ผลกระทบของ SO2 และ NO ต่ออัตราการออกซิไดซ์โทลูอีนด้วยตัวเร่งปฏิกิริยา WO3/TiO2

Abstract

งานวิจัยนี้ทำการศึกษาเพื่อประมาณค่าพารามิเตอร์ทางจลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยาการออกซิไดซ์โทลูอีน ด้วยตัวเร่งปฏิกิริยา WO3/TiO2 ทำการวิเคราะห์คุณลักษณะตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยเทคนิค SEM-EDX, Nitrogen Physisorption, XRD และ NH3-TPD ทำการทดสอบความสามารถของตัวเร่งปฏิกิริยา WO3/TiO2 ที่บรรจุลงในเครื่องปฏิกรณ์แบบเบดนิ่งปริมาณ 0.1 g ในการออกซิไดซ์โทลูอีน 800-1000 ppm ในช่วงอุณหภูมิ 150-450 °C โดยมีความเข้มข้นของ O2 ที่ 3, 12 และ 21 vol% ความเข้มข้นของ SO2 ที่ 0, 25 และ 50 ppm ความเข้มข้นของ NO ที่ 0 และ 100 ppm และปรับอัตราไหลรวมเป็น 200 mL/min โดยใช้ก๊าซไนโตรเจน จากการศึกษาพบว่าการเพิ่มขึ้นของความเข้มข้น O2 ส่งผลให้ค่าการเปลี่ยนแปลงของการออกซิไดซ์โทลูอีนด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาดีขึ้น และเห็นได้เด่นชัดในช่วงอุณหภูมิสูง เมื่อมีค่าความเข้มข้นของ SO2 เข้ามาในระบบ จะส่งผลต่อค่าการเปลี่ยนแปลงของการออกซิไดซ์โทลูอีนดีขึ้นเพียงเล็กน้อย เมื่อพิจารณาค่าพารามิเตอร์ทางจลนพลศาสตร์ พบว่าในปฏิกิริยาการออกซิไดซ์โทลูอีนเมื่อความเข้มข้นของ O2 เพิ่มขึ้นค่าพลังงานกระตุ้นมีค่าลดลง โดยค่าพลังงานกระตุ้นที่ความเข้มข้น O2 3 vol% อยู่ในช่วง 55-66 kJ/mol ที่ความเข้มข้น O2 12 vol% อยู่ในช่วง 55-56 kJ/mol และที่ความเข้มข้น O2 21 vol% อยู่ในช่วง 55-57 kJ/mol เมื่อเพิ่ม NO เข้าไปในระบบพบว่าค่าการเปลี่ยนแปลงของโทลูอีนเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัด เนื่องจากพบว่าไม่พบการเกิด CO2 ขึ้นในระบบ จึงคาดว่าโทลูอีนเกิดการเปลี่ยนแปลงไปเป็นสารอินทรีย์ที่มีจุดเดือดสูง นอกจากนี้ได้ทดลองใช้โปรแกรม GNU-Octave โดยใช้แบบจำลอง pseudo-homogeneous แบบหนึ่งมิติ เพื่อคำนวณผลของค่า WHSV ต่อค่าการเปลี่ยนแปลงของการออกซิไดซ์โทลูอีนในระบบ พบว่าเมื่อเพิ่มค่า WHSV จะทำให้ค่าการเปลี่ยนแปลงของการออกซิไดซ์โทลูอีนมีค่าลดลง