ការបំពុលពីអាម៉ូញាក់គីមី (NH3)

ឃ្លាំងគីមីរបស់ក្រុមហ៊ុន

ការបំពុលពីអាម៉ូញាក់ (NH3)

អាម៉ូញាក់ (NH3) គឺជាសារធាតុពុលដែលមានប្រភពចេញពីប្រភពឧស្ម័ន និងទឹកសំណល់ក្នុងវិស័យកសិកម្ម និងឧស្សាហកម្ម។ ដូច្នេះ ការបំប្លែង NH3 ទៅជា N2 គ្មានជាតិពុល បានក្លាយទៅជាកិច្ចការកំពូលមួយសម្រាប់ការស្រាវជ្រាវកាតាលីករព្យាបាលបរិស្ថាន។ នៅក្នុងអត្ថបទនេះ យើងនឹងពិនិត្យមើលផលប៉ះពាល់ដែលបង្កគ្រោះថ្នាក់ ក៏ដូចជាប្រភពសំខាន់ៗនៃការបំភាយ NH3 ។

ប្រភពនៃ NH3, NOx និង N2O នៅក្នុងដីកសិកម្ម
អាសូតអុកស៊ីត (NOx) និងអុកស៊ីដស្ពាន់ធ័រ (SOx) ត្រូវបានគេចាត់ទុកថាជាភ្នាក់ងារសំខាន់នៃការធ្វើឱ្យអាស៊ីដបរិស្ថាន។ នៅលើអាកាស ពួកវាងាយបំប្លែងទៅជាអាស៊ីតនីទ្រីក និងអាស៊ីតស៊ុលហ្វួរិក។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ការបំភាយ NH3 ក៏ជាភ្នាក់ងារប្រយោលនៃការធ្វើឱ្យអាស៊ីតបរិស្ថានផងដែរ។ ប្រតិកម្មរវាង NH3 និងអាស៊ីតនៅក្នុងខ្យល់ដូចជា H2SO4 និង HNO3 បង្កើតជាស្រទាប់ឧស្ម័នដែលមានផ្ទុក ammonium sulfate ((NH4) 2SO4) និង ammonium nitrate (NH4NO3) ។ បន្ទាប់មកអំបិលទាំងនេះត្រូវបានកត់សុីដោយបាក់តេរីនៅក្នុងដី បង្កើត HNO3 ម្តងទៀត។ លើសពីនេះ អាម៉ូញាក់ក៏ពុលដល់សុខភាពមនុស្សដែរ។ នៅកំហាប់ទាប NH3 បង្កើតអារម្មណ៍ស្រវាំង ហើយនៅកំហាប់ខ្ពស់ វាថែមទាំងអាចបណ្តាលឱ្យងងឹតភ្នែកទៀតផង។ ក្លិន​របស់​វា​អាច​បង្ក​ឱ្យ​មាន​អា​ឡែ​ហ្ស៊ី​ធ្ងន់ធ្ងរ​ចំពោះ​អ្នក​ដែល​ប៉ះពាល់​វា​។ ដូច្នេះអាម៉ូញាក់ត្រូវបានចាត់ទុកថាជាមូលហេតុយូរអង្វែងនៃជំងឺរលាកទងសួត។ លើសពីនេះទៀតនៅក្នុងឧស្សាហកម្មការលេចធ្លាយឧស្ម័ន NH3 វានឹងធ្វើអោយខូចបរិក្ខារ ដោយហេតុនេះស្ទះដល់ដំណើរការផលិត។ ក្នុងឆ្នាំ 1999 ការសិក្សាមួយដែលត្រូវបានចេញផ្សាយនៅក្នុងទស្សនាវដ្តីវិទ្យាសាស្ត្របរិស្ថានបានបង្ហាញពីតួនាទីរបស់អាម៉ូញាក់ក្នុងការបង្កើតផ្សែងអ័ព្ទគីមីក្នុងទីក្រុង។

NH3 ត្រូវបានបញ្ចេញក្នុងបរិមាណដ៏ច្រើនពីសកម្មភាពកសិកម្ម និងបសុសត្វ។ ប្រទេសហូឡង់គឺជាប្រទេសមួយក្នុងចំណោមប្រទេសដែលរងផលប៉ះពាល់ខ្លាំងបំផុតដោយការធ្វើឱ្យដីកសិកម្មមានជាតិអាស៊ីតពីការបំពុល NH3 ។ ជាងពាក់កណ្តាលនៃដីព្រៃត្រូវបានរងផលប៉ះពាល់ វាលភក់ភាគច្រើនត្រូវបានទឹកអាស៊ីត កំហាប់នីត្រាតនៅក្នុងដីលើសពីកម្រិតដែលអាចអនុញ្ញាតបាន ហើយបន្តកើនឡើង។ ថ្មីៗនេះ វាក៏ត្រូវបានគេរកឃើញថា ភាគឦសាននៃរដ្ឋ Carolina កំពុងទទួលរងនូវផលប៉ះពាល់អវិជ្ជមានពីការបំពុល NH3 នៅក្នុងដី។ នៅក្នុងឧស្សាហកម្ម NH3 ត្រូវបានគេប្រើជាញឹកញាប់ជាភ្នាក់ងារកាត់បន្ថយ NOx ដោយដំណើរការកាត់បន្ថយកាតាលីករជ្រើសរើស យោងទៅតាមប្រតិកម្មដូចខាងក្រោមៈ

NH3 + NO + ¼ O2 → N2 + H2O ។

ប្រតិកម្មនេះមានប្រសិទ្ធភាពតែនៅពេលប្រើអាម៉ូញាក់លើស ដូច្នេះវាបង្កើតហានិភ័យខ្ពស់នៃការលេចធ្លាយ NH3 ។ លើសពីនេះ NH3 ក៏លេចធ្លាយពីប្រភពផលិតកម្មឧស្សាហកម្មជាច្រើនដូចជា ការផលិតសូដា អាស៊ីតនីទ្រីក ឧស្សាហកម្មលោហធាតុ...។

ដូច្នេះការព្យាបាល NH3 អុកស៊ីតកម្ម NH3 ទៅ N2 បានក្លាយជាបញ្ហាប្រឈមដ៏ធំមួយនៅក្នុងឧស្សាហកម្មនាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ ទោះបីជាដំណើរការនៃការព្យាបាល NH3 ត្រូវបានសិក្សាច្រើនក្នុងរយៈពេល 30 ឆ្នាំកន្លងមកក៏ដោយ។ ការព្យាបាល NH3 អាចត្រូវបានបែងចែកជាពីរក្រុមធំ ៗ : ការកត់សុី NH3 ក្នុងដំណាក់កាលរាវ និងការកត់សុី NH3 ក្នុងដំណាក់កាលឧស្ម័ន។ នៅក្នុងទឹក NH3 អាចត្រូវបានកត់សុីទាំងស្រុងដោយភ្នាក់ងារ chlorinating (Cl2) ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយបន្ទាប់ពីការព្យាបាល NH3 ដំណើរការនៃការដកក្លរីននៅក្នុងទឹកគឺចាំបាច់។ វិធីសាស្រ្តពីរផ្សេងទៀតដែលត្រូវបានប្រើដើម្បីកត់សុីដំណោះស្រាយ NH3 គឺការកត់សុីសើមកាតាលីករ និងវិធីសាស្ត្រអេឡិចត្រូគីមី។

នៅក្នុងដំណាក់កាលឧស្ម័ន វិធីសាស្រ្តដែលប្រើជាទូទៅក្នុងអតីតកាលគឺការរំលាយឧស្ម័ន NH3 ចូលទៅក្នុង ដំណោះស្រាយ H2SO4 ដើម្បីប្រមូលអាម៉ូញ៉ូមស៊ុលហ្វាត។ បន្ទាប់មកអាម៉ូញ៉ូមស៊ុលហ្វាតនឹងត្រូវប្រើប្រាស់ក្នុងឧស្សាហកម្មជី។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ តម្រូវការអាម៉ូញ៉ូមស៊ុលហ្វាតនៅក្នុងឧស្សាហកម្មក៏កំពុងថយចុះផងដែរ។ ដូច្នេះវិធីសាស្រ្តមួយផ្សេងទៀតដើម្បីព្យាបាលដំណាក់កាលឧស្ម័ន NH3 ដែលកំពុងទទួលបានការយកចិត្តទុកដាក់ខ្លាំងគឺការកត់សុីអាម៉ូញាក់នៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់នៅក្នុងវត្តមាននៃកាតាលីករដែក (Pt, Pd, Cu, Ag, Ni, Fe ... ) ឬអុកស៊ីដលោហៈ (Co3O4, Cr2O3, CuO, Fe2O3 ... ) ។ អត្ថបទខាងក្រោមនឹងណែនាំវិធីសាស្រ្តនេះឱ្យកាន់តែលម្អិត។

បច្ចេកទេសថ្មីសម្រាប់ការយកចេញ NH3 បរិស្ថានពាក់ព័ន្ធនឹងការប្រើប្រាស់ប្រតិកម្មកាតាលីករដែលជ្រើសរើសអុកស៊ីតកម្ម NH3 ទៅ N2 និង H2O ។ វិធីសាស្រ្តនេះអាចត្រូវបានអនុវត្តដើម្បីព្យាបាលប្រភពអាម៉ូញាក់នៅកំហាប់ទាប និងខ្ពស់ ក៏ដូចជានៅក្នុងដំណាក់កាលឧស្ម័ន និងរាវផងដែរ។

ប្រតិកម្មអុកស៊ីតកម្មនៃ NH3 ជាមួយ O2 នៅក្នុងខ្យល់អាចកើតឡើងតាមទ្រឹស្តីតាមវិធីដូចខាងក្រោមៈ

2 NH3 + 3/2 O2 → N2 + 3 H2O + 151 kcal
2 NH3 + 2 O2 → N2O + 3 H2O + 132 kcal
2 NH3 + 5/2 O2 → 2 NO + 3 H2O + 108 kcal

ទាំង NO និង N2O គឺជាឧស្ម័នពុលដល់បរិស្ថាន និងសារពាង្គកាយមានជីវិត។ N2O គឺជាភ្នាក់ងារចម្បងមួយដែលបណ្តាលឱ្យមានផលប៉ះពាល់ផ្ទះកញ្ចក់ខណៈពេលដែល NO ត្រូវបានកត់សុីយ៉ាងងាយស្រួលដោយ O2 ទៅ NO2 ដែលជាប្រភពនៃភ្លៀងអាស៊ីត។ ការប៉ះពាល់នឹង N2O រយៈពេលយូរអាចបណ្តាលឱ្យថប់ដង្ហើម កង្វះវីតាមីន B12 ឬខ្វិននៃរាងកាយទាំងមូល។ NO គឺកាន់តែគ្រោះថ្នាក់ ដែលបណ្តាលឱ្យស្ទះសរសៃឈាម មហារីក epithelial រលាកពោះវៀនធំ។ល។ ដូច្នេះតួនាទីរបស់កាតាលីករដែលប្រើក្នុងដំណើរការព្យាបាលនៃប្រភពកខ្វក់ NH3 មិនត្រឹមតែបង្កើនល្បឿននៃប្រតិកម្មអុកស៊ីតកម្ម NH3 ប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែវាថែមទាំងជួយបង្កើនជម្រើសនៃប្រតិកម្ម ជំរុញការបង្កើត N2 (ឧស្ម័នដែលមិនធ្វើឱ្យមានជាតិពុលដល់បរិស្ថាន NOx សារធាតុសំខាន់នៃទឹកភ្លៀង) និងបរិស្ថាន។ ការបំពុល) នៅក្នុងផលិតផល។ ការត្រួតពិនិត្យសមាសភាពផលិតផលធ្វើឱ្យមានប្រតិកម្មអុកស៊ីតកម្ម NH3 ជាមួយកាតាលីករដែលជាដំណើរការកាតាលីករចម្រុះដែលគួរអោយចាប់អារម្មណ៍ និងសំខាន់បំផុតមួយ។

ការស្វែងរកកាតាលីករទាំងនេះបានចាប់ផ្តើមនៅដើមសតវត្សទី 20 ។ លោហធាតុដ៏ថ្លៃថ្នូ និងអុកស៊ីដលោហៈផ្លាស់ប្តូរ គឺជាសារធាតុដំបូងដែលត្រូវបានសិក្សាសម្រាប់ប្រតិកម្ម decomposition NH3 ព្រោះវាច្រើនតែបង្ហាញសកម្មភាពកាតាលីករអុកស៊ីតកម្មដ៏មានប្រសិទ្ធភាពសម្រាប់ប្រតិកម្មអុកស៊ីតកម្មជាច្រើនលើសារធាតុផ្សេងទៀត។ លទ្ធផលស្រាវជ្រាវមួយចំនួនធំត្រូវបានបោះពុម្ពសម្រាប់សារធាតុកាតាលីករជាច្រើន ចាប់ពីលោហធាតុ រហូតដល់អុកស៊ីដលោហៈ។ ឧទាហរណ៍ នៅក្នុងវត្តមានរបស់ Platium ឬ cobalt oxide នៅសីតុណ្ហភាពចាប់ពី 750 ដល់ 900 ° C NH3 នឹងត្រូវបានកត់សុីដោយ O2 ជាចម្បងទៅ NOx ។ ផ្ទុយទៅវិញ នៅសីតុណ្ហភាពទាបក្រោម 300°C ផលិតផលនៃអុកស៊ីតកម្ម NH3 ជាមួយកាតាលីករដូចជាលោហៈដូចជា Pt, Pd, Cu, Ag, Au ឬអុកស៊ីដលោហៈដូចជា Co3O4, MnO2, CuO, CaO, Fe2O3… គឺ N2 និង N2O ។ ការបង្កើនសីតុណ្ហភាព និងមាតិកា O2/NH3 នឹងបង្កើនសកម្មភាពបំប្លែង NH3 ប៉ុន្តែនឹងកាត់បន្ថយការជ្រើសរើសសម្រាប់ N2 [2] ។ ការសិក្សាមួយផ្សេងទៀតក៏បានបង្ហាញផងដែរថា សម្រាប់កាតាលីករអុកស៊ីត នៅសីតុណ្ហភាពទាប សកម្មភាពរបស់កាតាលីករ (ZnO, TiO2, MoO3) កាន់តែទាប ការជ្រើសរើសសម្រាប់ N2 ជាផលិតផលចុងក្រោយកាន់តែខ្ពស់។

 តារាងប្រៀបធៀបសកម្មភាពនៃកាតាលីករផ្សេងៗគ្នាសម្រាប់ប្រតិកម្មអុកស៊ីតកម្មនៃ NH3 (ឧស្ម័ន) នៅកំហាប់ខ្ពស់ជាមួយ O2 ជាកាតាលីករ [1]
([NH3] = 11400 ppm ក្នុង He ម៉ាសកាតាលីករ៖ 0,2 ក្រាម)

ការកត់សុីនៃ NH3 ដោយ O2 លើកាតាលីករលោហៈ Pt បានទាក់ទាញការស្រាវជ្រាវជាច្រើននៅក្នុងពិភពលោក។ យន្តការប្រតិកម្មជាច្រើនត្រូវបានស្នើឡើងមុនឆ្នាំ 1960 ទោះបីជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ពួកវាផ្អែកលើការសន្មត់តែប៉ុណ្ណោះ ដោយសារតែខ្វះភស្តុតាងពិសោធន៍។ ថ្មីៗនេះ Mieher និង Ho បានវិភាគអុកស៊ីតកម្មនៃ NH3 លើ Pt (111) ដោយប្រើ TPD (ការបំផ្លាញដោយកម្មវិធីសីតុណ្ហភាព), EELS (ការបាត់បង់ថាមពលអេឡិចត្រុង spectroscopy), LEED (ការបំភាយអេឡិចត្រុងថាមពលទាប) ។ បច្ចេកទេសទាំងនេះអនុញ្ញាតឱ្យកំណត់អត្តសញ្ញាណសមាសធាតុកម្រិតមធ្យមក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការប្រតិកម្ម។ សូមអរគុណដល់នោះ អ្នកនិពន្ធទាំងពីរបានសន្និដ្ឋានថា ដំណើរការប្រតិកម្មនឹងឆ្លងកាត់ការបំបែកដ៏សាមញ្ញនៃ NH3 ដោយអាតូមអុកស៊ីសែន បន្ទាប់មកដោយការរួមផ្សំនៃអាតូម N ជាមួយ O ដើម្បីបង្កើតជា NO ឬជាមួយអាតូម N ខ្លួនឯងដើម្បីបង្កើត N2 [3] ។

NH3 + O → NH2 + OH
NH2 + O → NH + OH
NH + O → N + OH
N + O → ទេ។
N + N → N2

ការសិក្សាថ្មីៗនេះដោយ Van den Broek និង van Santen បានបង្ហាញថា NH និង OH គឺជាភាគល្អិតសំខាន់ដែលស្រូបយកលើផ្ទៃ Pt បន្ទាប់ពីការកត់សុីនៃ NH3 នៅក្នុងខ្យល់។ ប្រតិកម្មរវាង NH និង OH គឺជាជំហានកំណត់អត្រានៃប្រតិកម្មទាំងមូល។ N2O នឹងត្រូវបានបង្កើតឡើងនៅពេលដែលគ្មានប្រតិកម្មជាមួយ N adsorbed នៅលើផ្ទៃកាតាលីករ [4] ។ តាមរយៈការគណនាទ្រឹស្តីនៅលើចង្កោម Pt6 Fahmi និង van Santen ក៏បានរកឃើញថា NH3 នឹងផ្តាច់នៅពេលដែលអុកស៊ីសែនមានវត្តមាននៅលើផ្ទៃកាតាលីករ។ យន្តការប្រតិកម្មក៏ស្រដៀងគ្នាទៅនឹងអ្វីដែល Mieher និង Ho បានរកឃើញដោយវិធីសាស្ត្រវិភាគពិសោធន៍ [5]។ ការសិក្សាទាំងនេះបានបង្កើតមូលដ្ឋានគ្រឹះសម្រាប់ការសិក្សាបន្ថែមលើយន្តការអុកស៊ីតកម្ម NH3 លើកាតាលីករផ្សេងទៀតដូចជា Cu, Ag និងអុកស៊ីដលោហៈផ្លាស់ប្តូរ។
(ប្រមូល)

ប្រភព៖ diendankienthuc.net