Ứng dụng hiện nay của xúc tác quang hóa trên cơ sở graphene trong quá trình giảm thiểu khí NOx

Bài viết này trình bày các thành tựu nghiên cứu về sự tổng hợp và tính chất của vật liệu quang xúc tác trên cơ sở graphene ứng dụng trong quá trình giảm thiểu khí NOx. Từ đó đưa ra triển vọng cũng như thách thức cần nghiên cứu trong lĩnh vực này.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ứng dụng hiện nay của xúc tác quang hóa trên cơ sở graphene trong quá trình giảm thiểu khí NOxCHÀO MỪNG NGÀY THÀNH LẬP TRƯỜNG 01/4/2018 ỨNG DỤNG HIỆN NAY CỦA XÚC TÁC QUANG HÓA TRÊN CƠ SỞ GRAPHENE TRONG QUÁ TRÌNH GIẢM THIỂU KHÍ NOX CURRENT GRAPHENE-BASED PHOTOCATALYSTS FOR NOx REMOVAL NGUYỄN XUÂN SANG Viện Môi trường, Trường ĐHHH Việt NamTóm tắt Sự phát thải từ đốt nhiên liệu hóa thạch và khí thải động cơ đã và đang làm NO x trong khí quyển tăng nhanh và ảnh hưởng nghiêm trọng đến các vấn đề môi trường không khí và sức khỏe con người. Sự tăng cao nồng độ NO x trong khí quyển có thể gây mưa axit, phá hủy tầng ozon, gây hiệu ứng nhà kính và tạo khó mù quang hóa. Đồng thời nó cũng gây ra những vấn đề về sức khỏe như: Ung thư phổi, ảnh hưởng đến hệ hô hấp,… Tìm kiếm giải pháp rẻ tiền, hiệu quả và bền vững để giảm thiểu NO x đang là vấn đề thách thức của các nhà khoa học. Bài báo này trình bày các thành tựu nghiên cứu về sự tổng hợp và tính chất của vật liệu quang xúc tác trên cơ sở graphene ứng dụng trong quá trình giảm thiểu khí NOx. Từ đó đưa ra triển vọng cũng như thách thức cần nghiên cứu trong lĩnh vực này. Từ khóa: Graphene, xúc tác quang trên cơ sở graphene, giảm thiểu NO x, cơ chế phản ứng quang xúc tác NOx.Asbtract NOx emission from automobile exhausts and fossil fuelcombustion has caused the air pollutant and human health. An increasing of NO x in atmosphere can make many serious problems as acid rain, ozone accumulation, haze andphotochemical smog. It is also a reasons for human health such as: decrease of the lung function and respiratory problems. Researching low-cost, efficient, susbtainable approach for NO x removal still is challenges to scientists. This paper review synthesis and properties of graphene-based photocatlystic for NOx degradation. Beside, prospects and challanges in this field also are proposed. Keywords: Graphene, Graphene based-photocatalyst, NOx removal, mechanism of reaction NOx removal.1. Giới thiệu Những năm gần đây, sự phát thải NO x ra ngoài khí quyển đã trở thành một vấn đề lớn của ônhiễm môi trường không khí, biến đổi khí hậu toàn cầu. Sự phát thải NO x chủ yếu dưới dạng NO(90%) và một phần ở dạng NO2 (10%). NO mặc dù không độc hại bằng NO 2, tuy nhiên nó là dạngtiền đề và có thể chuyển hóa thành NO 2 khi tác dụng với O2. Sự phát thải NOx có thể diễn ra trongtự nhiên như hoạt động của núi lửa và sự phân hủy của các hợp chất hữu cơ. Tuy nhiên phần lớnNOx phát thải hiện nay là do hoạt động của con người như khí thải động cơ (chiếm 53%), sản xuấthóa học và đốt các nhiên liệu hóa thạch (chiếm 45%) [1]. Các số liệu từ nhiều nghiên cứu gần đâyđã cho thấy rằng sự phát thải từ động cơ trên đường chiếm 1/5 sự phát thải NO x vào khí quyển [2].Những nghiên cứu gần đây tại Đan Mạch năm 2008 đã chỉ ra tổng lượng phát thải NO x tại đườngcao tốc là 890.000 tấn với nồng độ đo được ở đường và tại trạm thu phí lần lượt là 142μg.m-3 và136μg.m-3. Sự phát thải NOx này đã nằm ở ngưỡng cho phép phát thải đối với NO x qui định trongtiêu chuẩn thải EU. Năm 2013, tại đường phố London (Nước Anh) nồng độ cao nhất của NO khoảng600 - 700 ppbV vượt xa rất nhiều lần so với yêu cầu của nồng độ tới hạn theo chỉ dẫn EU đối vớibảo vệ sức khỏe của con người (105ppbV) [3]. Sự phát thải NOx là một trong nguyên nhân gây ra các hiện tượng ô nhiễm môi trường nghiêmtrọng như: mưa axit phá hủy tầng ozon, tạo mù quang hóa,… Bên cạnh đó NOx được xem như làmột trong các tác nhân gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người như gây các bệnh vềđường hô hấp, gây viêm phổi, ung thư phổi. Chính vì vậy, tìm kiếm các giải pháp quản lý và côngnghệ nhằm làm giảm thiểu sự phát thải nồng độ NO x trong khí quyển là nhiệm vụ cấp bách trongquá trình bảo vệ môi trường và sức khỏe con người. Với các đặc tính nguy hại đến sức khỏe và môi trường, hiện nay, các nghiên cứu giảm thiểusự phát thải NOx ngày càng tăng. Có rất nhiều phương pháp công nghệ để giảm thiểu sự phát thảiNOx. Thông thường, các phương pháp này được phân loại thành kỹ thuật tiền đốt cháy, đốt cháy vàsau đốt cháy. Tiền đốt cháy là quá trình lựa chọn các loại chất đốt với sự giảm thiểu hàm lượng Nitohoặc thay thế không khí trong buồng đốt bằng oxi. Tuy nhiên quá trình tiền đốt cháy là quá trìnhcông nghệ tốn kém. Kỹ thuật đốt cháy có thể kể đến như LEA (Low Excess Air), BOOS (Burners OutTạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 54 - 4/2018 69 CHÀO MỪNG NGÀY THÀNH LẬP TRƯỜNG 01/4/2018of Service), OFA (Over Fire Air), LNB (Low NO x Burner) được thực hiện thông qua sự thay thế cácđiều kiện khai thác để giảm sự tạo th ...