต่อย่างไรก็ตามกลับพบว่าการเติมแมกนีเซียมออกไซด์สามารถเพิ่มสัดส่วนการเปลี่ยนโทลูอีนไปเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ได้ โดยตัวเร่งปฏิกิริยา V2O5/TiO2 ที่เติมด้วย 0.5 % โดยน้ำหนักของแมกนีเซียมออกไซด์ค่า %yield ของคาร์บอนไดออกไซด์สูงสุดถึง 87.65% สำหรับระบบการกำจัด NO ร่วมกับโทลูอีนพบว่า โทลูอีนทำให้ความสมารถในการกำจัด NO เพิ่มสูงขึ้นที่อุณหภูมิสูงเมื่อเทียบกับระบบรีดักชันแบบเจาะจง นอกจากนี้ยังมีการตรวจพบสารเบนโซไนไตรล์ ซึ่งเกิดจากการทำปฏิกิริยาระหว่างแอมโมเนียกับโทลูอีน การเติมแมกนีเซียมออกไซด์ลงไปในตัวเร่งปฏิกิริยาทำให้สามารถลดการเกิดสารเบนโซไนไตรล์ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ข้างเคียงที่ไม่ต้องการได้