Kỹ thuật xúc tác

LOGO
Kỹ thuật xúc tácKỹ thuật xúc tác

www.themegallery.com
QUY ĐỊNH VỀ CÁCH ĐÁNH GIÁ ĐIỂM
• Điểm giữa học kỳ được tính 20%.
• Điểm tiểu luận được tính 30%.
• Điểm thi kết thúc môn được tính 50%.
• Trường hợp những sinh viên thi lại (kể cả thi giữa học phần,
kết thúc môn, tiểu luận) Nếu >4.5 thì chỉ tính phần thi đó bằng
4.5, các phần điểm khác được bảo lưu).

GIỚI THIỆU VỀ NỘI DUNG MÔN HỌC
TT Nội dung Tiết
1 Chương 1: Vai trò của xúc tác trong công nghệ hóa học 3
2 Chương 2: Cơ sở của quá trình xúc tác 15
3 Chương 3: Xúc tác công nghiệp 7
4 Chương 4: Sản xuất xúc tác công nghiệp 6
5 Chương 5: Các phương pháp đánh giá và nghiên cứu. 14
Tổng 45

TÀI LIỆU THAM KHẢO
 Charles N. Satterfields, Heterogeneous Catalysis in Industrial
Practice, McGraw-Hill, Inc., 1991.
 Mukhlenov I.P., Dobkina E.I., Catalyst technology, Mir
Publishers, M. 1976.
 Mai hữu Khiêm, Bài giảng Kỹ thuật xúc tác, NXB ĐHQG TP
HCM,2003
 Imelik B.,Vedrine J.C., Les techniques physiques d’étude de
catalyseurs, Editions Technip-Paris, 1988.

 Nguyễn Đình Huề, Trần Kim Thanh - Động hóa học và xúc tác -
NXB Giáo dục, 1990.
 Nguyễn Hữu Phú - Hấp phụ và xúc tác trên bề mặt vật liệu vô cơ
mao quản - NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội 1998.
 Phan Minh Tân - Tổng hợp hữu cơ hóa dầu tập 1,2 - Trường Đại
học kỹ thuật TPHCM. 1992.
 G.M - Chemical kindics and catalysic - Moscow. 1978.
 Staley M. Walas - Reaction kinetics for chemical engineers - New
York – Toronto
TÀI LIỆU THAM KHẢO

CHƯƠNG 1: VAI TRÒ XÚC TÁC
TRONG CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN XÚC TÁC.
…. Từ 100 năm trước
 Phẩm nhuộm
Antraquinon + acid sulfuric =
acid sulfonic
Hg
 CH4+ O2= CO2+ H2O
 Pt,Pd

1.2 VAI TRÒ CỦA XÚC TÁC .
 1835 - Khái niệm về chất xúc tác và quá trình xúc tác được đưa ra lần
đầu tiên (Berzelius).
 1875 - Chất xúc tác bắt đầu được sử dụng trong công nghiệp (Platin
trong một loạt các quá trình như phân hủy H2O2, oxy hoá H2, CO, SO2,
oxy hoá hydrocacbon, rượu...).
* Ứng dụng hạn chế do hoạt tính Pt giảm rất nhanh : bị đầu độc bởi các
chất như As có trong nguyên liệu cần tìm biện pháp loại trừ
 Các quá trình xúc tác khác được đưa vào ứng dụng trong công nghiệp :
- Oxy hóa NH3 thành NO (xt Pt) để điều chế axit nitric (1903 -
Ostwald)
- Tổng hợp metanol từ CO và H2 (1923) ;
- Tổng hợp hydrocacbon từ CO và H2 (Fischer-Tropsch –1930)
- Naphtalen thành anhydride phtalic( 1920)
- Benzen thành anhydride maleic (1928)
- Oxy hoá từng phần etylen thành oxyt etylen (Union Carbide- 1937

1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN XÚC TÁC.
 Trong tự nhiên luôn tồn tại chất xúc tác ( xúc tác men – enzim
trong quá trình điều chế dấm ăn, rượu etylic).
 Thế kỷ 8 - Phản ứng ester-hóa xảy ra nhanh hơn nếu H2SO4 được
thêm vào môi trường phản ứng:
 Thế kỷ 18 – Tác dụng của axit rắn trong chuyển hóa tinh bột
thành đường, đất sét cho dehyrat hóa rượu, kim loại cho dehydrat
hóa.
Xúc tác được sử dụng trong chế biến dầu mỏ thành nhiên liệu.
Ngày nay xúc tác công nghiệp được tiêu thụ nhiều: aluminosilicat
vô định hình và tinh thể (zeolit).

Tên phản ứng Sản phẩm cuối Chất xúc tác rắn
A. Các phản ứng oxy hóa khử
1. Oxy hóa
SO2
+ ½ O2
→ SO3
H2
SO4
Pt, V2
O5
, Fe2
O3
CO + ½ O2 → CO2 Làm sạch kh. khí và khí thải khỏi CO hh oxyt : Mn, Cu, Co, Ag, Pt, Pd.
H2
, Hydrocacbon + O2
→ CO2
, H2
O Làm sạch khí thải Pt, Pd, CoO, CuO, V2
O5
, NiO...
mCH4+ nH2O → m’CO2 + n’H2 (st.reforming sơ cấp)
CH4 + 3/2O2→ CO + 2H2O (steam reform. thứ cấp)
Khí tổng hợp Ni trên chất mang
CO + H2
O → H2
+ CO2
(chuyển hóa CO) H2
, CO2 Fe2
O3
+Cr2
O3
; ZnO+Cr2
O3
+CuO;..
2. Hydro hóa
N2
+ 3H2
→ 2NH3
Amoniac Fe +các chất xúc tiến ( K2
O, Al2
O3
, SiO2
CaO..)
CH2
=CH2
+ H2
→ CH3
-CH3
Làm sạch khỏi khí HC không no Pt, Ni
C6H6 + H2 → C6H12 hydrogen hóa các HC thơm Ni, Co, Pb, Pt
RS + H2
→ RH2
+ H2
S ; RN + H2
→ RH + NH3
làm sạch SP dầu mỏ khỏi các hợp chất S,
N
CoMo hoặc NiMo/Al2
O3
CO + 3H2
→ CH4
+ H2
O (metan hóa) Làm sạch khí Ni + Cr2
O3
mCO + nH2
→ Cn
H2n+1
OH Rượu bậc cao Fe, cacbid Fe và các chất xúc tiến
CO + 2 H2
→ CH3
OH Metanol ZnO+Cr2
O3
(+CuO+K2
O)
nCO + 2nH2
→ nH2
O + Cn
H2n
(P.ư .F-T) Các hydrocacbon Co+ThO2
+ MgO ;
2nCO + nH2
→ nCO2
+ Cn
H2n
(F-T) ( làm xăng tổng hợp Fe + Cu và các phụ gia ;
Cn
H2n
+ H2
→ Cn
H2n+2
(F-T) và các chất tẩy rửa.....) Fe ; Ni ; Cr2
O3
+ZnO
3. Dehydro hóa
C4
H10
→ H2
+ C4
H8
→ H2
+ C4
H6
Butadien Cr2
O3
; phosphat Ni+Cr2
O3
C6
H5
C2
H5
→ H2
+ C6
H5
CH=CH2
Styren Các hợp chất Fe, Cr, K, Mg, Ca, Cu
C6
H12
→ 4H2
+ C6
H6
Benzen Pt, Ni

B. Các phản ứng axit- bazơ:
1. Polymer hóa
nC2
H4
→ [ C2
H4
]n
Polyetylen TiCl4
+ AlR3
(xúc tác Ziegler-Nata)
nC4
H6
→ [ C4
H6
]n
Cao su butadien Na, TiCl4+ AlR3
nC4
H5
CH3
→[ C4
H5
CH3
]n
Cao su isopren TiCl4
+ Al(C2
H5
)3
2. Cracking hydrocacbon
Hydrocacbon (C20
-C25
)→HC C6
-C12
Nh. liệu cho đông cơ Zeolit, Aluminosilicat
3. Đồng phân hóa
butan → isobutan isobutan AlCl3; AlSi; phosphat
Hydrocacbon n.C5
– n.C6
→ i.C5
-iC6
xăng isomer Pt mang trên Al2
O3
hoặc trên zeolit Mordenit
4. Alkyl hóa hydrocacbon
C6H6 + CH2=CH-CH3 → C6H5-CH(CH3)2 Cumen cho sản xuất phenol H3PO4 trên chất mang
C. Các quá trình phức tạp trên xúc tác đa chức năng
1. Reforming
Hydrocacbon C7
-C9
→ Aromat C6
-C9
Xăng có c.s octan cao; Các HC
thơm, BTX cho hóa dầu
Pt, Pt-Re hoặc Pt-Sn trên Al2
O3
được Clo hóa
2. Hydrocracking Dầu DO, xăng Pt, Ni trên zeolit ; Ni-Mo trên Al2
O3
Bảng 1.1. Các chất xúc tác và quá trình xúc tác

1.3 Ý nghĩa của xúc tác trong công
nghiệp và đời sống
 Sản xuất axit sunfuric:
SO2 + O2= SO3
Hidrat hóa tạo hành sphẩm cuối cùng.
Chất xúc tác hiện nay là hỗn hợp V2O5 + K2S2O7
Điều kiện phản ứng 450 – 5500
C
 Điều chế hiđrô
Nguồn nguyên liệu rẻ nhất điều chế hiđrô là khí thiên
nhiên.
CH4+ H2O= CO + 3H2 (700-10000
C, xt Ni)
CO+ H2O= CO2 + H2(3450
C, xt Fe3O4+ Cr2O3)

 Sản xuất phân đạm và axit nitric:
N2+ 3H2 = NH3
Chất xúc tác hiện nay là Fe + hỗn hợp K2O + Al2O3
Điều kiện phản ứng 450 – 5500
C và 300-700 atm
Amoniac được sản xuất trên thế giới khoảng 70 triệu
tấn/năm, phần lớn để sản xuất phân đạm, phần còn lại
dùng để sản xuất axit nitric bằng cách oxi hóa NH3

 Cracking xúc tác:
Là phản ứng chuyển hóa các sản phẩm nặng của dầu mỏ thành xăng
có nhiệt độ sôi 38-2000
C
Hiệu suất xăng cao hơn
Chỉ số octan cao hơn
Giảm tỉ lệ FO và khí trong sản phẩm
Chất xúc tác hiện nay 15% zeolit chứa đất hiếm + 85%
aluminosilicat tổng hợp vô định hình
Phương pháp hiện đại là tiến hành phản ứng theo chế độ lớp sôi
FCC ( phản ứng 475-5100
C, 0,5-2 atm)
Cracking xtác là quy trình xtác công nghiệp có quy mô lớn nhất. (Ở
Mỹ mỗi ngày có 1 triệu tấn dầu được chế biến)

 Reforming xúc tác:
Là quá trình thực hiện một số phản ứng, trong đó dầu
mỏ chuyển hóa thành HC thơm và mạch nhánh, nhằm
2 mục đích chính là sản xuất nhiên liệu xăng có chỉ số
octan cao và HC thơm.
Điều kiện thưc hiện 480 - 5200
C , 6- 20 atm
Phản ứng chính: đehiđro hóa naphten, đồng phân hóa
naphten, đehidro vòng hóa, đồng phân hóa parafin.
Chất xúc tác phổ biến Pt/ Al2O3

1.4. Lịch sử phát triển và xu hướng cải
tiến của xúc tác lọc hóa dầu
 Vai trò xúc tác trong công nghiệp chế biến dầu khí :
 Dầu thô ban đầu chỉ chứa khoảng 5 – 20% phân đoạn nhẹ (xăng),
nhờ các quá trình chế biến có xúc tác (cracking xúc tác, reforming xúc tác đồng phân
hóa...) thu tới 75% xăng có chất lượng cao hơn ban đầu rất nhiều.
 Nhờ có xúc tác (kim loại và oxyt), từ dầu mỏ, than đá và khí tự nhiên thu
được các sản phẩm như BTX, olefin nhẹ...là các nguyên liệu quan trọng cho hóa dầu
để sản xuất ra các polymer, chất dẻo, nhựa, cao su phục vụ cho kinh tế và đời sống
con người. Quá trình xúc tác còn đóng vai trò quan trọng trong sản xuất chất tẩy rửa,
phẩm nhuộm và dược phẩm....
 Chuyển hóa xúc tác metan với hơi nước thu được Khí tổng hợp (có thành phần mCO
+ nH2) với hơi nước Tạo nguyên liệu cho hàng loạt quá trình sản xuất khác
(đều là quá trình xúc tác) thu các sản phẩm có giá trị sử dụng cao như : metanol,
hydrocacbon, amoniac, chất tẩy rửa, rượu bậc cao.
( Thay đổi chất xúc tác và thay đổi các điều kiện công nghệ có thể đa dạng hóa các
sản phẩm với thành phần và tính chất khác nhau với các định hướng sử dụng khác
nhau).
 Xúc tác hiện đại với yêu cầu về môi trường : Các quá trình xúc tác để loại bỏ chất
độc, làm sạch khí thải rất được quan tâm. Các quá trình đốt các thành phần độc hại
trong khí thải như hydrocacbon, CO, NOX , SO2...thành CO2 và H2O được sử dụng
rông rãi với sự có mặt của các xúc tác Pd, Pt...

1.4. Lịch sử phát triển và xu hướng cải tiến
của xúc tác lọc hóa dầu
 Xu hướng cải tiến của xúc tác lọc dầu :
 Các chất xúc tác cho các quá trình lọc –hóa dầu ngày càng được cải tiến theo hướng
đáp ứng các yêu cầu công nghệ mới và yêu cầu về chất lượng sản phẩm
 Tiên phong trong lĩnh vực chế tạo xúc tác từ vật liệu mới (nano...)
 Đáp ứng những đòi hỏi ngày càng khắt khe hơn về môi trường.
 Cụ thể :
- Tạo ra nhiều thế hệ xúc tác khác nhau (đối với các quá trình cơ bản của chế biến
dầu như cracking, rerorming, đồng phân hóa ), càng về sau càng tỏ ra ưu việt hơn
về hoạt tính xúc tác (cho độ chuyển hóa chung tăng cao) hoặc về độ lựa chọn theo
hướng sản phẩm mong muốn (cho xăng thành phần có chỉ số octan cao hơn) và độ
bền hóa học.
- Mặt khác, trong thành phần xúc tác người ta đưa thêm các phụ gia làm giảm
lượng khí thải SOx, NOx ...

Vai trò của xúc tác trong quá trình lọc hóa dầu
1.2. Mối tương quan giữa công nghệ chế biến dầu khí và xúc tác
 Cho đến ngày nay , hầu hết các quá trình chế biến dầu (lọc dầu và
hóa dầu) đều là quá trình xúc tác.
 Một quá trình công nghệ được gọi là quá trình xúc tác nếu trong đó
có một hoặc nhiều phản ứng xảy ra có sự tham gia của chất xúc
tác.
 Nếu xét về tổng thể một qui trình công nghệ thì công đoạn chuyển
hóa xúc tác (quá trình sản xuất có xúc tác) thực tế không chiếm
nhiều không gian, thiết bị không phức tạp, ít nhân công, chi phí
không lớn.
 Tuy nhiên, đây là công đoạn vô cùng quan trọng, mang tính quyết
định cho cả quá trình.

 Công nghệ lọc dầu và xúc tác gắn bó mật thiết, hữu cơ. Công
nghệ luôn tìm cách đáp ứng trước những đặc thù riêng của mỗi
thế hệ xúc tác ; ngược lại, những đòi hỏi từ phía công nghệ
thúc đẩy xúc tác phải luôn cần cải tiến hoặc đổi mới.
 Ví dụ :
- Công nghệ reforming xúc tác loại bán tái sinh phù hợp
với hệ xúc tác Pt-Re/Al2O3, trong khi công nghệ tái sinh liên tục
lại được chọn cho hệ xúc tác Pt-Sn/Al2O3.
- Công nghệ cracking tầng sôi đối với phân đoạn cặn dầu
(công nghệ RFCC), đòi hỏi chất xúc tác chứa zeolit phải cải
tiến rất nhiều ở cả pha hoạt tính lẫn pha nền và cả chất phụ gia
nhằm đáp ứng yêu cầu khắt khe của công nghệ và đặc thù của
nguyên liệu nặng.

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ CỦA QUÁ
TRÌNH XÚC TÁC

2.1 CÁC KHÁI NIỆM CHUNG VỀ XÚC TÁC.
Sự xúc tác:
 Xúc tác là hiện tượng thay đổi tốc độ do tác dụng của một số chất.
 Hiện tượng biến đổi tốc độ phản ứng hóa học hay kích động chúng do
những chất mà cuối cùng vẫn được phục hồi gọi là sự xúc tác.
Đặc điểm quan trọng nhất của chất xúc tác là với một lượng rất nhỏ
chất xúc tác , người ta có thể thực hiện việc chuyển hoá một lượng rất
lớn các chất phản ứng
Tính năng của chất xúc tác đóng vai trò hết sức quan trọng trong việc
nâng cao hiệu suất phản ứng, dẫn đến giảm giá thành sản phẩm.
Trừ các nguyên tố trơ, hầu hết các nguyên tố hoá học đều có thể là
chất xúc tác hoặc một thành phần của chất xúc tác (dạng kim loại,
oxit, axit, bazơ, muối, các phức chất ...).

2.2 Phân loại phản ứng xúc tác:
 Cơ chế của chất xúc tác:
Xúc tác dương (xúc tác) làm tăng tốc độ phản ứng.
Xúc tác âm (chất ức chế-inhibitor) làm giảm tốc độ phản ứng.
Trong thực tế, chỉ sử dụng chất xúc tác thuận.
 Dấu hiệu về pha trong phản ứng:
Xúc tác đồng thể.(chất xt hòa tan cùng pha với các chất phản ứng.)
Xúc tác dị thể.(xt tiếp xúc).
Xúc tác chuyển pha. Chất xúc tác tạo thuận lợi cho sự dịch chuyển các
tác chất ở khác pha có thể tiếp cận nhau để phản ứng.
 Chất xúc tác có sẵn trong hệ phản ứng hay cho từ bên ngoài vào:
Phản ứng tự xúc tác: Quá trình xúc tác xảy ra bởi chất xt là một trong
các sản phẩm phản ứng.
Phản ứng có dùng xúc tác.
 Bản chất của chất xúc tác:
Xúc tác hóa học.
Xúc tác sinh học (enzym).

2.1 CÁC KHÁI NIỆM CHUNG VỀ XÚC TÁC.
- Để khôi phục hoạt tính ban đầu sau một thời gian sử dụng, chất xúc
tác cần được tái sinh, hoạt hóa lại. Trong một số trường hợp cần bổ
sung thêm xúc tác mới hoặc thay thế hoàn toàn.
 Định nghĩa sau đây phần nào thể hiện đồng thời
tính cơ bản - ứng dụng : Chất xúc tác là chất làm
tăng tốc độ phản ứng nhằm đạt tới trạng thái cân
bằng mà không có sự tiêu tốn đáng kể về lượng
trong suốt quá trình.

2.3. Các tác dụng chính của chất xúc tác
H2(kh) + I2(h) → 2HI(kh)
Qua thực nghiệm, người ta thấy rằng:
 Có xúc tác Au: Ehh = 25 Kcal/mol
 Có xúc tác Pt: Ehh = 14 Kcal/mol
 Không dùng xúc tác: Ehh = 44 Kcal/mol
 Làm tăng tốc độ phản ứng nhưng không làm chuyển dịch trạng thái
cân bằng của phản ứng.
 Làm tăng tốc độ của phản ứng có khả năng xảy ra (có thể hết sức
chậm) chứ không thể gây nên được phản ứng.

2.4. Các đặc tính của chất xúc tác
 Tính chọn lọc .( Độ chọn lọc)
 Hoạt độ của xúc tác.
 Phân biệt độ lựa chọn và hiệu suất.
 Bảo toàn thành phần hoá học, bảo toàn lượng chất
 Làm giảm năng lượng hoạt hoá (Ehh).
 Ảnh hưởng của điều kiện bên ngoài lên sự xúc tác.
 Đặc trưng nhiệt động học xúc tác
 Đặc trưng động học xúc tác

2.4.1.Tính chọn lọc .( Độ chọn lọc)
 Độ chọn lọc của xúc tác: là tỉ số tốc độ tạo sản phẩm so với tổng tốc
độ biến đổi trên cơ sở chất tham gia phản ứng theo các hướng khác
nhau.
Độ lựa chọn tích phân:
Ik = Gspchính / (Gspchính + Gspphụ)

2.4.2.Hoạt độ của xúc tác.
Hoạt độ của xúc tác được đo bằng sự biến đổi lượng chất đầu tham
gia phản ứng ( hoặc lượng sản phẩm tạo thành)trong một đơn vị thời
gian và trên một đơn vị của lượng chất xúc tác.
 Hoạt độ của chất xúc tác rắn tăng khi làm tăng hoạt tính cho mỗi đơn
vị bề mặt.
 Hoạt độ thường bị thay đổi trong quá trình phản ứng.

Phân biệt độ lựa chọn và hiệu suất.
 Hiệu suất: là lượng sản phẩm tạo thành tính trên một lượng
nguyên liệu(tác chất) nạp vào ban đầu sau một chu trình vận hành
của hệ thống phản ứng.
(Trong một chu trình vận hành, đôi khi có sự quay vòng lại các tác nhân
phản ứng hoặc sản phẩm trung gian, ngay sau khi được tách khỏi sản
phẩm chính).
Hiệu suất thường được đo bằng % tl (đôi khi bằng % tt, nếu sản phẩm là
khí).
Hiệu suất có thể lớn hơn 100% tt nếu SP có tỉ trọng < NL.

 Lưu ý:
 Chất xt có thể sử dụng cho mục đích làm tăng hoạt độ hoặc độ lựa
chọn, đôi khi cả 2 mục đích.Trong trường hợp có sự đa dạng về sản
phẩm thì yếu tố độ lựa chọn trở nên quan trọng hơn.
 Hoạt tính xt có thể được tăng lên khi làm tăng nhiệt độ. Tuy nhiên t
tăng cao dễ dẫn đến: rút ngắn thời gian sống của xt, hoặc tăng thêm
số lượng các phản ứng(t,xt) không mong muốn. T cao sẽ làm giảm
độ chuyển hóa cực đại của các quá trình mang tính tỏa nhiệt do
không thuận lợi về mặt nhiệt động học.

2.4.3Bảo toàn thành phần hoá học, bảo toàn lượng
chất
Chất xúc tác không bị thay đổi về phương diện hoá học cũng như về
lượng (một số trường hợp, chất xúc tác có thể bị thay đổi về tính chất
vật lý).

2.4.4.Làm giảm năng lượng hoạt hoá (Ehh).
Tốc độ phản ứng tăng là do chất xác tác hướng phản ứng tiến hành theo
con đường mới có năng lượng hoạt hóa nhỏ hơn
k= k0e-E/RT
phương trình Arrhenius
 Phản ứng xúc tác đồng thể: k0 đặc trưng cho
 tần số va chạm của phân tử
 entropy họat hóa
 sự định hướng của va chạm
 Phản ứng xúc tác dị thể: k0 đặc trưng cho
 entropy hoạt hóa
 số lượng các trung tâm họat động dẫn đến phản ứng
)(. CfkW =
RTE
ekk /
0. −
=

Năng lượng hoạt hóa
A + B  D
A + B  AB≠
AB≠
 D
A + [K] A[K]≠
A[K]≠
+ B  AB[K]≠
AB[K]≠
 D + [K]

)(. CfkW =
RTExt
RTE
RTE
xtxt
e
k
k
e
e
k
k
k
k xt
/
0
,0
/
/
0
,0 ∆
−
−
×=×=
∆E = E – Ext
RTE
ekk /
0. −
=
RTE
xtxt
xt
ekk /
,0 . −
=
Năng lượng hoạt hóa

Không xúc tác: A + B→AB≠
AB≠
→D có k = k0e-E/RT
Khi có xúc tác (theo thuyết hợp chất trung gian):
A + [K]↔ A[K]≠
A[K]≠
+ B → AB[K]≠
AB[K]≠
→ [K] + D có kxt = k0xte-Ext/RT
So sánh các hằng số tốc độ phản ứng:
Nếu giả thiết k0xt = k0 thì hằng số tốc độ phản ứng thực tế lớn
hơn khi không xúc tác một giá trị là e∆E/RT
lần, trong đó ∆E = E – Ext
/
0, 0, /
/
0 0
.
.
.
xtE RT
xt xt E RTxt
E RT
k e kk
e
k k e k
−
∆
−
= =

Thực nghiệm cho thấy:
 Nếu không có CXT  phản
ứng có năng lượng hoạt hóa
Ea = 44 Kcal/mol
 CXT: Au
 Ea = 25 Kcal/mol
 CXT: Pt
 Ea = 14 Kcal/mol

Nhiệt độ.
Mỗi chất xúc tác có một khoảng nhiệt độ xác định mà khi
đó nó biểu hiện tác dụng tối ưu gọi là “nhiệt độ thích hợp”
(xác định thông qua thực nghiệm).
Áp suất và nồng độ.
Sự liên quan giữa áp suất (nồng độ) với hằng số cân bằng
phản ứng về mặt nhiệt động học.
Dung môi.
 Độ nhớt.
 Độ hoà tan của các khí vào dung môi.
 Hằng số điện môi, độ axit và baz.
 Sự hình thành phức, sự liên hợp và sự solvat hóa.
Ảnh hưởng của điều kiện bên ngoài lên sự xúc tác.

Tốc độ thể tích và thời gian lưu.
Tốc độ thể tích là tỉ số giữa thể tích khí chạy qua chất xúc tác
trong thời gian một giờ và thể tích chất xúc tác: Vr = Vkhí/giờ/Vxt
Thời gian lưu giữ chất phản ứng trên bề mặt chất xúc tác tỉ lệ
nghịch với tốc độ thể tích (Vr): tr≈ 1/Vr
Hiệu suất thể tích - thời gian: tỉ số giữa lượng sản phẩm phản
ứng trong thời gian một giờ trên một đơn vị thể tích chất xúc tác.
Ảnh hưởng của điều kiện bên ngoài lên sự xúc tác.

2.4.5 Đặc trưng nhiệt động học của phản ứng xúc tác
Xúc tác chỉ có tác dụng trong phạm vi nhiệt động cho phép.
1. A = B (không xúc tác)
2. A + xt = Axt (có xúc tác)
Axt = B + xt
A = B
Điều kiện nhiệt động học để 1 phản ứng bất kỳ xảy ra ∆∆G <0G <0
∆G của hai loại phản ứng trên như nhau do trạng thái đầu và cuối như
nhau.
 ∆∆G = -RTlnKcb = constG = -RTlnKcb = const
 Kcb = k/k’Kcb = k/k’
 (k, k’: hằng số tốc độ phản ứng thuận và nghịch tương ứng)(k, k’: hằng số tốc độ phản ứng thuận và nghịch tương ứng)

2.4.5 Đặc trưng nhiệt động học của phản ứng xúc
tác
Phản ứng thuận nghịch: CXT
- không làm thay đổi mức độ cân bằng - làm cho phản ứng mau
đạt tới trạng thái cân bằng
- làm tăng vận tốc phản ứng - tăng vận tốc phản ứng thuận bao
nhiêu lần thì cũng làm tăng vận tốc phản ứng nghịch lên bấy
nhiêu lần
XT không bao giờ có thể thay đổi điều kiện nhiệt động học
của qtrình. Nó chỉ có thể tác động trong phạm vi mà nhiệt
động học cho phép.

2.5.Phản ứng xúc tác đồng thể
 Đặc trưng của pứ xt đồng thể:
 KN: Xt đồng thể là chất xt cùng pha với các chất
tham gia phản ứng.
 Pứ xt đồng thể chỉ xảy ra trong pha khí và pha
lỏng, không có xt đồng thể trong pha rắn.

Cơ chế phản ứng xúc tác đồng thể
 Phản ứng xúc tác đồng thể trong pha khí.
Lấy phản ứng oxy hoá SO2 với xúc tác NO làm thí dụ:
2SO2 + O2 → 2SO3
Sơ đồ đơn giản của phản ứng như sau:
2NO + O2 → 2NO2
2SO2 + 2NO2 → 2SO3 + 2NO
2SO2 + O2 → 2SO3
Phản ứng này được áp dụng trong phương pháp dùng
phòng và tháp để sản xuất axit sunfuric trong công
nghiệp.
 Phản ứng xúc tác đồng thể trong pha lỏng.

 Phản ứng xúc tác đồng thể trong pha lỏng.
Lấy phản ứng oxy hoá ion thiosunfat bằng H2O2 với xúc tác là
ion I-
làm thí dụ:
2S2O3
2-
+ H2O2 + 2H+
→ S4O6
2-
+ 2H2O
Phản ứng xảy ra theo 3 giai đoạn và tạo thành 2 hợp chất trung
gian là IO-
và I2 theo cơ chế sau:
H2O2+ I-
→ IO-
+ H2O
I-
+ IO-
+ 2H+
→ I2 + H2O
I2 + 2S2O3
2-
→ S4O6
2-
+ 2I-
2S2O3
2-
+ H2O2 → S4O6
2-
+ 2H2O

Nét đặc trưng của phản ứng xúc tác đồng thể.
 Phản ứng xúc tác axit – baz (axit và baz có tác dụng xúc tác).
 Phản ứng xúc tác oxy hóa - khử (xúc tác là các hợp chất của các
kim loại có hóa trị biến đổi).
 Phản ứng xúc tác phức (xúc tác là các phức chất của kim loại
chuyển tiếp).
 Phản ứng xúc tác đồng thể trong pha khí được xúc tác bởi các
khí hoạt động hóa học như NO2, Br2…

Nội dung thuyết Hợp chất trung gian
 Xúc tác tác dụng với chất phản ứng tạo hợp
chất hợp chất trung gian không bền.
 Sự tạo thành hợp chất trung gian là quá trình
thuận nghịch xảy ra nhanh.
 Hợp chất trung gian không bền, phân hủy thành
sản phẩm và chất xúc tác. Tốc độ của quá trình
tỉ lệ với nồng độ sản phẩm trung gian.

Thuyết hợp chất trung gian
 Chất xúc tác tương tác với chất tham gia phản
ứng hình thành sản phẩm trung gian kém bền.
 Sự hình thành sản phẩm trung gian là phản ứng
thuận nghịch diễn ra nhanh.
 Sản phẩm trung gian phân hủy chậm, không
thuận nghịch hình thành sản phẩm cuối giải
phóng ra chất xúc tác.

 Tốc độ chung của phản ứng tỉ lệ với nồng độ của
sản phẩm trung gian chứ không tỉ lệ với nồng độ
chất phản ứng.
 Nồng độ chất xúc tác ở trạng thái tự do nằm cân
bằng với nồng độ sản phẩm trung gian.

Thuyết hợp chất trung
gian
 Có thể có nhiều chất phản ứng cũng như nhiều
chất xúc tác đồng thời tham gia hình thành một
sản phẩm trung gian. Các chất xúc tác tương tác
như hỗn hợp xúc tác.
 Một chất xúc tác có thể tạo với chất phản ứng
đồng thời nhiều sản phẩm trung gian.

 Khi tác dụng đồng thời nhiều chất xúc tác, tốc độ
chung của phản ứng bằng tổng tốc độ của các
phản ứng thành phần.
 Chất liên hợp chủ yếu là ion H+
và OH-
cũng có
thể tham gia vào sự hình thành hợp chất trung
gian.
 Chất liên hợp tham gia hình thành hợp chất
trung gian, làm thay đổi độ bền và tốc độ phân
hủy.

Phản ứng xúc tác đồng thể với xúc tác axit-bazơ
 1.ĐN:Theo Bronsted-
Lowry:
 Axit là chất cho proton.
 Dung dịch axit trong nước là
hệ hai cặp tồn tại song song
axit-bazơ như:

 Bazơ là chất nhận proton.
 Bazơ trong dung dịch nước
cũng tồn tại hai cặp axit-bazơ
như
bazoaxitbazoaxit
AOHOHAH −+
+=+ 32
bazoaxitaxitbazo
OHNHOHNH −+
+=+ 423

 Theo Lewis:
 Axit là chất có khả năng dùng cặp điện tử tự
do của phân tử khác để tạo ra lớp vỏ điện tử
bền.
 Bazơ là chất có cặp điện tử tự do có khả
năng dùng để tạo phân tử bền. Vậy axit-bazơ
Lewis thuộc loại không chứa proton.
 Tất cả cân bằng đều liên hệ đến việc sử dụng
cặp điện tử tự do của phân tử khác, hay góp
chung với phân tử khác.

 Mối quan hệ đến proton được thiết lập theo lý thuyết
của Lewis là do có sự tồn tại cặp điện tử không cặp
đôi.
 Ở đây cặp điện tử của H2O và NH3 được dùng để
tạo phân tử bền.
H3O+
+ O H- H2O + O HH
H3O+
+
N H
H
H
H2O + N H
H
H
H
+
axit
axit bazo
bazo

 Khi SO3 tác dụng với H2O, thì nước là bazo
vì có điện tử tự do, còn SO3 sử dụng trên
nên là axit.
O S
O
O
+ OO S
O
O
H
H
+ HOH OHO S
O
O
-
+ O
H
H
H
+
axit bazo
O
H
H
+ HOH OHO S
O
O
2-
+ O
H
H
H
+

2. PHÂN LOẠI
 Dựa vào bản chất của các chất xúc tác, người ta phân
chúng thành các loại xúc tác axit-bazơ sau:
 Xúc tác axit đặc trưng
 Xúc tác axit tổng quát (hoạt hóa đối chất nhờ chất cho proton
bất kỳ, trừ H3O+), tức là tác dụng bởi xúc tác axit Bronsted.
 Xúc tác electrofin khi chất xúc tác là axit Lewis.
 Xúc tác nucleofin khi chất xúc tác là bazo Lewis.

Động học thuyết hợp
chất trung gian
 Nếu cân bằng chuyển về phía tạo chất đầu, tức
là Kc[A]n
<< 1 thì phương trình tốc độ có dạng
sau:
 Tức là phản ứng có bậc n
n[A]
. .[A] [K]
dt
phhuy c
d
k K− =

chất trung gian
 Phản ứng lưỡng phân tử
1
2
3
4
*
*
( )
( )
k
k
k
k
A K AK
AK B AKB
AKB X Y K
→+ ¬ 
+ →
→ + +

chất trung gian
 Ta sử dụng qui luật nồng độ dừng cho trường
hợp này
Từ hệ phương trình trên ta suy ra
1 2 3
*
*
3 4
[AK]
.[A][K]-k .[AK]-k .[AK][B]=0
d[(AKB) ]
.[AK][B]-k .[(AKB) ]=0
dt
d
k
dt
k
=
=

Động học thuyết hợp chất trung gian
Nếu k2>>k3[B] thì k2+k3[B]≈k2
* 1 3
4 2 3
* 1 3
4
2 3
k [A][B]
[(AKB) ]= [K]
k ( [B]
k [A][B]d[A]
- [(AKB) ]= [K]
dt [B]
k
k k
k
k
k k
+
=
+
1 3
2
[A]
[K][A][B]
dt
k kd
k
− =

Tốc độ phản ứng xúc tác đồng thể
tỉ lệ thuận với nồng độ CXT
k2>> k3 k2 << k3
[ ][ ][ ]
[ ]
1 3
2 3
k k A Bd D
d t k k B
=
+
[K]
[ ][ ][ ][ ] 1 3
2
k k A B Kd D
d t k
=
[ ]
[ ][ ]1
d D
k A K
d t
=
chaát trung gian kieåu Arrhenius chaát trung gian kieåu Van t' Hoff
A + [K] A[K]≠ A[K]≠ + B AB[K]≠ AB[K]≠ D + [K]
k1
k2
k3
k4

Chất kích động
 KN:Chất kích động là chất mà bản thân nó không có tác
dụng xt, không làm tăng tốc độ phản ứng, nhưng nhờ có
nó mà chất xúc tác có thể phát huy tối đa khả năng xúc
tác của mình.
 Tác dụng:
 Khi cho vào một lượng rất nhỏ CKĐ có thể tăng hoạt tính
xt lên hàng trăm, hàng ngàn lần.
 Lượng CKĐ tối ưu cho mỗi xt khác nhau thì khác nhau.
 CKĐ làm giảm điều kiện khắc nghiệt của pứ.
 CKĐ làm tăng độ bền của xt: tăng độ bền cơ học, tăng
độ bền nhiệt, tăng độ bền hóa học, giảm ngộ độc xt.

 Phân loại chất kích động:
 Chất xúc tiến kết cấu hoặc hình học :đưa vào làm giảm
sự dính kết của các vi tinh thể chất xúc tác, không cho
chúng tụ lại với nhau thành các tinh thể lớn, từ đó giúp
làm tăng bề mặt hoạt động của chất xúc tác
 Chất xúc tiến điện tử hoặc cấu trúc : là chất mà làm thay
đổi thành phần hóa học của xúc tác, thay đổi đặc trưng
điện tử hoặc làm bền cấu trúc, làm thay đổi bản chất các
trung tâm hoạt động của xúc tác.
 Chất xúc tiến chống ngộ độc:Bảo vệ xúc tác chống lại sự
đầu độc bởi tạp chất hoặc bởi phản ứng phụ.

Chất độc xt:
 Chất độc xt là chất làm giảm hoạt tính xt.
 Vd: Các halogen tự do, thủy ngân, các hợp chất có nhiều
hóa trị.
 Các hiện tượng ngộ độc:
 Ngộ độc do chính bản thân xt mang vào
 Ngộ độc do phản ứng mang vào
 Ngộ độc do các chất sinh ra trong quá trình pứ.
 Ngộ độc có lợi.
 Phân loại đầu độc:
 Đầu độc thực:
 Do tương tác của chất độc và chất xt( đđ hóa học) hoặc
do hấp phụ đặc trưng lên chất xt(đđ hấp phụ)

 Đầu độc thực có tính thuận nghịch và tính chọn lọc.
 Tính thuận nghịch: Đđ thuận nghịch và Đđ không thuận nghịch
 Đầu độc không thuận nghịch: Các chất độc cần được loại trừ ngay
trong quá trình điều chế xt, hoặc quá trình làm sạch nguyên liệu pứ.
 Đầu độc có tính chất chọn lọc: Nhờ đó có thể làm tăng độ lựa chọn
của chất xt.
 Đầu độc do che phủ: chỉ che lấp các trung tâm hoạt động, không xảy
ra tương tác hóa học hoặc HP đặc trưng.
 Đầu độc bởi che phủ thường là qt thuận nghịch. Bề mặt và hoạt tính
xt có thể khôi phục lại bằng quá trình tái sinh xt.
 Tóm lại: Vấn đề giảm được sự ngộ độc xt là quan trọng để làm tăng
hiệu suất pứ, tăng thời gian làm việc của xt.

 Sự biến tính: Là hiện tượng mà 1 chất, phụ thuộc vào t,
có thể đóng vai trò chất độc hoặc chất xúc tiến( do có
thể làm thay đổi cả kok và Ek của một thành phần xác định
chất xt k)
 Hiệu ứng bù trừ: Là hiệu ứng làm thay đổi đồng thời kok và
Ek nhưng theo hướng bù trừ để cuối cùng đạt kết quả kok
(hằng số tốc độ phản ứng) không thay đổi.
 Trong thực tế CN vai trò các chất đầu độc, chất xúc tiến,
biến tính có ý nghĩa quan trọng vì chỉ với một lượng nhỏ
cũng làm gây ảnh hưởng lớn đến quá trình xt ( bao gồm
cả chất xt và các tác chất).

1.Phản ứng xúc tác dị thể
1. ĐN: pứ xt dị thể - khi chất xt và các chất phản ứng có trạng thái
khác nhau.
 Phổ biến nhất là dạng xt rắn tiếp xúc với pha lỏng hoặc pha khí
 Các tâm hoạt động nằm trên bề mặt chất rắn.
2.Ưu điểm xt dị thể:
 Dễ dàng tách sphẩm pứ ra khỏi chất xt
 Tính lựa chọn cao
 Được ứng dụng rộng rãi.
 Năng lượng hoạt hóa nhỏ
 Tiến hành liên tục, năng suất thiết bị cao, dễ tự động hóa.
 Thu hồi xtác dễ.

2.Một số đặc điểm cơ bản của quá trình xt dị thể:
1. Tính đặc thù: Hoạt tính xt không phải là một tính chất vạn năng của một chất nào đó
mà chỉ có thể được xem xét đối với từng phản ứng nhất định.
 Vd: các chất xt sinh học-các enzim, chỉ xt cho chuyển hóa những hợp chất có cấu
tạo giống nhau hoặc cho chuyển hóa của một trong số các đồng phân của các hợp
chất đó.
2. Tính đa năng:
 Một chất có thể đóng vai trò xt cho nhiều phản ứng khác nhau.
 Vd: aluminosilicat có thể hoạt động xt cho một loạt các qtrình như cracking, đồng
phân hóa, bất cân đối hóa, đehiđrat hóa rượu…. Xt Pt rất hoạt động trong các phản
ứng reforming, đehiđro hóa, …..
3. Tính đa dạng:
 Thành phần hóa học của các chất rất đa dạng:
 Rất nhiều các nguyên tố trong bảng hệ thống tuần hoàn có thể là chất xt hoặc tham
gia vào thành phần chất xt.
 Chất xt có thể ở dạng nguyên tố, dạng hợp chất( các oxit, hợp kim, sunfua.,,
4. Tính không thay đổi trạng thái nhiệt động:
 Xt không tự gây ra phản ứng , không làm dịch chuyển cân bằng mà chỉ có tác dụng
rút ngắn thời gian đạt cân bằng

5. Tính chất nhiều giai đoạn:

5. Tính chất nhiều giai đoạn:
 Thường chia làm 5 giai đoạn: chuyển chất đến bề mặt, hấp phụ hoạt
hóa trên bề mặt, phản ứng trên bề mặt, giải hấp phụ sản phẩm,
chuyển sản phẩm ra khỏi bề mặt
 Các giai đoạn hấp phụ chất, phản ứng bề mặt, giải hấp phụ có bản
chất hóa học và xem như các giai đoạn tạo nên phản ứng xt.
 Giai đoạn đầu( chuyển chất đến bề mặt) và giai đoạn cuối(chuyển
sphẩm ra khỏi bề mặt ) không liên quan đến biến đổi hóa học, là quá
trình khuếch tán, quá trình chuyển khối.
 Trong một số trường hợp, nếu giai đoạn đầu và cuối là chậm hơn so
với các giai đoạn chính của pứ hóa học thì tốc độ của qtrình xt được
quyết định bởi tốc độ khuếch tán hay chuyển chất.
 Tốc độ toàn quá trình bị khống chế bởi tốc độ giai đoạn chậm nhất
gọi là giai đoạn quyết định tốc độ.

Chất xúc tác dị thể

Pha hoạt động:

Các tính chất của pha hoạt động:
 Hoạt tính xúc tác: hoạt tính động học và hoạt
tính thực nghiệm.
Hoạt tính động học: xđ dựa vào pt tốc độ phản ứng
 Trung tâm hoạt động: Là những trung tâm có
hóa trị tự do lớn nên có thể hấp phụ chất phản
ứng và tiến hành phản ứng.

Thuyết Dankov
 Một phân tử bị hấp phụ lên bề mặt cần phải có nhiều
TTHĐ cùng một lúc tác động vào thì khi đó mới kéo dãn
được mối nối các phân tử bị hấp phụ và tạo thành
HCTG, khi đó phân tử mới có khả năng pứ với các phân
tử bị hấp phụ khác

 Vị trí nào càng có nhiều mặt lõm thì càng có
nhiều liên kết với chất phản ứng và khả năng
hấp phụ dẫn đến pứ càng cao
 Vị trí hoạt động mạnh hay yếu tùy thuộc vào
từng loại pứ.

CHƯƠNG 3 : HẤP PHỤ

1. Định nghĩa
Hiện tượng hấp phụ là gia tăng nồng độ
một số chất nhất định( khí, lỏng) trên bề mặt
chất xt so với trong thể tích .
Chất khí hay hơi được gọi là chất bị hấp
phụ, chất rắn xốp dùng để hút khí hay hơi
gọi là chất hấp phụ và những khí không bị
hấp phụ gọi là khí trơ.
Bản chất quá trình hấp phụ: Là sự
tương tác giữa cá phân tử với bề mặt xúc
tác. Sự tương tác này đóng vai trò chủ yếu
trong các quá trình xt dị thể.

2. Phân biệt hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học
 Nhiệt hấp phụ
 Lực hấp phụ
 Sự chọn lọc hấp phụ
 Lượng chất bị hấp phụ
 Tốc độ hấp phụ
 Sự phụ thuộc của nhiệt độ
 Trạng thái chất bị hấp phụ
 Tính chất của các mối nối hấp phụ
 Tính thuận nghịch của hấp phụ

 Quá trình hấp phụ có ý nghĩa đặc biệt trong phản ứng
xúc tác dị thể.
 Trong quá trình hấp phụ có toả ra một nhiệt lượng,
gọi là nhiệt hấp phụ (λ hoặc q Kcal/mol). Bề mặt càng
lớn tức độ xốp của xúc tác càng cao thì nhiệt hấp phụ toả
ra càng lớn.
Nhiệt hấp phụ

Nhiệt hấp phụ
 Trong quá trình hấp phụ, năng lượng tự do bề mặt của hệ
giảm, nghĩa là ∆G < 0. Đồng thời độ hỗn độn của hệ giảm(do
các tiểu phân của các chất bị hấp phụ trên bề mặt chất hấp
phụ được sắp xếp một cách có trật tự) nghĩa là ∆S < 0. Do đó
từ phương trình năng lượng của công thức GIBBS(Thế đẳng
áp đẳng tích).
 ∆G = ∆H – T.∆S < 0.
 Từ đó suy ra: ∆H < 0.
 Nghĩa là quá trình hấp phụ là quá trình tỏa nhiệt. Điều này
hoàn toàn phù hợp với thực nghiệm. Hiệu ứng nhiệt của quá
trình hấp phụ được gọi là nhiệt hấp phụ.
81

Nhiệt hấp phụ
 HPVL và HPHH đều toả nhiệt
 Nhiệt toả ra do HPVL nhỏ khoảng từ 0 – 5 Kcal/mol.
 Nhiệt toả ra do HPHH khá lớn khoảng từ 10 – hàng trăm
Kcal/mol (tương đương nhiệt phản ứng)..

Lực hấp phụ
1.Hấp phụ vật lý:
HPVL do lực Van-der waals gây ra gồm các lực:
Tương tác phân tử
Lực tương tác tĩnh điện.
2.Hấp phụ hóa học:
Trong HPHH lực tương tác giữa chất hấp phụ và chất bị
hấp phụ là lực tương tác hoá học

HPHH:
 Bề mặt vật rắn không bao giờ bằng phẳng lý tưởng mà có các vết nứt
gãy, hoặc tạo ra các bước nhảy hoặc chỗ lồi lõm
 tạo ra các hoá trị tự do trên bề
Bề mặt tinh thể Bề mặt vật rắn
Lực hấp phụ

Lực hấp phụ
Hấp phụ hóa học
 Sự không cân bằng lực ở các nguyên tử chất rắn kim loại
 Sự không cân bằng lực ở nguyên tử trên bề mặt chất rắn oxit

Lực hấp phụ
 Lực tương tác hoá học trong HPHH bền vững
hơn rất nhiều so với HPVL.
 Cấu trúc điện tử của phân tử bị hấp phụ trong
HPHH biến đổi sâu do liên kết hoá học hình
thành.

Sự chọn lọc hấp phụ
 HPHH có tính chất chọn lọc cao, phụ thuộc vào
tính chất bề mặt chất rắn và tính chất của chất bị
hấp phụ .
 HPVL không có sự chọn lọc, tất cả các bề mặt
chất rắn đều có tính chất hấp phụ lý học.

Số lượng chất bị hấp phụ
 HPHH xảy ra rất ít, không hơn một lớp trên bề mặt xúc
tác (đơn lớp).
 HPVL lên bề mặt xúc tác đơn lớp hay đa lớp phụ thuộc
vào bản chất hệ hấp phụ, nhưng thường xảy ra đa lớp,
nhất là khi áp suất cân bằng gần với áp suất bão hoà
(P/Ps ≈ 1).

Số lượng chất bị hấp phụ
 Khi áp suất P còn nhỏ (P/Ps ≈ 0,1) xảy ra hiện tượng hấp phụ đơn lớp.
Khi áp suất tăng lên sẽ xảy ra hấp phụ đa lớp
Sự phụ thuộc lượng chất bị hấp phụ vào P/Ps

Tốc độ hấp phụ
 Tốc độ hấp phụ vật lý thường nhanh. Còn tốc độ hấp phụ hoá học
thường xảy chậm do sự khác biệt về năng lượng hấp phụ.
 Khi xét về tốc độ hấp phụ cần chú ý đến ảnh hưởng của tốc độ
khuếch tán, nhất là đối với vật liệu có mao quản, vì trong mao quản
tốc độ khuếch tán có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình hấp phụ.
 Tốc độ của quá trình hấp phụ hoá học được xác định theo phương
trình
Khp = ko.Z.e-Ec/RT

Sự phụ thuộc của nhiệt độ
 Nhiệt độ tăng cả hai quá trình HPVL và HPHH đều giảm.
 HPVL tiến hành ở nhiệt độ thấp (-1930
C– 250
C).
 HPHH tiến hành ở nhiệt độ cao hơn (35 – 4000
C).
 Nhiệt độ tối ưu của quá trình HPHH phụ thuộc vào cặp chất hấp phụ và chất bị
hấp phụ.
Ví dụ: O2 hấp phụ trên Pt và H2 hấp phụ trên Cu. Ta có 2 đường biểu diễn

Trạng thái chất bị hấp phụ
 HPVL không làm thay đổi trạng thái chất bị hấp phụ, vẫn giữ nguyên
trạng thái hoá học ban đầu của nó.
 HPHH xảy ra làm thay đổi trạng thái ban đầu của chất bị hấp phụ.
 Chất bị hấp phụ có thể bị phân ly trên bề mặt chất bị hấp phụ
H2 + 2Me → 2MeH
CnH2n + 2 + 2Me → CnH2n + 1Me + MeH
 Chất bị hấp phụ không bị phân ly

Tính chất của các mối nối hấp phụ
 HPHH tạo thành mối nối bền vững và tính chất gần giống như mối
nối hóa học.
 Chúng có thể là mối nối hóa trị, ion, đồng hóa trị...
 Có sự di chuyển điện tử giữa chất bị hấp phụ và chất hấp phụ,
tức là có tác dụng điện tử phần tử hấp phụ và bề mặt chất rắn.
 HPVL không hình thành mối nối.
 Sự tương tác giữa phân tử bị hấp phụ với các electron của chất
rắn rất yếu.
 Giữa chất rắn và phân tử bị hấp phụ được coi như là 2 hệ thống,
không phải là một hợp chất thống nhất.

Tính thuận nghịch của hấp phụ
 Sự giải hấp: Hiện tượng ngược lại với quá trình hấp phụ
( xảy ra khi giảm áp suất chất bị hấp phụ hoặc tăng nhiệt
độ)
 Quá trình hấp phụ (vật lý hoặc hóa học) thuận nghịch :
nếu khi giải hấp chất bị hấp phụ được giải phóng ở dạng
ban đầu như trước khi hấp phụ.
 HPHH không thuận nghịch: Nếu liên kết giữa chất HP và
chất bị HP tương đối bền, qtrình giải hấp có thể dẫn đến
sự giải phóng vào thể tích những nguyên tử chất HP gắn
kết với chất bị hấp phụ.

 HPVL bao giờ cũng là thuận nghịch: hấp phụ ↔
nhả hấp phụ
 HPHH không phải bao giờ cũng là quá trình
thuận nghịch.
 Tuỳ theo đặc tính mối nối liên kết hóa học mà
tính chất thuận nghịch ở quá trình hấp phụ khác
nhau.
 Có những quá trình HPHH khá bền vững, tạo
thành các hợp chất hóa học, Ví dụ như sự hấp
phụ Oxy lên kim loại tạo Oxyt kim loại, hoặc khi
hấp phụ lên than cho CO2, CO

 Trạng thái HPVL chuyển sang HPHH
HPVL có thể là giai đoạn ban đầu của quá trình HPHH về tổng thể

3.Định luật HPHH- Các pt biểu diễn HPHH
Hấp phụ đẳng nhiệt của langmuir.
 Trong quá trình hấp phụ những phân tử khí bị hấp phụ sẽ ở lại trên bề mặt
hạt xúc tác trong một thời gian nhất định để tiếp nhận năng lượng và thực
hiện quá trình nhả hấp phụ. Quá trình hấp phụ và quá trình nhả hấp phụ xảy
ra đồng thời cho đến khi hạt phản ứng đạt được trạng thái cân bằng.
 Để thiết lập được phương trình động học cho quá trình hấp phụ, Langmuir
đã đưa ra một số điều kiện sau(thuyết hấp phụ đẳng nhiệt của langmuir).
 Tất cả các tâm hoạt hóa đều có tính chất như nhau.
 Số tâm hoạt hóa không thay đổi theo thời gian.
 Mỗi tâm hoạt hóa chỉ có thể hấp phụ một phân tử bị hấp phụ.
 Giữa các phân tử bị hấp phụ không có tác động qua lại.

ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH HẤP PHỤ LÝ TƯỞNG
 Động học quá trình hấp phụ được đặc trưng bởi tốc độ
quá trình hấp phụ và giải hấp
 Phương trình Langmuir mô tả cân bằng hấp phụ trên
bề mặt phẳng, được thiết lập bằng phương pháp lý
thuyết và được xây dựng trên các quan điểm về hấp
phụ lý tưởng

Hấp phụ lý tưởng
 Các tâm hấp phụ (HP) có mức năng lượng như nhau
 Nhiệt HP không đổi theo gian: Q = const
 Các phân tử đã được HP không tương tác với nhau
 Mỗi trung tâm hoạt động chỉ HP 1 phân tử
 Trong quá trình HP và nhả hấp số tâm HP không đổi

2.2 Hấp phụ đơn chất không phân ly
A + R ↔ AR
 Vận tốc hấp phụ: vh
A
= kh . PA .(1 - θA)
 Vận tốc nhả hấp phụ : vn
A
= kn . θA
 Trong đó:
 kh số vận tốc hấp phụ
 kn: hằng số vận tốc nhả hấp phụ
 PA: áp suất riêng phần của A
 θA: bề mặt bị chiếm bởi A

 Ở trạng thái cân bằng: vh= vn

 θ /(1 - θ)= kP
.
1
K P
KP
θ =
+

So sánh hấp phụ phân ly và không phân ly
Đường đẳng nhiệt hấp phụ khi bị
phân ly với giá trị b khác nhau
Đường đẳng nhiệt hấp phụ khi không
phân ly với giá trị b khác nhau

Khi phân tử bị phân ly
 Có dạng:
 Khi đó độ bao phủ bề mặt
được xác định:
( )
( ) n
ii
n
ii
i
PK
PK
/1
/1
.1
.
+
=θ
nAAn
.
1
K P
KP
θ =
+

CHƯƠNG 3 : ĐẶC TRƯNG XÚC TÁC
BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ

3.1 Khái niệm về cấu trúc xúc tác rắn xốp
3.2 Đường đẳng nhiệt hấp phụ
3.3 Các phương trình đẳng nhiệt hấp phụ

Các
lỗ
xốp
Mao
quản

 Bề mặt riêng của vật liệu (Sr); là tổng diện tích bề mặt trên một gam chất hấp phụ
(m2
/g). Đối với chất không có lỗ xốp thì bề mặt riêng khoảng vài chục m2
/g. Đối với
chất có lỗ xốp và mao mạch thì nó khoảng hàng ngàn m2
/g.
 Thể tích lỗ xốp riêng; là khoảng không gian rổng tính cho một đơn vị khối lượng
(m3
/g)
 Phân bố kích thước mao quản
 Hình dáng mao quản: mao quản hình trụ, hình cầu, hình khe, hình cổ chai v.v…
Phương pháp hấp phụ là công cụ để tìm: bề mặt riêng, phân bố lổ xốp, các dạng mao
quản v.v…
 Phân bố kích thước của các mao quản hoặc phân bố lỗ xốp dựa trên những giả thiết về
hình dáng mao quản . Sự phân bố đó được xác định theo sự biến đổi của thể tích hoặc
bề mặt của lỗ xốp với kích thước mao quản

Bảng các đại lượng đặc trưng cấu trúc xốp của một số xúc tác rắn
Xúc tác Bề mặt riêng
(m2
/g)
Thể tích riêng
của mao quản
(cm3
/g)
Đường kính
mao
quản, Ao
Than hoạt tính 500 - 1500 0,6 - 0,8 10 - 20
Silicagel 200 - 600 0,4 15 - 100
Xúc tác Ni cho hydro hóa 200 - 250 0,3 15 - 200
Aluminosilicat xúc tác cho
cracking
300 - 500 0,4 - 0,52 15 - 100
Oxyt Al hoạt tính 150 - 200 0,4 20 - 100
Vanadium trên Ba
-Alumosilicat xt oxy
hóa SO2
8 - 10 0,4 - 0,5 700 - 1000
Xt oxyt Fe tổng hợp NH3
7 - 10 0,3 200 - 1000
Xt oxyt Fe oxy hóa SO2
3 - 5 0,3 - 0,4 2000 - 4000
Xt Cu nóng chảy 0,23 0

Có 2 loại đường hấp phụ:
 Đường đẳng áp hấp phụ: quá trình hấp phụ t giữ P không đổi chỉ thay đổi T,
ta vẽ được đường đẳng áp hấp phụ
x = f(T)P
Dạng này ít có giá trị thực tế nên ít được nghiên cứu
 Đường đẳng nhiệt hấp phụ: quá trình hấp phụ ta giữ T không đổi và chỉ thay
đổi P, ta sẽ xây dựng được đường đẳng nhiệt hấp phụ
x = f(P)T
Khi đó đại lượng x là hàm đồng biến với áp suất cân bằng P

 Khi ta tăng áp suất P  tỷ lệ P/Ps tăng (P là áp suất
cân bằng tại thời điểm t, Ps là áp suất bão hoà của
chất bị hấp phụ).
 Nếu P/Ps tăng từ 0 cho đến 1 thì sự phụ thuộc giữa x
và P/Ps là đường đẳng nhiệt hấp phụ.
 Nếu P/Ps giảm từ 1 cho đến 0 ta có đường đẳng
nhiệt nhả hấp phụ.

Có rất nhiều phương trình mô tả mối quan hệ giữa lượng chất bị hấp phụ (x)
và áp suất cân bằng của pha bị hấp phụ (x - P/Ps).
 Phương trình hấp phụ Henry: mô tả mối quan hệ x-P đơn giản nhất
x = KP
 x- lượng chất bị hấp phụ, hấp phụ trên 1 gam xúc tác (g/g).
 P- áp suất cân bằng của pha bị hấp phụ (Torr, atm).
 K- là hằng số Henry.
Phương trình Henry chỉ đúng ở vùng tuyến tính nhỏ, tức là vùng có độ che
phủ thấp, ta gọi là vùng Henry; không thể áp dụng được khi nồng độ cao, do
thể tích hấp phụ có hạn.

 Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir: mô tả cân
bằng hấp phụ trên bề mặt phẳng, được thiết lập bằng
phương pháp lý thuyết; được xây dựng trên các quan điểm
về hấp phụ lý tưởng.
Các quá trình hấp phụ mà quan hệ giữa 1/θ và 1/P thoả
mãn quan hệ tuyến tính là quá trình hấp phụ tuân theo
phương trình đẳng nhiệt Langmuir.
Từ phương trình trên ta suy ra được bề mặt bị chiếm θ

 Phương trình Langmuir viết dưới dạng tuyến
tính:







=
=
⇒
KV
OA
V
tg
m
m
.
1
1
α
Từ Vm ta xác định được bề mặt riêng của 1g chất hấp phụ:
Sr = Vm.NA.Ao
NA: số avodro (6,023.1023
)
Ao: tiết diện ngang của 1 phân tử hấp phụ

Theo lý thuyết đồ thị giữa
1/θ và 1/P là đường thẳng.
Nhưng từ những số liệu
thực nghiệm cho phương
trình là đường cong. Điều
này chứng tỏ phương trình
không chính xác lắm .

 Những hạn chế của thuyết Langmuir
• Sự hấp phụ có thể xảy ra theo lớp đa phân tử
• Bề mặt chất hấp phụ thường không đồng nhất về năng lượng, tức
các vị trí hấp phụ có nhiệt hấp phụ khác nhau.
• Có thể có tương tác phân tử của chất bị hấp phụ thuộc cùng một
lớp

THUYẾT HẤP PHỤ
ĐA PHÂN TỬ
B.E.T

 Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ BET (Brunauer, Emnet, Teller
năm 1938) là một thành công lớn áp dụng cho hiện tượng hấp phụ đa
lớp.
Giả thiết quan trọng của BET là:
 Các giả thiết của Langmuir cũng được ứng dụng vào BET.
 Các phân tử bị hấp phụ đầu tiên có tương tác với nhau tạo ra lực,
lực này tạo điều kiện cho lớp hấp phụ thứ 2,3...n
 Tốc độ hấp phụ (ra) trên lớp hấp phụ thứ (i), bằng với tốc độ nhả
hấp phụ (ra) của lớp (i + 1).
 Nhiệt hấp phụ từ lớp thứ 2 trở lên đến lớp ngưng tụ là bằng nhau
và bằng nhiệt ngưng tụ

 Phương trình cơ bản của BET là:
Đưa về dạng tuyến tính
V: thể tích chất bị hấp phụ
Vm: thể tích chất bị hấp phụ lớn nhất
Từ đó ta xác định được C và Vm  Sr hấp phụ

Đường đẳng nhiệt hấp phụ và nhả hấp phụ từ đơn lớp sang đa lớp

 Các dạng đường đẳng nhiệt hấp phụ đặc trưng được phân loại bởi IUPAC:
 Các dạng vòng trễ khác nhau cho các loại vật liệu có cấu trúc mao quản
trung bình khác nhau.

 Các phương trình hấp phụ đẳng nhiệt:
 Phương trình BET
Nghiên cứu cấu trúc xốp của VLMQ: Chỉ những vật liệu có cấu trúc vi mao quản và mao
quản trung bình mới thể hiện sự phức tạp trong quá trình hấp phụ và khử hấp phụ . Do
đó chúng ta sẽ đánh giá 2 loại vật liệu này.
 Các phương trình hấp phụ đẳng nhiệt:
 Vật liệu vi mao quản (microporosity):
 Các zeolit, than hoạt tính, vật liệu khoáng sét và nhiều chất mang xúc
tác ... có lỗ xốp bao gồm chủ yếu là các vi mao quản.
 Kích thước của chúng xấp xỉ với kích thước của các phân tử bị hấp
phụ. Do kích thước vi mao quản và quá trình thực hiện ở áp suất
tương đối nhỏ nên không có sự ngưng tụ hay hấp phụ đa lớp trong
mao quản . Do đó khi nhả hấp phụ không có đường trễ.
 Vì vậy phương trình BET không còn đầy đủ giá trị để xác định Sriêng
của vật liệu.
( ) SmmS P
P
CV
C
CV
I
PPV
P
.
.
1
.
−
+=
−

Cấu trúc xốp trong sự xúc tác.
 Cấu trúc xốp (lỗ hổng) là một trong những đặc tính
quan trọng của xúc tác rắn, thường chất xúc tác rắn
có bề mặt riêng rất lớn (hàng trăm m2/g), như than
hoạt tính 500 – 1500 m2/g. Cấu trúc xốp phản ánh
qua hàng loạt các thông số: bán kính mao quản (r),
thể tích mao quản và bề mặt riêng của xúc tác.
 Dựa vào cấu trúc vĩ mô phân thành hai loại chính:
xốp và cấu trúc xốp

Zeolit Than anthraxít Than hoạt tính
Lỗ xốp

 Vật liệu mao quản trung bình (mesoporosity)
 Sự ngưng tụ mao quản và định luật Kelvin
 Đối với VLMQ trung bình, trong quá trình hấp phụ, khi áp suất còn nhỏ
hơn áp suất hơi bão hòa Ps thì có xảy ra hiện tượng chất bị hấp phụ
ngưng tụ.
 Phương trình Kelvin đã xác định mối quan hệ giữa tỷ số P/Ps và rk là
bán kính của giọt lỏng hình thành ở bên trong mao quản.
 Hơn nữa khi khử hấp phụ, sự bay hơi chất lỏng từ mao quản thường
xảy ra ở áp suất thấp hơn Ps. Và do đó đường khử hấp phụ không
trùng với đường hấp phụ . Sự sai khác đó là do áp suất mao quản đã
cản trở sự khử hấp phụ của hơi ngưng đúng như ở áp suất hấp phụ.





 −
=
TRr
Vgf
P
P
k
L
S ..
cos...
ln
θ
 Từ phương trình Kelvin có thể thấy rằng: P/Ps của quá trình thoát hơi
từ mao quản ngưng tụ luôn luôn nhỏ hơn P/Ps của quá trình hấp phụ.

 Sự phân bố kích thước trong VLMQ trung bình
 Phương pháp được ứng dụng nhiều nhất là phương pháp của Barrett,
Joyner và Halenda, gọi tắt là phương pháp BJH. Nó áp dụng cho nhánh
khử hấp phụ trên đường đẳng nhiệt.
 Cơ sở của phương pháp là căn cứ vào phương trình Kelvin với điều kiện
cho rằng, sau khi bay hơi chất lỏng ngưng tụ, chất lỏng còn lưu lại trên
thành mao quản một màng hấp phụ đa lớp có chiều dày “t”. Chiều dày “t”
được xác định theo công thức sau:
 Bán kính của mao quản rp được tính theo biểu thức:
r
L
S
Vx
t
.
=
trr kp +=

Xác định bề mặt riêng của xúc tác.
 Không một quá trình nghiên cứu xúc tác dị thể nào hoàn thành mà không
đánh giá độ xốp của xúc tác, bề mặt riêng và mức phân bố mao quản của
xúc tác. Để đánh giá các đại lượng trên phương pháp tốt nhất là dùng
phương pháp hấp phụ.
 Công thức tính bề mặt riêng của xúc tác : mmr SNnS ..=
 Chất bị hấp phụ thường dùng dưới dạng lỏng - khí. Giá trị Sm của chất bị
hấp phụ không phải là đại lượng tuyệt đối. Hiện nay thường dùng nhất là khí
trơ như N2, Ar, He, Kr...
 Mặt khác cũng cần hết sức thận trọng đối với những trường hợp mà chất bị
hấp phụ có tương tác hóa học với bề mặt chất hấp phụ. Chính vì lý do đó
người ta thường lựa chọn các khí trơ và nhiệt độ thấp để xác định bề mặt
riêng. N2 là chất khí được sử dụng nhiều nhất. Trong một số trường hợp cần
có sự khuếch tán tốt trong các vi mao quản, Ar là ứng cử viên số một, sau
đó là He hoặc H2. Tuy nhiên H2 có thể hấp phụ hóa học, còn He thì khó thao
tác thực nghiệm, do đó việc ứng dụng chúng bị hạn chế.

 Việc ứng dụng phương trình BET để tính bề mặt riêng đã trở thành một
phương pháp tiêu chuẩn trong nghiên cứu VLMQ.
 Từ các số liệu thực nghiệm, xây dựng được biểu đồ mà P/V(Ps-P) phụ
thuộc vào P/Ps sẽ nhận được 1 đoạn thẳng như trên hình vẽ
 Phương trình BET nói chung đều có thể áp dụng để xác định Sr của tất cả
mọi chất rắn trong phạm vi giá trị P/Ps của chất bị hấp phụ = 0,05 ÷ 0,35 và
hằng số C >1.
Xác định độ xốp của xúc tác.
 Để đánh giá độ xốp của xúc tác và chất mang, đặc biệt là xúc tác và chất
mang có độ xốp kém, người ta dùng phương pháp gần đúng. Dùng phương
pháp này có thể đánh giá được “độ xốp mở” bằng sự hấp phụ nước. Độ xốp
mở là đại lượng phần độ xốp so với bề mặt chung

 Lượng hấp phụ nước W tính theo công thức: %100.
0
01
g
gg
W
−
=
 Độ xốp mở được xác định theo công thức: %100.
02
01
gg
gg
B
−
−
=
Xác định độ xốp của xúc tác.
 Sự phân bố mao quản theo kích thước đóng vai trò quan trọng trong quá
trình khuếch tán bên trong của phản ứng hóa học xúc tác. Để xác định phân
bố mao quản xúc tác theo kích thước thì trước hết cần phải xác định kích
thước mao quản của xúc tác.
 Theo phương pháp BJH áp dụng cho nhánh khử hấp phụ trên đường đẳng
nhiệt, ta có công thức: trr k +=
 Trong đó, để xác định rk:
khpS
L
k
P
P
TR
Vgf
r






−
=
ln..
cos... θ

 Hai đồ thị sau đây biểu diễn sự phân bố thể tích mao quản của Al2O3 và
SiO2
 Trường hợp đối với Al2O3 có 2 cực đại tương ứng với đường kính mao
quản là 22 Ao và 41 Ao. Đối với SiO2 có 1 cực đại tương ứng với đường kính
mao quản là 50 Ao.

CHƯƠNG 4: XÚC TÁC CÔNG
NGHIỆP

4.1. Các yêu cầu cơ bản đối với xúc tác vận hành trong
công nghệ.
 1/ Hoạt tính cao, ổn định
 2/ Độ chọn lọc cao .
 3/ Thời gian sống của xúc tác phải dài
 4/ Độ bền hóa, bền cơ, bền nhiệt cao
 5/ Xúc tác phải dễ điều chế và có khả năng tái
sinh được .
 6/ Giá thành hợp lý .
 7/ Xúc tác ít độc với người

4.2. Thành phần xúc tác công nghiệp.
Xúc tác công nghiệp thường bao gồm 2 hoặc
nhiều hợp phần đôi khi rất nhiều hợp phần .
Các vai trò:
 chất hoạt động xúc tác
 chất kích động xúc tác
 chất mang.

Chất mang ( pha nền)
 Là phần mang các pha hoạt động xt và xtiến,
giúp tăng cường tối đa diện tích bề mặt của pha
hoạt tính nhờ bản thân có bề mặt riêng lớn, giúp
quá trình trao đổi nhiệt thuận lợi và tăng độ bền
cơ học cho xt.

Vai trò và tính chất chung của chất mang:
 Một số tính năng vật lý và hoá học quan trọng cần quan tâm khi lựa chọn
chất mang cho xt:
 Có bề mặt riêng thuận lợi nhằm làm tăng diện tích bề mặt pha hoạt
động(bao gồm xt và xtiến), giúp các tiểu phân xt có thể phân tán và cố định
trên đó một cách tốt nhất.
 Có độ xốp cao( gồm kích thước lỗ xốp trung bình và sự phân bố lỗ xốp)
 Giúp quá trình trao đổi nhiệt thuận lợi, tránh gây quá nhiệt cục bộ, ngăn cản
sự hình thành các tiểu phân xt có kích thước lớn.
 Tính bền trong điều kiện phản ứng và điều kiện tái sinh xt.
 Tính chất cơ học thuận lợi: chống mài mòn, có độ cứng tốt, chịu lực nén
thích hợp.
 Thể hiện ‘’Tính trơ” đối với các phản ứng không mong muốn (ngược lại có
thể biến tính để thêm tính năng xt thuận lợi cho phản ứng mong muốn).
 Vd: chất mang nhôm oxit trong xt reforming, đồng phân hoá, được xử lý
thêm với axit để tăng cường chức năng axit-bazơ của xt(giúp chuyển hóa tốt
các phản ứng mong muốn như đồng phân , đóng vòng hoá).
 Chất mang cũng có thể làm thay đổi hướng phản ứng.

PHÂN LOẠI CHẤT MANG
 Chất mang có bề mặt riêng nhỏ: diatomit, amian, đá
bọt… từ vài m2
/g đến vài chục m2
/g.
 Vd: thành phần và tính chất đá bọt:
 SiO2 60 - 70%
 K2O. Na2O 2 - 4%
 Fe2O3 1 – 3%
 Al2O3 15 -20%
 CaO 2 – 3%
 % lỗ xốp 60%
 Bề mặt riêng 10 m2
/g

 Chất mang có bề mặt riêng lớn: oxit nhôm, silicagel, đất
sét , aluminosilicat, than hoạt tính…Có bề mặt riêng từ vài
trăm đến hàng nghìn m2
/g
Chất mang Bề mặt riêng
m2
/g
Độ xốp(%)
Than hoạt tính 500 - 1500 60-70
Silicagel 200 - 800 20-60
Aluminosilicat 300 - 500 -
γ Oxit nhôm 150 - 200 50-70

Các chế độ vận hành xúc tác trong công nghiệp
 Lớp xúc tác tầng tĩnh:
 Đặc điểm cơ bản:
 Các lớp xt cố định, được sắp xếp theo dãy với hệ thống gia nhiệt
hoặc làm lạnh trung gian.
 Kiểm tra chặt chẽ sự thay đổi nhiệt độ từ vùng tâm xt ra ngoài.
 Dòng nguyên liệu được nạp liên tục vào hệ thống lò phản ứng
( chứa xt) và dòng sản phẩm được lấy ra liên tục.
 Ngưng hoạt động toàn bộ hệ thống để tái sinh xt tại chỗ ( đôi khi đưa
ra tái sinh ngoài hệ thống) khi hoạt tính xt giảm đến một giá trị nhất
định ( hoặc đạt một trọng lượng nhất định của cốc bám trên bề mặt
xt)
 Công nghệ này được áp dụng trong trường hợp xt có hình dạng phù
hợp, hạn chế sự mất mát nguyên liệu và loại trừ sự khuếch tán hỗn
loạn. Xt thường có dạng viên bi hoặc dạng hạt đùn.
 Ví dụ : các công nghệ hydrogen hóa, hydrocracking, đồng phân
hóa…

 Lớp xúc tác tầng động:
 Áp dụng trong trường hợp xt bị giảm hoạt tính rất
nhanh( bởi cốc che phủ)
 Đặc điểm cơ bản:
 Lớp xt chuyển động nhẹ nhàng, liên tục trong hệ
thống thiết bị phản ứng.
 Toàn bộ hệ thống được vận hành liên tục.
 Lớp xt sau khi ra khỏi hệ thống phản ứng được
ra ngoài để tái sinh riêng. Sau đó được bơm trở
lại vào hệ thống ( từ phía đầu lò phản ứng).

 Lớp xt tầng sôi:
 Áp dung trong trường hợp không giải quyết được vấn đề truyền
nhiệt nếu sử dụng lớp cố định.
 Đặc điểm:
 Chất xt ở dạng bột mịn (dạng vi cầu).
 Chất xt nóng được đưa vào lò phản ứng với tốc độ cao (60 cm/s),
được pha trộn với dòng nguyên liệu ( đã gia nhiệt sơ bộ) tại ống
nâng (riser). Tại đây, trong vùng nhiệt độ hóa hơi của nguyên liệu,
bụi xt chuyển động từ dưới lên trên như một lớp sôi.
 Sự tổn thất áp suất nhỏ hơn, sự truyền nhiệt tốt hơn so với xt tầng
cố định.
 Để làm việc được ở tầng sôi cần có sự kết hợp giữa đặc tính cơ học
với hình dạng xt.
 Vd: Công nghệ cracking xt đều sử dụng kiểu vận hành xt tầng sôi.

Sự giảm hoạt tính xt:
 Trong qtrình làm việc thường xảy ra hiện tượng mất hoạt
tính xt từng phần hoặc hoàn toàn. Nguyên nhân gây ra
sự mất hoạt tính xt:
 Do ngộ độc:
 Sự hình thành cốc:
 Hiện tượng thiêu kết, sự biến tính thành phần và cấu trúc
của xt và chất mang dưới tác dụng của nhiệt hơi nước
( xt axit, zeolit)
 Do tạo thành các hợp chất bay hơi
 Do xt bị mài mòn, thất thoát của cấu tử hoạt động dễ bay
hơi.

Các chất đầu độc xúc tác rắn của một số quá trình hóa dầu
Chất độc Chất xúc tác
Hợp chất chứa lưu huỳnh Hydrogen hóa, dehydrogen hóa, reforming, đồng phân
hóa, tổng hợp methanol, ammoniac, methan hóa…
Hợp chất chứa oxi Xt reforming, đồng phân hóa, polymer hóa, alkyl hóa
Hợp chất chứa nitơ hữu cơ Tất cả các xt axit hoặc xt lưỡng chức năng.
Các hợp chất thơm đa vòng Xt axit hoặc lưỡng chức
Các hợp chất dạng keo của asphalten Xt HDS đối với các phân đoạn nặng và cặn dầu, cracking
Các á kim P, As
Các halogen
Xt reforming, hydrogel hóa
Xt chuyển hóa CO nhiệt độ thấp, tổng hợp metanol
Kim loại Ni,V, Na Xt HDS đối với phân đoạn dầu, xt cracking, xt reforming.

Các biện pháp ngăn ngừa:
 Các phương pháp ngăn ngừa sự ngộ độc xt:
 Phương pháp hấp phụ: Cho hỗn hợp phản ứng
đi qua cột chứa các chất hấp phụ mạnh.
 PP hóa học: Biến chất độc thành chất không
độc, ta dùng phản ứng oxi hóa.

Biện pháp ngăn ngừa sự tạo thành cốc
 Phân tích nguyên nhân, nguồn gốc tạo ra cốc và
cacbon.
 Sử dụng các nguyên tố có thể phá vỡ gốc tự do,
hoặc bằng cách đưa vào các khí như hiđro , hơi
nước.
 Lựa chọn chất mang có mao quản lớn để làm
giảm thiểu hiện tượng lấp kín các mao quản do
cốc và cacbon.
 Giảm lượng tâm axit mạnh bằng cách thêm các
phụ gia như MgO, K2O

Biện pháp ngăn ngừa quá trình thiêu kết do nhiệt độ:
 Lựa chọn các điều kiện tối ưu như nhiệt độ, môi
trường phản ứng…Nhiệt độ cần khống chế
nghiêm ngặt để tránh xảy ra hiện tượng quá
nhiệt sinh ra thiêu kết cục bộ.
 Giảm lượng hơi nước trong quá trình pứ.
 Bổ sung vào xt các chất phụ trợ có tính ổn định
cao.

Quá trình tái sinh xúc tác
 Xúc tác có thể được tái sinh nhiều lần, nhưng không có
xt nào có tuổi thọ vô hạn.
 Trong quá trình tái sinh những thay đổi kết cấu cơ- lý
dẫn đến sự suy giảm hoạt tính xt.
 Việc tích tụ các kim loại nặng As,Pb,Cu…trên bề mặt
chất xt là quá trình bất thuận nghịch
 Sự mất mát thuần túy cơ học ( do va đập, rơi vãi trong
quá trình luân chuyển) cũng làm tổn thất một lượng chất
xt nhất định
 Xtác mất hoạt tính bị thải ra nếu chứa kim loại quí(Pt,Au),
được đưa vào quá trình thu hồi kl quý để sản xuất xt mới

4.3. Điều chế xúc tác
1/ Xúc tác không có chất mang
 1.1/ Xúc tác kim loại
 1.2/ Xúc tác oxyt

1.1/ Xúc tác kim loại
 Phương pháp khử các oxyt kim loại
 o Tác nhân khử : H2
 o Kim loại thu được có hoạt tính cao
 o Kích thước hạt kim loại phụ thuộc vào điều kiện khử
 o Đối với mỗi một loại xúc tác thì điều kiện khử có thể khác nhau

Phương pháp điện hóa: tức là điều chế kim loại bằng
cách điện phân dung dịch muối.

1.2/ Xúc tác oxyt
 từ muối ban đầu cho kết tủa bằng bazơ thu⇒
được hydroxyt rắn đem nung thành oxyt :⇒
 Điều chế Al2O3 dùng Al2(SO4)3 và NH4OH:
 Al2(SO4)3 + 6 NH4OH = 2 Al(OH)3↓ + 3
(NH4)2SO4
 2 Al(OH)3 = Al2O3 + 3 H2O

Các yêu cầu cơ bản đối với xúc tác vận hành trong
công nghiệp
 Có tính năng xúc tác cao (hoạt tính xt cao)
 Tính lựa chọn của xúc tác

CHƯƠNG 5: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU VÀ ĐÁNH GIÁ XÚC TÁC

1. Phương pháp tĩnh:
 Nguyên tắc: Là phương pháp tiến hành trong thể tích
kín cho đến khi đạt được cân bằng nhiệt động hay đến
khi chuyển hóa hoàn toàn một trong số các chất phản
ứng ban đầu.
 Đặc điểm : Thường áp dụng trong điều kiện có sự
biến đổi số phân tử . Phương pháp cho phép theo dõi
ảnh hưởng của áp suất đến tiến trình phản ứng.
 Ưu điểm : Khả năng làm việc với lượng nhỏ chất tham
gia phản ứng với chất xúc tác ở bất kỳ dạng nào và
thu được toàn đường động học trong một thí nghiệm
với phép đo có thể đạt độ nhạy và độ chính xác cao.

Phương pháp tĩnh
 Khuyết điểm : Kết quả thực nghiệm thu được ở dạng
tích phân, muốn nghiên cứu sự biến đổi các thông số
cần phải tiến hành vi phân.
 Do nhược điểm trên, phương pháp ít được sử dụng
trong nghiên cứu xt công nghiệp.

2. Phương pháp dòng:
 Là phương pháp phổ biến nhất để đánh giá hoạt tính xúc
tác.
 Nguyên tắc: Dòng các chất phản ứng được nạp liên
tục( với vận tốc được xác định vào hệ thống phản ứng có
chứa lớp xt. Có thể đo đạc và theo dõi sự biến đổi của
nồng độ chất phản ứng và các sản phẩm phản ứng theo
thời gian.
 Đặc điểm:
 Là phương pháp tích phân và liên tục, cho phép thực
hiện quá trình giữ ở các điều kiện đặt ra như nhiệt độ,
nồng độ, áp suất, tốc độ dài và tốc độ thể tích của dòng
vào thiết bị phản ứng.

Phương pháp dòng
 Cho phép tiến hành khảo sát động học quá trình trong
điều kiện cụ thể.
 Cho phép nghiên cứu sự biến đổi cuả một trong các
thông số phản ứng theo thời gian trong khi cố định các
thông số khác.
 Trong trường hợp lớp xt cố định, tốc độ của quá trình
được tính là tốc độ trung bình theo chiều cao lớp xt.
 So với pp tĩnh , thiết bị dòng đơn giản hơn nhưng độ
nhạy kém hơn.

Phương pháp dòng
 Ưu điểm: là có thể xác định được hoạt độ của xúc tác
ở trạng thái ổn định của chất xúc tác, cấu trúc đơn
giản, làm việc liên tục, có thể kiểm tra chất xúc tác
trong các điều kiện gần với sản xuất
 Nhược điểm: của phương pháp là không có khả năng
đo trực tiếp tốc độ phản ứng và khó thực hiện trong
các điều kiện lý tưởng của chế độ chảy lý tưởng.

3.Phương pháp dòng vi lượng:
 Là phương pháp đơn giản để khảo sát các phản ứng xt
dị thể, được sử dụng khá rộng rãi do tiết kiệm xtác và
chất phản ứng mà vẫn bảo đảm qui luật động học của
quá trình.
 Dòng chất mang trơ được sục qua bình chứa chất phản
ứng và mang hơi bão hòa chất phản ứng vào lò phản
ứng có lớp xúc tác. Nồng độ của tác chất được kiểm soát
bằng cách điều chỉnh áp suất hơi bão hòa của nó trong
dòng khí mang hoặc bằng một phương thức thích hợp
khác.
 Với tốc độ dòng lớn thành phần của hỗn hợp phản. ứng
có thể được coi là rất gần với chế độ trộn lý tưởng

Những ưu khuyết điểm rút ra từ
phương pháp dòng vi lượng:
 Là phương pháp tìm loại xúc tác mới nhanh nhất
và ít tốn kém nhất (xtác kim loại quý Pt, Pd…)
 Lượng xt dùng mỗi lần thí nghiệm rất nhỏ và
lượng các chất phản ứng cũng rất ít.
 Phương pháp chỉ để nghiên cứu trong phòng thí
nghiệm không thể áp dụng vào công nghệ được.
 Ptrình động học rút ra từ phương pháp vi lượng
là ptrình vi phân cho số liệu chính xác.
 Thiết bị đơn giản.

4. Phương pháp dòng tuần hoàn
 Nguyên tắc: Có sự tuần hoàn mạnh ( nhờ bơm tuần
hoàn) hỗn hợp phản ứng qua lớp xtác. Lượng khí tuần
hoàn lớn hơn lượng khí tham gia phản ứng. Khí phản
ứng được nhập vào và lấy ra liên tục.
 Đặc điểm: Đo được trực tiếp tốc độ phản ứng.
 Nhờ cường độ tuần hoàn lớn loại trừ được sự thay đổi
nhiệt độ trong lò phản ứng.
 Có khả năng làm việc với lượng xúc tác tối thiểu.
 Nhược điểm: Hệ thống thiết bị phức tạp. Cần lượng chất
phản ứng đủ lớn để tuần hoàn. Thời gian phản ứng cần
đủ lâu để đạt trạng thái ổn định, do đó dễ dẫn tới phản
ứng phụ.

5.Phương pháp xung vi lượng:
 Được phổ biến nhằm sàng lọc nhanh các chất xt.
 Thuận tiện trong khảo sát động học và cơ chế
các phản ứng trong trạng thái không ổn định.
 Đặc điểm : Tác chất được đưa vào bình phản
ứng không liên tục mà bằng cách nạp những
xung vào dòng khí mang ( khí trơ) liên tục thổi
qua lớp xt, giống như trong phân tích sắc ký khí.
 Sản phẩm pứ sau khi ra khỏi bình pư bị giữ lại
trong bẫy đặt trong bình chứa nitơ lỏng trước khi
được gia nhiệt để dòng khí mang đưa vào cột
phân tích sắc ký.

PHƯƠNG PHÁP XUNG VI LƯỢNG

Xác định tính chất lý- hóa của xúc tác.
 Tính chất cơ học:
 Thí nghiệm va đập
 Thí nghiệm mài mòn
 Phân bố độ hạt.

CHƯƠNG 5: SẢN XUẤT CHẤT XÚC
TÁC

Một số chất xúc tác sử dụng trong công nghiệp
NR-2 - xuùc taùc reforming thu khí qua söï chuyeån
hoùa metan vôùi hôi nöôùc.
 Thaønh phaàn: NiO 20%; Na2O 0.15%; SO3 0.5%
treân chaát mang.
 Beà maët rieâng 18 m2
/g, daïng khoái truï 12.7 ×
12mm
 Thôøi gian laøm vieäc 4-5 naêm.
 Toác ñoä theå tích toái thieåu 200 l/h; nhieät ñoä
838o
C; aùp suaát 1 atm.

HI-3 - xuùc taùc chuyeån hoùa CO baèng hôi
nöôùc.
 Thaønh phaàn: Fe2O3-95%; Cr2O3-4%; SiO2-0.2%.
 Daïng truï, ñöôøng kính 6.91, daøi 12.7mm
 Thôøi gian laøm vieäc 7 naêm.
 Toác ñoä theå tích 600 l/h; nhieät ñoä 455o
C.

FM-1 - xuùc taùc toång hôïp amoniac. Thaønh
phaàn: 64,6% Fe2O3; 31% FeO; 1,4% K2O; 2.5%
Al2O3; 0,5% SiO2.
 Daïng vieân khoâng qui taéc thu ñöôïc theo
phöông phaùp noùng chaûy; 96% coù kích
thöôùc nhoû hôn 10mm vaø 4% coù kích thöôùc
nhoû hôn 4mm.
 Thôøi gian söû duïng 7 naêm.

MS-1 - xuùc taùc hydroforming. Thaønh phaàn
10% MoO3.
 Beà maët rieâng 250 m2/g; theå tích loã xoáp
0,28 cm3/g 98% haït qua raây 0,147mm; 60%
qua raây 0,074mm
 Taûi troïng 1kg/giôø.kg xuùc taùc ôû 510oC, aùp
suaát dö 17,6 at

Kim loaïi nhoùm Pt duøng oxy hoùa, hydro hoùa
vaø dehydro hoùa, dehalogen hoùa.
 1. 5% Pt, Pd, Ru vaø Rd treân phieán than hoaït
tính, oxyt nhoâm ñöôïc hoaït hoùa vaø CaCO3.

 Caùc xuùc taùc daïng haït nhoû vaø vieân (vieân
thuoác): 0,3% Pt treân oxyt Al hoaït tính coù
kích thöôùc 3.2mm; 1% Pt treân than goã coác
hoùa, kích thöôùc 2.4-4.7mm; 0.3% Pt treân
silicagel.

 Xuùc taùc daïng keo 0.5g Pd/l; löôùi kim loaïi
thaønh phaàn 90 - 10% Pt - Ph ; muoäi ñen Pt.

Code-902 - xuùc taùc oxy hoùa naphtalen, thaønh
phaàn 10% V2O5, 33% K2SO4; 55% SiO2 ôû daïng
phieán, 85% qua raây 1,147mm; 45% qua raây
0,074mm.
 ÔÛ daïng vieân (nhö vieân thuoác) 3.2 × 3.2;
toác ñoä theå tích 1400 giôø–1, nhieät ñoä 455o
C
Code-904 - xuùc taùc thu vinylclorua töø acetylen
vaø HCl.
 Than hoaït tính (91%); kích thöôùc 1,7 – 4,7mm
taåm thuûy ngaân clorua

KHAÙI QUAÙT CHUNG TOÅNG HÔÏP CHAÁT XUÙC TAÙC DUØNG TRONG
COÂNG NGHIEÄP
 Daïng moät caáu töû: oxyt nhoâm hoaït tính,
silicagel – coù hoaït tính caàn thieát, beà maët
rieâng, caáu truùc beàn vaø giaù thaáp. Nhoùm
Pt vaø Ag - coù hoaït tính cao, löôïng söû duïng
nhoû, khaù ñaét tieàn
 Daïng hoãn hôïp vôùi chaát mang: Chaát
hoaït ñoäng ñöôïc phaân boá treân beà maët
cuûa chaát mang thaønh lôùp moûng. Ví duï, Pt -
0,5% treân oxyt nhoâm, oxyt silic, than neân coù
theå ñaït beà maët rieâng 100 m2/g.

Xuùc taùc coù caùc daïng haït khaùc nhau: phieán, haït nhoû, vieân,
truï, voøng, caàu…
 Chaát mang vaø chaát xuùc taùc troän vaøo
nhau ôû daïng raén, sau ñoù ñem eùp vieân
thaønh hình daïng caàn thieát.
 Chaát hoaït ñoäng xuùc taùc ñöôïc phaân boá
baèng phöông phaùp keát tuûa leân treân chaát
mang ñaõ ñöôïc taïo hình xaùc ñònh.

Phöông phaùp keát tuûa
Phöông phaùp keát tuûa ñöôïc duøng nhieàu trong
coâng nghieäp. Coù nhieàu caùch keát tuûa:
1- Taåm öôùt chaát mang baèng dung dòch chöùa
loaïi muoái cuûa chaát xuùc taùc  laøm khoâ
 chuyeån xuùc taùc sang daïng hoaït ñoäng
 Nhöôïc ñieåm: trong quaù trình laøm khoâ,
muoái chuyeån dòch ra beà maët ngoaøi 
moät phaàn beà maët trong khoâng ñöôïc phuû
chaát xuùc taùc.

2- Taåm chaát mang baèng dung dòch, sau ñoù
xöû lyù hoùa hoïc.
3- Keát tuûa ñoàng thôøi chaát mang vaø chaát
xuùc taùc, taïo vieân vaø laøm khoâ.
4- Troän hai caáu töû ôû daïng kem nhaõo, taïo
hình vaø laøm khoâ.

5- Phun chaát xuùc taùc leân beà maët chaát
mang (phöông phaùp naøy thích hôïp cho chaát
mang khoâng xoáp).
6- Ñieän di keát tuûa, hay haáp phuï caùc keát
tuûa xuùc taùc töø dung dòch loûng, hôi leân
chaát mang.

Caùc phöông phaùp khaùc:
 Taùch Al khoûi hôïp kim 50% Al, 20% Ni
baèng dung dòch  thu xuùc taùc Ni
 Taùch loaïi caùc chaát khoâng coù lôïi cho xuùc
taùc khoûi ñaát seùt thieân nhieân  xuùc taùc
alumosilicat.
 Ngöng tuï hôi treân sôïi thuûy tinh (chaát mang)

Hoaït hoùa beà maët xuùc taùc
 Laø giai ñoaïn caàn thieát trong quaù trình ñieàu
cheá xuùc taùc: taùch chaát bò haáp phuï, keát
tuûa v.v… ra khoûi beà maët chaát xuùc taùc
(ñaõ laøm bieán ñoåi tính chaát hoùa hoïc vaø
lyù hoïc cuûa chaát xuùc taùc).
 Coù theå tieán haønh ngay trong quaù trình söû
duïng.

Hoaït hoùa beà maët xuùc
taùc
Caùc phöông phaùp hoaït hoùa:
 Nung ôû nhieät ñoä cao hôn nhieät ñoä laøm
vieäc cuûa xuùc taùc ñeå ñuoåi chaát ñoäc haáp
phuï treân beà maët chaát xuùc taùc
 Hoøa tan caùc chaát khoâng coù lôïi cho xuùc
taùc baèng hoùa chaát.
 Hoaït hoùa baèng khí khöû: xuùc taùc kim loaïi
ñöôïc xöû lyù trong khí khöû

 Xuùc taùc bò ñaàu ñoäc coù theå töï phuïc
hoài trong quaù trình laøm vieäc, hay phuïc hoài
theo chu kyø trong thieát bò phaûn öùng hay
trong thieát bò rieâng.
 Traùnh xuùc taùc bò ngoä ñoäc baèng caùch
thay ñoåi qui trình kyõ thuaät ñeå coù lôïi cho
xuùc taùc.

 keát tuûa
 keát tuûa treân chaát mang
 troän cô hoïc caùc caáu töû
 noùng chaûy
 khoaùng thieân nhieân, zeolite...
Phaân loaïi xuùc taùc theo phöông phaùp
chuaån bò vaø baûn chaát hoùa hoïc cuûa
chaát xuùc taùc

 Giai ñoaïn 1: Thu nguyeân lieäu raén ban ñaàu:
(Caùc chaát tham gia vaøo thaønh phaàn cuûa
chaát xuùc taùc cuoái cuøng + caùc chaát caàn
phaûi ñöôïc loaïi boû)
 Giai ñoaïn 2: Phaân huûy hôïp chaát coù chöùa
caáu töû xuùc taùc (nhieät phaân hay phaân
huûy)  saûn phaåm.
 Giai ñoaïn 3: Bieán ñoåi thaønh phaàn cuûa
chaát xuùc taùc
Quy trình kyõ thuaät
chung

Yeâu caàu veà nguyeân lieäu
ñaàu
 thaønh phaàn hoùa hoïc xaùc ñònh
 coù kích thöôùc theo yeâu caàu
 ñoä aåm caàn thieát
 khoâng coù chaát ñoäc
 giaù caû thaáp, v.v…
Söï ñoàngSöï ñoàng
nhaát veànhaát veà
thaønhthaønh
phaànphaàn
hoùa hoïchoùa hoïc
cuûacuûa
chaátchaát
xuùc taùcxuùc taùc
Phöông phaùp troänPhöông phaùp troän
caùc thaønh phaàn bancaùc thaønh phaàn ban
ñaàu, ñieàu kieänñaàu, ñieàu kieän vaänvaän
chuyeån, baûo quaûnchuyeån, baûo quaûn

 Thaønh phaàn pha nguyeân lieäu  caáu
truùc xoáp cuûa chaát xuùc taùc
 Taïp chaát coù töø nguyeân lieäu ñaàu 
giaûm hoaït tính, ñoä choïn loïc cuûa chaát
xuùc taùc.
 Taïp chaát  giaù thaønh.

 Nöôùc duøng ñeå hoøa tan, pha loaõng vaø
röûa caùc chaát trong quaù trình saûn xuaát
chaát xuùc taùc
 Vaät lieäu laøm thieát bò trong saûn xuaát.
Thieát bò phaûi ñöôïc laøm baèng vaät lieäu
khoâng aên moøn, khoâng taïo vaåy oxyt, v.v…

Caùc quaù trình cô baûn trong saûn
xuaát chaát xuùc taùc
 Caùc quaù trình thuûy ñoäng hoïc: khuaáy
troän, laéng, loïc.
 Caùc quaù trình nhieät: gia nhieät, laøm laïnh,
bay hôi, ngöng tuï hôi.
 Caùc quaù trình khueách taùn (chuyeån chaát):
trích ly, hoøa tan, keát tinh, haáp phuï. laøm
khoâ
 Caùc quaù trình cô hoïc: troän caùc phaàn töû
raén, nghieàn, phaân loaïi, ñònh hình vaø caùc
quaù trình khaùc.
 Caùc quaù trình hoùa hoïc: ñoàng theå, dò
theå.

Caùc quaù trình hoùa
hoïc
 Roäng raõi nhaát laø söû duïng caùc quaù trình
dò theå, trong ñoù caùc quaù trình hoùa
hoïc dieãn ra keøm theo söï khueách taùn
vaø chuyeån caùc caáu töû töø pha naøy sang
pha khaùc.
 Khí - loûng: söï haáp phuï hoïat hoùa vaø giaûi
haáp
 Khí – raén: söï haáp phuï hoïat hoùa vaø giaûi
haáp
 Loûng - raén vaø loûng – loûng: söï trích ly
choïn loïc, taïo chaát môùi trong phaàn trích ly.

Ñònh hình haït xuùc taùc vaø chaát mang
 keát tuï trong gioït phun
 ñoùng vieân neùn, eùp ñuøn
 saáy phun paste
 Caùc chaát keát dính: boät talk, grafit, thuûy
tinh loûng, moät soá axit höõu cô vaø caùc
chaát khaùc.

Ñònh hình haït xuùc taùc vaø chaát
mang
Phöông phaùp taïo hình aûnh höôûng
ñeán:
 beà maët rieâng
 caáu truùc xoáp cuûa khoái tieáp
xuùc
 ñoä beàn cô cuûa haït

 Ñaây laø phöông phaùp saûn xuaát 80% caùc
chaát xuùc taùc vaø chaát mang xuùc taùc
coâng nghieäp
 Öu ñieåm: giôùi haïn roäng bieán ñoåi caáu
truùc xoáp vaø beà maët trong cuûa caùc chaát
xuùc taùc vaø chaát mang.
 Nhöôïc ñieåm: tieâu hao ñaùng keå caû löôïng
nguyeân lieäu laãn löôïng nöôùc.
THU KHOÁI TIEÁP XUÙC TREÂN CÔ
SÔÛ KEÁT TUÛA

 phöông phaùp khoâ: Hoøa tan  keát tuûa 
röûa keát tuûa  laøm khoâ keát tuûa  nung
xuùc taùc  nghieàn xuùc taùc  taïo hình xuùc
taùc (ôû traïng thaùi khoâ).
 phöông phaùp öôùt: Hoøa tan  keát tuûa 
loïc röûa  taïo hình xuùc taùc (ôû traïng thaùi
öôùt)  laøm khoâ haït  nung saûn phaåm.
THU KHOÁI TIEÁP XUÙC TREÂN CÔ SÔÛ
KEÁT TUÛA

Caùc giai ñoaïn quan troïng theo phöông
phaùp keát tuûa
1- Hoøa tan laø quaù trình chuyeån pha raén
vaøo daïng loûng ôû traïng thaùi phaân taùn
phaân töû  hoaït tính hoùa hoïc cuûa caùc
phaân töû taêng leân  taêng toác ñoä phaûn
öùng cuûa caùc caáu töû vôùi nhau
 Toác ñoä cuûa quaù trình ñöôïc xaùc ñònh bôûi
löôïng chaát hoøa tan trong moät ñôn vò thôøi
gian.

Hoaø tan
Hai yeáu toá aûnh höôûng tröïc tieáp ñeán söï
hoøa tan laø:
 Khuaáy troän giuùp laøm taêng söï san baèng
caáu töû trong pha loûng, δ giaûm xuoáng laøm
cho quaù trình hoøa tan taêng leân.
 Nhieät ñoä taêng thì heä soá khueách taùn, söï
chuyeån chaát taêng (do ñoä nhôùt giaûm);
nhieät ñoä taêng cuõng laøm cho ñoä baõo
hoøa taêng leân. (Vôùi caùc muoái Na2SO4,
K2SO4, Na2CO3, Na3PO4, MgSO4 thì khi nhieät
ñoä taêng laøm ñoä hoøa tan giaûm cho ñeán
khoâng).

Keát tuûa
2 - Keát tuûa: chuyeån caùc chaát hoøa tan
thaønh keát tuûa laø toång cuûa hai quaù trình:
taïo maàm pha raén vaø söï lôùn leân cuûa
caùc maàm tinh theå, keát tuûa.

 Soá löôïng maàm tinh theå xuaát hieän ban
ñaàu phuï thuoäc: noàng ñoä dung dòch ban
ñaàu, nhieät ñoä, pH, löïc ion…
 Söï taùch chaát raén töø dung dòch dieãn ra
vôùi söï lôùn leân cuûa tinh theå - quaù trình dò
theå
 Quaù trình keát tuûa taïo heä ña phaân taùn,
taùi keát tinh (theo Kelvin - Thomson)
Keát tuûa

Tính chaát cuûa keát tuûa (ñoä phaân taùn, ñoä
xoáp, hình daïng haït) ñöôïc caùc ñònh bôûi
caùc yeáu toá:
 nhieät ñoä keát tinh
 pH
 thaønh phaàn ban ñaàu cuûa dung dòch
 noàng ñoä cuûa dung dòch
 cöôøng ñoä khuaáy troän
 thöù töï ñoå dung dòch vaøo nhau…
Keát tuûa

Phöông phaùp tieán haønh keát tuûa aûnh höôûng
nhieàu ñeán tính chaát cuûa saûn phaåm:
 Keát tuûa chu kyø seõ cho saûn phaåm khoâng
ñoàng nhaát veà thaønh phaàn.
 Keát tuûa lieân tuïc (suoát thôøi gian noàng ñoä
chaát phaûn öùng, pH moâi tröôøng baûo ñaûm
khoâng ñoåi) cho xuùc taùc khaù ñoàng nhaát.
Keát tuûa

 Ñeå thu khoái tieáp xuùc ñôn caáu töû, ñôn pha
coù daïng vi ñoàng nhaát thì yeâu caàu ñieàu
kieän tieán haønh caøng phöùc taïp hôn vì ñoä
hoøa tan cuûa hôïp chaát keát tuûa, thaønh
phaàn pha raén luùc baét ñaàu vaø cuoái laø
khaùc nhau.
Keát tuûa

Loïc
3- Loïc:
 Trong quaù trình loïc caùc caáu töû hoøa tan
thöôøng haáp phuï treân beà maët keát tuûa.

Kỹ thuật xúc tác

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Kỹ thuật xúc tác

Similar to Kỹ thuật xúc tác (20)

More from dang thuan

More from dang thuan (8)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Kỹ thuật xúc tác