การประเมินพารามิเตอร์ทางจลนศาสตร์ของการออกซิไดซ์โทลูอีนบนตัวเร่งปฏิกิริยา WO3/TiO2 ที่ออกแบบมาสำหรับปฏิกิริยาการรีดิวซ์แบบเลือกเกิด

Abstract

งานวิจัยนี้ทำการศึกษาเพื่อประมาณค่าพารามิเตอร์ทางจลนศาสตร์ของปฏิกิริยาการออกซิไดซ์โทลูอีน โดยตัวเร่งปฏิกิริยาทังสเตนออกไซด์บนตัวรองรับไทเทเนีย (WO3/TiO2) ตัวรองรับไทเทเนียได้รับการปรับสภาพด้วยสารละลายกรดกำมะถันที่มีความเข้มข้น 0.2 และ 0.5 โมล/ลิตร ทำการวิเคราะห์คุณลักษณะด้วยเทคนิคต่าง ๆ ได้แก่ SEM-EDX, BET, XRD และNH3-TPD ทำการทดสอบความสามารถในปฏิกิริยาการออกซิไดซ์โทลูอีนที่ความเข้มข้นของโทลูอีน 300-400 ppm และความเข้มข้นของออกซิเจน 3, 12 และ 21%vol ในช่วงอุณหภูมิ 150-450°C จากการศึกษาพบว่าที่ความเข้มข้นของออกซิเจนเท่ากัน ให้ Toluene conversion ที่ทัดเทียมกัน แต่ตรวจพบ CO2 ในปริมาณที่ต่ำ บ่งบอกว่าผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการออกซิไดซ์น่าจะเป็นสารอินทรีย์ที่จุดเดือดสูง พลังงานกระตุ้นที่ปรากฏของปฏิกิริยาการออกซิไดซ์โทลูอีน สำหรับตัวเร่งปฏิกิริยาที่ไม่ได้รับและได้รับการปรับสภาพด้วยสารละลายกรดกำมะถัน 0.2 โมล/ลิตร พบว่าพลังงานกระตุ้นอยู่ในช่วง 36-45 kJ/mol แต่สำหรับตัวเร่งปฏิกิริยาที่ได้รับการปรับสภาพด้วยสารละลายกรดกำมะถัน 0.5 โมล/ลิตร พลังงานกระตุ้นอยู่ในช่วง 30-36 kJ/mol ซึ่งต่ำกว่าและเมื่อเปรียบเทียบผลการทดลองในสภาวะผู้ที่ทำก่อนหน้า ในสภาวะที่มี NO ร่วมนั้น มีการตรวจพบ CO2 อย่างมีนัยสำคัญ บ่งบอกว่าการเกิด CO2 นั้น น่าจะเป็นผลจากผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากการออกซิไดซ์โทลูอีน โดยวัดปฏิกิริยาที่มี NO ร่วม มีปฏิกิริยาเกิดขึ้น 2 ปฏิกิริยาอย่างเด่นชัด คือ ช่วงอุณหภูมิ 150-250°C มีพลังงานกระตุ้นที่ต่ำและช่วงอุณหภูมิ 250°C ขึ้นไป ที่มีพลังงานกระตุ้น 56-72 kJ/mol