การประเมินค่าพารามิเตอร์ทางจลนศาสตร์ของปฏิกิริยาการออกซิไดซ์โทลูอีนบนตัวเร่งปฏิกิริยา V2O5/TiO2 มาใช้ออกแบบสำหรับปฏิกิริยา SCR

Abstract

งานวิจัยนี้ทำการประมาณค่าพารามิเตอร์ทางจลศาสตร์ของปฏิกิริยาการออกซิไดซ์โทลูอีน ด้วยตัวเร่งปฏิกิริยา V2O5/TiO2 ที่ปรับสภาพด้วยสารละลายกรดกำมะถันในการกำจัด โทลูอีน โดยตัวรองรับไทเทเนียได้รับการปรับสภาพด้วยสารละลายกรดกำมะถันที่มีความเข้มข้น 0, 0.2 และ 0.5 M ตัวเร่งปฏิกิริยาเตรียมด้วยวิธีเคลือบฝังแบบเปียก ทำการวิเคราะห์คุณลักษณะของตัวเร่งปฏิกิริยา V2O5/TiO2 ด้วยเทคนิคต่าง ๆ ได้แก่ SEM-EDX, Nitrogen Physisorption, XRD และ NH3-TPD ทำการทดสอบความสามารถในการออกซิไดซ์โทลูอีนที่ความเข้มข้นของโทลูอีน 300 - 400 ppm และความเข้มข้นของ O2 3, 12 และ 21 %vol ในช่วงอุณหภูมิ 150-350 °C จากการศึกษาพบว่าที่ตัวเร่งปฏิกิริยาเดียวกัน เมื่อความเข้มข้นของ O2 เพิ่มขึ้น ส่งผลให้ค่า Conversion ของการออกซิไดซ์โทลูอีนดีขึ้นเล็กน้อย และตรวจพบ CO2 ในปริมาณที่ต่ำแสดงว่าโทลูอีนอาจเกิดการเปลี่ยนแปลงไปเป็นสารอินทรีย์ที่มีจุดเดือดสูง จากการประมาณค่าพารามิเตอร์ทางจลศาสตร์ของตัวเร่งปฏิกิริยา V2O5/TiO2 พบว่าในปฏิกิริยาการออกซิไดซ์โทลูอีน เมื่อความเข้มข้นของ O2 เพิ่มขึ้นค่าพลังงานกระตุ้นมีค่าลดลง โดยค่าพลังงานกระตุ้นที่ความเข้มข้น O2 3 %vol อยู่ในช่วง 44-49 kJ/mol ที่ความเข้มข้น O2 12 %vol อยู่ในช่วง 45-49 kJ/mol และที่ความเข้มข้น O2 21 %vol อยู่ในช่วง 39-45 kJ/mol เมื่อเปรียบเทียบปฏิกิริยาการออกซิไดซ์โทลูอีนในสภาวะที่มี NO ร่วมด้วยนั้น พบว่ามีปฏิกิริยาอื่นเกิดขึ้นร่วมด้วย โดยจะเห็นปฏิกิริยาเกิดขึ้นสองช่วงอย่างเด่นชัด คือ ช่วงอุณหภูมิ 150-200 °C มีพลังงานกระตุ้นที่ต่ำและช่วงอุณหภูมิ 250 °C ขึ้นไป ที่มีพลังงานกระตุ้น 45-50 kJ/mol และตรวจพบ CO2 อย่างเห็นได้ชัด แสดงให้เห็นว่า NO มีบทบาทในการเปลี่ยนสารมัธยันต์ที่เกิดจากการสลายตัวของโทลูอีนให้เปลี่ยนไปเป็น CO2