đề cương chi tiết học phần kĩ thuật xúc tác

Hiểu biết được các quá trình hóa học xảy ra với sự có mặt của chất xúc tác 4.1.3.. Nắm được các qui luật cơ bản của phản ứng xúc tác đồng thể.. Nắm được các qui trình phản ứng xúc tác đồ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc

ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT HỌC PHẦN

1 Tên học phần : Kỹ Thuật Xúc Tác (Catalyst technology)

- Mã số học phần : CN236

- Số tín chỉ học phần : 2 tín chỉ

- Số tiết học phần : 30 tiết lý thuyết và 60 tiết tự học

2 Đơn vị phụ trách học phần:

- Bộ môn : Bộ môn Công Nghệ Hóa Học

- Khoa/Viện/Trung tâm/Bộ môn: Khoa Công Nghệ

3 Điều kiện tiên quyết: Hóa lý

4 Mục tiêu của học phần:

4.1 Kiến thức:

4.1.1 Hiểu được các khái niệm cơ bản và các tính chất đặc trưng của xúc tác 4.1.2 Hiểu biết được các quá trình hóa học xảy ra với sự có mặt của chất xúc tác 4.1.3 Phân biệt được phản xúc tác đồng thể và phản ứng xúc tác dị thể

4.1.4 Nắm được các qui luật cơ bản của phản ứng xúc tác đồng thể

4.1.5 Phân biệt được phản ứng xúc tác đồng thể trong pha khí và pha lỏng

4.1.6 Hiểu được thuyết hợp chất trung gian và sự phân hủy H2O2

4.1.7 Nắm được các qui trình phản ứng xúc tác đồng thể với xúc tác axit – bazơ

theo thuyết cổ điển, Bronsted – Lowry, và Lewis

4.1.8 Phân biệt được xúc tác axit - bazơ đặc trưng và Xúc tác axit - bazơ tổng

quát

4.1.9 Hiểu được động học của phản ứng xúc tác đồng thể với xúc tác là

axít-bazơ

4.1.10 Phân biệt được phản ứng xúc tác axit - bazơ trong môi trường không nước với dung môi sinh ra proton, và dung môi không sinh ra proton

4.1.11 Nắm được các khái niệm cơ bản, đặc điểm và năng lượng của phản ứng

xúc tác dị thể

4.1.12 Hiểu được cơ chế phản ứng xúc tác dị thể với xúc tác oxy hóa khử và xúc

tác axit – bazo

4.1.13 Hiểu đượcđộng học phản ứng với sự có mặt của chất xúc tác rắn

4.1.14 Phân biệt được tốc độ vùng động học, vùng khuếch tán và vùng quá độ 4.1.15 Biết Lựa chọn phương trình tốc độ phản ứng theo số liệu

4.1.16 Hiểu được các tính chất đặc trưng của xúc tác rắn

4.1.17 Lựa chọn xúc tác theo loại phản ứng

4.1.18 Nắm được các qui trình điều chế chất xúc tác

4.1.19 Phân biệt được xúc tác có chất mang và không có chất mang

4.1.20 Nắm được các phương pháp hóa lý để phân tích chất xúc tác rắn

4.2 Kỹ năng:

4.2.1 Vận dụng lý thuyết về các tính chất đặc trưng của xúc tác để giải thích cho

các quá trình hóa học xảy ra

4.2.2 Trình bày được sự khác biệt giữa phản ứng xúc tác đồng thể và phản ứng

xúc tác dị thể

4.2.3 Thiết lập được các quy trình tổng hợp chất xúc tác, điều chế được các chất

xúc tác thông dụng và ứng dụng vào thực tế

4.2.4 Thực hiện và phân tích kết quả thí nghiệm qua đó đánh giá kết quả thực

nghiệm và xử lý kết quả thực nghiệm

4.2.5 Biết lựa chọn phương trình tốc độ phản ứng theo số liệu thực nghiệm 4.2.6 Phát triển tư duy lập luận, phân tích một vấn đề

4.2.7 Phát triển kỹ năng trình bày, kỹ năng giao tiếp, làm việc nhóm, kỹ năng

tìm kiếm, tổng hợp, cô động lại một vấn đề

4.3 Thái độ:

4.3.1 Ý thức về sự cần thiết hiểu biết về chất xúc nói chung và các quá trình hóa

học xảy ra với sự có mặt của xúc tác nói riêng, qua đó lựa chọn xúc tác cho phù hợp để vận dụng vào thực tiễn

4.3.2 Nhìn nhận khách quan về vai trò và tầm quan trọng của xúc tác trong lĩnh

vực hóa học từ đó có sự quan tâm tích cực đến việc tìm hiểu, nghiên cứu

và sử dụng chất xúc tác cho phù hợp trong mọi lĩnh vực hóa học

4.3.3 Nhận thức sự ảnh hưởng và tác động của xúc tác đối với môi trường từ đó

thấy được trách nhiệm trong việc sử dụng xúc tác

4.3.4 Tích cực, chủ động học tập và rèn luyện kỹ năng

5 Mô tả tóm tắt nội dung học phần:

Kỹ Thuật Xúc Tác là môn học có vai trò quan trọng trong lĩnh vực nghiên cứu, cũng như ứng dụng trong thực tế sản xuất có liên quan đến các chuyên ngành Công Nghệ Hóa Học, Hóa dầu,…đặc biệt là ngành Công Nghệ Hóa Lý Khái quát hóa những vấn đề có liên quan đến xúc tác đồng thể và dị thể, giải thích các hiện tượng xúc tác, bản chất của chất xúc tác, qua đó sinh viên nắm được các quy trình cơ bản sản xuất chất xúc tác và phương pháp sử dụng các thiết bị để nghiên cứu chất xúc tác, ứng dụng xúc tác vào thực tế

6 Cấu trúc nội dung học phần:

6.1 Lý thuyết

Nội dung Số tiết Mục tiêu

Chương 1 ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA CHẤT XÚC TÁC 2

4.3 1.2 Ðặc tính chung của tác dụng xúc tác

1.2.1 Nhiệt động học của phản ứng xúc tác 1.2.2 Tính chọn lọc của xúc tác

1.2.3 Ðộ chọn lọc của xúc tác 1.2.4 Hoạt độ của xúc tác

4.1.1; 4.1.2;

4.2.1; 4.3

Chương 2 PHẢN ỨNG XÚC TÁC ĐỒNG THỂ 4

2.1 Các qui luật cơ bản của phản ứng xúc tác đồng

2.2 Phản ứng xúc tác đồng thể trong pha khí 4.1.5; 4.3

2.3 Phản ứng xúc tác đồng thể trong pha lỏng 4.1.5; 4.3

2.4 Động học phản ứng xúc tác đồng thể 4.1.6; 4.1.9;

4.3 2.5 Thuyết hợp chất trung gian và sự phân hủy

H2O2

4.1.6; 4.3

2.6 Phản ứng xúc tác đồng thể với xúc tác axit –

bazơ 2.6.1 Định nghĩa cổ điển 2.6.2 Bronsted – Lowry

2.6.3 Định nghĩa Lewis

2.6.4 Bản chất hóa học của phản ứng xúc tác axit - bazơ

4.1.7; 4.3

2.7 Xúc tác axit và bazơ đặc trưng 4.1.8; 4.3

2.8 Xúc tác axit và bazơ tổng quát 4.1.8; 4.3

2.9 Động học của phản ứng xúc tác axít-bazơ

2.9.1 Xúc tác là axit 2.9.2 Xúc tác là bazơ

4.1.9;

4.1.10; 4.3

2.10 Phản ứng xúc tác axit - bazơ trong môi trường

không nước 2.10.1 Với dung môi sinh ra proton, hydroxyl,

sự phân ly theo cơ cấu sau 2.10.2 Với dung môi không sinh ra proton, hydroxyl thì phức tạp hơn, phương trình động học phải tính toán khác

4.1.9;4.1.10;

4.3

Chương 3 PHẢN ỨNG XÚC TÁC DỊ THỂ 8

3.1 Khái niệm và đặc điểm của phản ứng xúc tác dị

thể

4.1.3;

4.1.11;

4.2.2; 4.3

3.2 Đặc điểm của phản ứng xúc tác dị thể

3.2.1 Tính chất nhiều giai đoạn 3.2.2 Các hiện tượng đầu độc, xúc tiến và sự biến tính của xúc tác

3.2.3 Hiệu ứng bù trừ

4.1.11;

4.2.4; 4.3

3.3 Năng lượng trong phản ứng xúc tác dị thể 4.1.11;

4.2.4; 4.3 3.4 Cơ chế phản ứng xúc tác dị thể

3.4.1 Xúc tác oxy hoá khử 3.4.2 Xúc tác axit - bazơ

4.1.7 đến 4.1.12; 4.2.4 đến 4.3

3.5 Động học phản ứng với sự có mặt của chất xúc

tác rắn 3.5.1 Hấp phụ trên bề mặt 3.5.2 Phương trình hấp phụ lý tưởng 3.5.3 Hấp phụ thực

3.5.4 Hấp phụ khống chế

4.1.13 đến 4.1.15; 4.2.4 đến 4.3

3.6 Khuyêch tán và tổng quá trình

3.6.1 Tốc độ vùng động học 3.6.2 Tốc độ vùng khuếch tán 3.6.3 Tốc độ vùng quá độ

4.1.14;

4.1.15; 4.2.4 đến 4.3

3.7 Lựa chọn phương trình tốc độ phản ứng theo số

đến 4.3

Chương 4 ĐẶC TÍNH CỦA CHẤT XÚC TÁC RẮN 4

4.1.16; 4.3 4.2 Một vài tính chất đáng lưu ý của xúc tác rắn 4.1.1;

4.1.16; 4.3 4.3 Thành phần xúc tác

4.3.1 Chất kích động(hay chất trợ xúc tác) 4.3.2 Chất tăng cường

4.3.3 Chất mang

4.1.1;

4.1.16; 4.3

4.1.16; 4.3

4.1.16; 4.3 4.6 Phương pháp biến tính hình học

4.6.1 Vật liệu vi mao quản 4.6.2 Vật liệu mao quản trung bình

4.1.1;

4.1.16; 4.3

4.7 Chọn xúc tác

4.7.1 Các dạng xúc tác 4.7.2 Các loại phản ứng

4.1.5 đến 4.17; 4.2.4 đến 4.3

Chương 5 SẢN XUẤT CHẤT XÚC TÁC RẮN 10

5.1 Điều chế xúc tác

5.1.1 Xúc tác không có chất mang 5.1.2 Xúc tác có chất mang

5.1.3 Các thao tác chính khi điều chế chất mang hoặc xúc tác

4.1.18; đến 4.20; 4.2.3 đến 4.3

5.2 Một số xúc tác và chất mang thường gặp

5.2.1 Than hoạt tính C*

5.2.2 Oxyt nhôm Al2O3 5.2.3 Silicagel SiO2 yH2O 5.2.4 Zeolit

5.2.5 Xúc tác bentonit 5.2.6 Xúc tác (BAV) 5.2.7 Khối tiếp xúc trên cơ sơ trộn cơ học các cấu tử vào nhau

5.2.8 Xúc tác Zn – Cr cho quá trình tổng hợp metanol

5.2.9 Xúc tác (SVD) 5.2.10 Khối tiếp xúc hữu cơ

4.1.18; đến 4.20; 4.2.3 đến 4.3

Chương 6 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CHẤT

6.1 Phương pháp xác định họat độ của các chất xúc

tác 6.1.1 Phương pháp tĩnh (tiến hành trong hệ thống kín)

6.1.2 Phương pháp dòng 6.1.3 Phương pháp xung 6.1.4 Phưong pháp dòng tuần hoàn không có gradient

4.1.18; đến 4.1.20; 4.2.3 đến 4.3

6.2 Nghiên cứu cấu trúc

6.2.1 Xác định diện tích bề mặt riêng

6.2.2 Phương pháp xác định phân bố lỗ xốp 6.2.3 Phương pháp sắc ký khí xác định bề mặt

4.1.1; 4.1.2 4.21; 4.2.2 4.2.3 đến 4.3

6.3 Xác định độ bền cơ học

6.3.1 Thử nghiệm tĩnh 6.3.2 Thử nghiệm động 6.3.3 Xác định độ bền cơ trong điều kiện xúc tác

4.1.1; 4.1.2 4.21; 4.2.2 4.2.3 đến 4.3

7 Phương pháp giảng dạy:

- Bài giảng được cung cấp cho sinh viên để hạn chế việc sinh viên phải ghi chép

trong giờ lý thuyết

- Bài giảng được trình chiếu và thảo luận trong giờ học

- Thảo luận với giảng viên

- Thảo luận nhóm

8 Nhiệm vụ của sinh viên:

Sinh viên phải thực hiện các nhiệm vụ như sau:

- Tham dự tối thiểu 80% số tiết học lý thuyết

- Tham dự kiểm tra giữa học kỳ

- Tham dự thi kết thúc học phần

- Chủ động tổ chức thực hiện giờ tự học

9 Đánh giá kết quả học tập của sinh viên:

9.1 Cách đánh giá

Sinh viên được đánh giá tích lũy học phần như sau:

TT Điểm thành phần Quy định Trọng số Mục tiêu

1 Điểm kiểm tra giữa

kỳ - Thi viết (60 phút) - Tham dự đủ 80% tiết lý thuyết

tính đến thời điểm kiểm tra

30% 4.1.1 đến

4.1.10; 4.2 đến 4.3

2 Điểm thi kết thúc

học phần - Thi viết (60 phút) - Tham dự đủ 80% tiết lý thuyết

tính đến thời điểm kiểm tra

- Bắt buộc dự thi

70% 4.1.10 đến

4.1.20; 4.2 đến 4.3

9.2 Cách tính điểm

- Điểm đánh giá thành phần và điểm thi kết thúc học phần được chấm theo thang điểm 10 (từ 0 đến 10), làm tròn đến một chữ số thập phân

- Điểm học phần là tổng điểm của tất cả các điểm đánh giá thành phần của học phần nhân với trọng số tương ứng Điểm học phần theo thang điểm 10 làm tròn đến một chữ số thập phân, sau đó được quy đổi sang điểm chữ và điểm số theo thang điểm

4 theo quy định về công tác học vụ của Trường

10 Tài liệu học tập:

Thông tin về tài liệu Số đăng ký cá biệt [1] Bài giảng kỹ thuật xúc tác / Mai Hữu khiêm.- Tp HCM :

ĐHQG , 2003.- 216tr .- 660.2995/ Kh304

660.2995/ Kh304 ,

MOL.021094 ,

MOL.021093 , MON.111825

[2] Nhiệt động hoá học / Đào Văn Lượng.- Sách xuất bản lần

thứ tư.- Hà Nội: Khoa học và Kỹ thuật, 2007.- 220 tr., 24 cm (

Bộ sách giáo trình hóa lý).- 541.369/ L561

541.369/ L561 ,

MOL.048352 ,

MOL.048351 ,

CN.016556 , CN.016555 , MON.027489

[3] Động học xúc tác / Đào Văn Tường.- Hà Nội: Khoa học và

Kỹ thuật, 2006.- 275 tr ; minh họa, biểu đồ, 27 cm - Đầu

trang tên sách ghi: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 50 năm

xây dựng và phát triển Khoa Công nghệ Hoá học.- 541.395/

T561

541.395/ T561 ,

MOL.049852 ,

MOL.049853 ,

NN.011894 , NN.011893 , MON.029355

… …

11 Hướng dẫn sinh viên tự học:

(tiết)

Thực hành (tiết)

Nhiệm vụ của sinh viên

1 Chương 1:

1.1

1.2

2 0 -Nghiên cứu trước:

+Tài liệu [1]; [2]: Chương 1

2 Chương 2:

Từ 2.1 đến 2.6 4 0 -Nghiên +Tài liệu [1];[2]: Chương 2 cứu trước:

3 Chương 3:

Từ 3.1 đến 3.6 8 0 -Nghiên +Tài liệu [1]: chương 3 cứu trước:

-Tìm hiểu tài liệu [3] để rõ hơn về phần động học

4 Chương 4:

Từ 4.1 đến 4.7 4 0 -Nghiên +Tài liệu [1]: chương 4 cứu trước:

5 Chương 5:

Từ 5.1 đến 5.2.10 10 0 -Nghiên +Tài liệu [1]: chương 5 cứu trước:

-Tìm hiểu tài liệu [3] để rõ hơn về phần thuyết Bronstet và Lewis

6 Chương 6:

Từ 3.1 đến 3.6 -Nghiên +Tài liệu [1]: chương 6 cứu trước:

-Tìm hiểu tài liệu [3] để rõ hơn về phần thiết bị sắc ký khí và các thiết bị khác

Cần Thơ, ngày … tháng … năm 20…

TL HIỆU TRƯỞNG

TRƯỞNG KHOA

TRƯỞNG BỘ MÔN