ผลกระทบของสารผสานขึ้นรูปของตัวเร่งปฏิกิริยานิกเกิลบนตัวรองรับซีโอไลต์ 5เอ

บทคัดย่อ

สารผสาน 2 แบบที่เลือกนำมาขึ้นรูปทรงของตัวเร่งปฏิกิริยา ได้แก่ แบบที่ I เมทิลเซลลูโลส (MC) ร่วมกับพอลิไวนิลแอลกอฮอล์ (PVA) อัตราส่วน 7:3 โดยน้ำหนัก และแบบที่ II แป้งข้าวเหนียว (GF) โดยนำมาทดสอบการเปรียบเทียบผลการสลายตัวของสารผสานที่ส่งผลหรือเป็นประโยชน์ต่อกระบวนการคาร์บอนไดออกไซด์เมเทเนชัน (CO₂ Methanation) ซึ่งใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะนิกเกิลบนตัวรองรับซีโอไลต์ 5เอ

           สำหรับการทดลองได้ขึ้นรูปตัวเร่งปฏิกิริยาเป็นทรงกระบอก มีอัตราส่วนตัวเร่งปฏิกิริยาต่อสารผสานเท่ากับ 9:1 โดยน้ำหนัก ดำเนินการทดสอบด้วยเครื่องปฏิกรณ์แบบท่อไหล (Plug flow reactor: PFR) ในช่วงอุณหภูมิ 200-500 องศาเซลเซียส ที่ความดันบรรยากาศ โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาขึ้นรูป จำนวน 1 กรัม หรือสารผสานบริสุทธิ์ จำนวน 0.1 กรัม ภายใต้สภาวะการป้อนแก๊สไนโตรเจนหรือไฮโดรเจนบริสุทธิ์ และคาร์บอนไดออกไซด์ต่อไฮโดรเจนที่ 1:4 ที่อัตราการไหล 60 มิลลิลิตรต่อนาที

           จากการวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงทางความร้อน (Thermogravimetric Analysis :TGA) พบว่าสารผสานทั้ง 2 แบบ สามารถสลายตัวเป็นแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) มีค่าอยู่ในช่วง 10^-7 – 10^-6  โมลต่อนาที, แก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) ช่วง 10^-6– 10^-5  โมลต่อนาที และแก๊สมีเทน (CH₄), อีเทน (C₂H₆), โพรเพน (C₃H₈) มีค่าอยู่ที่ 10^-6 ,10^-7 โมลต่อนาที และ 10^-7 โมลต่อนาที ตามลำดับ จากการเกิดปฏิกิริยากับแก๊สไฮโดรเจน และปฏิกิริยาไพโรไลซิส ซึ่งเกิดผลิตภัณฑ์รวมได้ดีที่อุณหภูมิ 400 องศาเซลเซียส อย่างไรก็ตามปริมาณแก๊สที่เกิดมีค่าน้อยมากเมื่อเทียบกับผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากปฏิกิริยาเมเทเนชันของตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะนิกเกิล สำหรับการทดสอบภายใต้สภาวะแก๊สผสมคาร์บอนไดออกไซด์ผสมกับไฮโดรเจน พบว่าสารผสานแบบ I ช่วยส่งเสริมการเกิดคาร์บอนมอนอกไซด์มีค่า 10^-4 โมลต่อนาที เมื่อเทียบแบบ II ที่ 10^-5 โมลต่อนาที ผ่านปฏิกิริยารีเวิร์สวอเทอร์แก๊สชิฟต์ในช่วงอุณหภูมิสูง ซึ่งเมื่อมีตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะนิกเกิลร่วมด้วย จะสามารถเร่งปฏิกิริยาคาร์บอนมอนอกไซด์เมเทเนชัน (CO Methanation) ต่อเนื่องได้จนเกิดเป็นผลิตภัณฑ์แก๊สมีเทนเพิ่มสูงขึ้นได้ ดังนั้นสารผสานขึ้นรูปแบบ I มีประสิทธิภาพมากกว่า แต่ในด้านของความแข็งแรงของการขึ้นรูปยังคงมีค่าต่ำกว่าสารผสานขึ้นรูปแบบ II