ມົນລະພິດຈາກສານເຄມີແອມໂມເນຍ (NH3)

ສາງສານເຄມີຂອງບໍລິສັດ.

ມົນລະພິດຈາກແອມໂມເນຍ (NH3)

ແອມໂມເນຍ (NH3) ເປັນສານປະກອບທີ່ເປັນພິດທີ່ມີຕົ້ນກຳເນີດມາຈາກນ້ຳເສຍກະສິກຳ ແລະ ອຸດສາຫະກຳ ແລະ ແຫຼ່ງອາຍແກັສ. ດັ່ງນັ້ນ, ການປ່ຽນ NH3 ໄປເປັນ N2 ທີ່ບໍ່ເປັນພິດຈຶ່ງໄດ້ກາຍເປັນບູລິມະສິດອັນດັບຕົ້ນໆສຳລັບການຄົ້ນຄວ້າການປິ່ນປົວສິ່ງແວດລ້ອມແບບເລັ່ງປະຕິກິລິຍາ. ບົດຄວາມນີ້ຈະທົບທວນຜົນກະທົບທີ່ເປັນອັນຕະລາຍ ແລະ ແຫຼ່ງທີ່ສຳຄັນຂອງການປ່ອຍອາຍພິດ NH3.

ແຫຼ່ງທີ່ມາຂອງການຜະລິດ NH3, NOx, ແລະ N2O ໃນດິນກະສິກຳ
ໄນໂຕຣເຈນອອກໄຊ (NOx) ແລະ ຊູນຟູຣ໌ອອກໄຊ (SOx) ໄດ້ຖືກພິຈາລະນາມາດົນແລ້ວວ່າເປັນຕົວແທນຫຼັກຂອງການເປັນກົດຂອງສິ່ງແວດລ້ອມ. ໃນອາກາດ, ພວກມັນປ່ຽນເປັນກົດໄນຕຣິກ ແລະ ກົດຊູນຟູຣິກໄດ້ຢ່າງງ່າຍດາຍ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ການປ່ອຍອາຍພິດ NH3 ຍັງເຮັດໃຫ້ສິ່ງແວດລ້ອມເປັນກົດໂດຍທາງອ້ອມ. ປະຕິກິລິຍາລະຫວ່າງ NH3 ແລະ ກົດໃນອາກາດເຊັ່ນ H2SO4 ແລະ HNO3 ປະກອບເປັນຊັ້ນຂອງອາຍແກັສທີ່ມີແອມໂມນຽມຊັນເຟດ ((NH4)2SO4) ແລະ ແອມໂມນຽມໄນເຕຣດ (NH4NO3). ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ເກືອເຫຼົ່ານີ້ຈະຖືກຜຸພັງໂດຍເຊື້ອແບັກທີເຣັຍໃນດິນ, ຜະລິດ HNO3 ອີກຄັ້ງ. ນອກຈາກນັ້ນ, ແອມໂມເນຍຍັງເປັນພິດຕໍ່ສຸຂະພາບຂອງມະນຸດ. ໃນຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຕໍ່າ, NH3 ເຮັດໃຫ້ເກີດອາການແສບຮ້ອນ, ໃນຂະນະທີ່ໃນຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນສູງ, ມັນສາມາດເຮັດໃຫ້ເກີດຕາບອດໄດ້. ກິ່ນຂອງມັນສາມາດເຮັດໃຫ້ເກີດອາການແພ້ຮຸນແຮງໃນຜູ້ທີ່ໄດ້ຮັບສານ. ດັ່ງນັ້ນ, ແອມໂມເນຍຈຶ່ງຖືກຖືວ່າເປັນສາເຫດໄລຍະຍາວຂອງພະຍາດຫຼອດລົມອັກເສບ. ນອກຈາກນັ້ນ, ໃນອຸດສາຫະກໍາ, ການຮົ່ວໄຫຼຂອງອາຍແກັສຍັງສາມາດປະກອບສ່ວນເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມເປັນພິດຂອງມັນໄດ້. NH3 ສິ່ງນີ້ຈະເຮັດໃຫ້ເກີດການກັດກ່ອນຂອງອຸປະກອນ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ຂະບວນການຜະລິດລົບກວນ. ໃນປີ 1999, ການສຶກສາທີ່ຕີພິມໃນວາລະສານວິທະຍາສາດສິ່ງແວດລ້ອມໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງບົດບາດຂອງແອມໂມເນຍໃນການສ້າງໝອກຄວັນທາງແສງໃນເຂດຕົວເມືອງ.

NH3 ຈຳນວນຫຼວງຫຼາຍຖືກປ່ອຍອອກມາຈາກກິດຈະກຳກະສິກຳ ແລະ ສັດລ້ຽງ. ປະເທດເນເທີແລນແມ່ນໜຶ່ງໃນບັນດາປະເທດທີ່ໄດ້ຮັບຜົນກະທົບຫຼາຍທີ່ສຸດຈາກການເປັນກົດຂອງດິນຈາກມົນລະພິດ NH3. ຫຼາຍກວ່າເຄິ່ງໜຶ່ງຂອງທີ່ດິນປ່າໄມ້ໄດ້ຮັບຜົນກະທົບ, ໜອງນ້ຳສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນເປັນກົດ, ແລະ ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງໄນເຕຣດໃນດິນເກີນລະດັບທີ່ອະນຸຍາດ ແລະ ສືບຕໍ່ເພີ່ມຂຶ້ນ. ເມື່ອບໍ່ດົນມານີ້, ພາກພື້ນພາກຕາເວັນອອກສຽງເໜືອຂອງລັດ Carolina ຍັງພົບວ່າໄດ້ຮັບຜົນກະທົບທາງລົບຈາກມົນລະພິດ NH3 ໃນດິນ. ໃນອຸດສາຫະກຳ, NH3 ມັກຖືກໃຊ້ເປັນຕົວແທນຫຼຸດຜ່ອນ NOx ໃນຂະບວນການຫຼຸດຜ່ອນດ້ວຍຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາທີ່ເລືອກເຟັ້ນ, ອີງຕາມປະຕິກິລິຍາຕໍ່ໄປນີ້:

NH3 + NO + ¼ O2 → N2 + H2O.

ປະຕິກິລິຍານີ້ມີປະສິດທິພາບພຽງແຕ່ເມື່ອໃຊ້ແອມໂມເນຍເກີນ, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງສ້າງຄວາມສ່ຽງທີ່ສຳຄັນຂອງການຮົ່ວໄຫຼຂອງ NH3. ນອກຈາກນັ້ນ, ການຮົ່ວໄຫຼຂອງ NH3 ຈາກຫຼາຍແຫຼ່ງອຸດສາຫະກຳເຊັ່ນ: ການຜະລິດໂຊດາ, ການຜະລິດກົດໄນຕຣິກ, ແລະ ອຸດສາຫະກຳໂລຫະ.

ດັ່ງນັ້ນ, ການບຳບັດ NH3, ໂດຍສະເພາະແມ່ນການຜຸພັງໄປເປັນ N2, ໄດ້ກາຍເປັນສິ່ງທ້າທາຍທີ່ສຳຄັນໃນອຸດສາຫະກຳໃນປະຈຸບັນ, ເຖິງວ່າຈະມີການຄົ້ນຄວ້າຢ່າງກວ້າງຂວາງກ່ຽວກັບຂະບວນການບຳບັດ NH3 ໃນໄລຍະ 30 ປີຜ່ານມາ. ການບຳບັດ NH3 ສາມາດແບ່ງອອກເປັນສອງກຸ່ມຫຼັກຄື: ການຜຸພັງ NH3 ໄລຍະແຫຼວ ແລະ ການຜຸພັງ NH3 ໄລຍະອາຍແກັສ. ໃນນ້ຳ, NH3 ສາມາດຖືກຜຸພັງໄດ້ຢ່າງສົມບູນໂດຍຕົວແທນທີ່ມີຄໍລີນ (Cl2). ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຫຼັງຈາກການປິ່ນປົວດ້ວຍ NH3, ການກຳຈັດຄໍລີນອອກຈາກນ້ຳແມ່ນມີຄວາມຈຳເປັນ. ສອງວິທີອື່ນທີ່ໃຊ້ເພື່ອຜຸພັງສານລະລາຍ NH3 ແມ່ນວິທີການຜຸພັງແບບປຽກດ້ວຍກາຕາລິດ ແລະ ວິທີການເອເລັກໂຕຣເຄມີ.

ໃນໄລຍະອາຍແກັສ, ວິທີການທີ່ເຄີຍໃຊ້ທົ່ວໄປແມ່ນການລະລາຍອາຍແກັສ NH3 ເຂົ້າໄປໃນມັນ. ນ້ຳຢາ H2SO4 ເພື່ອໃຫ້ໄດ້ແອມໂມນຽມຊັນເຟດ. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ແອມໂມນຽມຊັນເຟດຈະຖືກນຳໃຊ້ໃນອຸດສາຫະກຳປຸ໋ຍ. ເຖິງຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ຄວາມຕ້ອງການແອມໂມນຽມຊັນເຟດໃນອຸດສາຫະກຳກຳລັງຫຼຸດລົງ. ດັ່ງນັ້ນ, ວິທີການອື່ນສຳລັບການປິ່ນປົວອາຍແກັສ NH3 ທີ່ກຳລັງດຶງດູດຄວາມສົນໃຈຫຼາຍແມ່ນການຜຸພັງແອມໂມເນຍທີ່ອຸນຫະພູມສູງໃນສະພາບທີ່ມີຕົວເລັ່ງໂລຫະ (Pt, Pd, Cu, Ag, Ni, Fe…) ຫຼື ໂລຫະອອກໄຊ (Co3O4, Cr2O3, CuO, Fe2O3…). ບົດຄວາມຕໍ່ໄປຈະແນະນຳວິທີການນີ້ໃຫ້ລະອຽດກວ່າ.

ເຕັກນິກໃໝ່ສຳລັບການກຳຈັດ NH3 ອອກຈາກສິ່ງແວດລ້ອມກ່ຽວຂ້ອງກັບການໃຊ້ປະຕິກິລິຍາກາຕາລິຕິກເພື່ອຜຸພັງ NH3 ເປັນ N2 ແລະ H2O. ວິທີການນີ້ສາມາດນຳໃຊ້ເພື່ອປິ່ນປົວແຫຼ່ງປົນເປື້ອນແອມໂມເນຍໃນຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຕ່ຳ ແລະ ສູງ, ເຊັ່ນດຽວກັນກັບທັງໃນໄລຍະອາຍແກັສ ແລະ ແຫຼວ.

ປະຕິກິລິຍາອົກຊີເດຊັນຂອງ NH3 ໂດຍ O2 ໃນບັນຍາກາດສາມາດເກີດຂຶ້ນໄດ້ທາງທິດສະດີຜ່ານເສັ້ນທາງຕໍ່ໄປນີ້:

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

ທັງ NO ແລະ N2O ລ້ວນແຕ່ເປັນອາຍແກັສທີ່ເປັນພິດຕໍ່ສິ່ງແວດລ້ອມ ແລະ ສິ່ງມີຊີວິດ. N2O ແມ່ນໜຶ່ງໃນອາຍແກັສເຮືອນແກ້ວຫຼັກ, ໃນຂະນະທີ່ NO ສາມາດຜຸພັງໄດ້ງ່າຍໂດຍ O2 ໃຫ້ເປັນ NO2, ເຊິ່ງເປັນແຫຼ່ງທີ່ມາຂອງຝົນກົດ. ການສຳຜັດກັບ N2O ໃນໄລຍະຍາວສາມາດເຮັດໃຫ້ຫາຍໃຈບໍ່ອອກ, ຂາດວິຕາມິນ B12, ຫຼື ເປັນອຳມະພາດຢ່າງສົມບູນ. NO ຍິ່ງເປັນອັນຕະລາຍຫຼາຍກວ່າເກົ່າ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ເກີດການອຸດຕັນຂອງເສັ້ນເລືອດ, ມະເຮັງ, ອັກເສບລຳໄສ້ໃຫຍ່, ແລະອື່ນໆ. ດັ່ງນັ້ນ, ບົດບາດຂອງຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາທີ່ໃຊ້ໃນຂະບວນການບຳບັດການປົນເປື້ອນ NH3 ບໍ່ພຽງແຕ່ເພື່ອເພີ່ມອັດຕາການປະຕິກິລິຍາການຜຸພັງ NH3 ເທົ່ານັ້ນ, ແຕ່ຍັງເພີ່ມການເລືອກເຟັ້ນຂອງປະຕິກິລິຍາ, ສົ່ງເສີມການສ້າງ N2 (ອາຍແກັສທີ່ບໍ່ເປັນພິດຕໍ່ສິ່ງແວດລ້ອມ) ແລະ ຫຼຸດຜ່ອນປະລິມານຂອງອາຍແກັສ NOx (ສາເຫດຕົ້ນຕໍຂອງຝົນກົດ ແລະ ມົນລະພິດສິ່ງແວດລ້ອມ) ໃນຜະລິດຕະພັນ. ການຄວບຄຸມສ່ວນປະກອບຂອງຜະລິດຕະພັນເຮັດໃຫ້ປະຕິກິລິຍາການຜຸພັງ NH3 ກັບຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາເປັນໜຶ່ງໃນຂະບວນການເລັ່ງປະຕິກິລິຍາທີ່ແຕກຕ່າງກັນທີ່ໜ້າສົນໃຈ ແລະ ສຳຄັນທີ່ສຸດ.

ການຄົ້ນຫາຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາເຫຼົ່ານີ້ໄດ້ເລີ່ມຕົ້ນໃນຕົ້ນສະຕະວັດທີ 20. ໂລຫະທີ່ມີຄ່າ ແລະ ໂລຫະປະສົມອອກໄຊແມ່ນຫົວຂໍ້ທຳອິດທີ່ໄດ້ສຶກສາສຳລັບການເນົ່າເປື່ອຍຂອງ NH3 ເພາະວ່າພວກມັນມັກຈະສະແດງກິດຈະກຳການຜຸພັງດ້ວຍຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາທີ່ມີປະສິດທິພາບສຳລັບປະຕິກິລິຍາຜຸພັງທີ່ຫຼາກຫຼາຍໃນວັດສະດຸອື່ນໆ. ຜົນການຄົ້ນຄວ້າຈຳນວນຫຼວງຫຼາຍໄດ້ຖືກເຜີຍແຜ່ສຳລັບວັດສະດຸຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາຕ່າງໆ, ຕັ້ງແຕ່ໂລຫະຈົນເຖິງໂລຫະອອກໄຊ. ຕົວຢ່າງ, ໃນທີ່ມີ platinum ຫຼື cobalt oxide, ທີ່ອຸນຫະພູມປະມານ 750–900°C, NH3 ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນຖືກຜຸພັງໂດຍ O2 ເປັນ NOx. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ໃນອຸນຫະພູມຕ່ຳກວ່າ 300°C, ຜະລິດຕະພັນຂອງການຜຸພັງ NH3 ດ້ວຍຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາເຊັ່ນ Pt, Pd, Cu, Ag, Au ຫຼືໂລຫະອອກໄຊເຊັ່ນ Co3O4, MnO2, CuO, CaO, Fe2O3… ແມ່ນ N2 ແລະ N2O. ການເພີ່ມອຸນຫະພູມ ແລະ ປະລິມານ O2/NH3 ຈະເພີ່ມກິດຈະກຳການປ່ຽນ NH3 ແຕ່ຈະຫຼຸດຜ່ອນການເລືອກສຳລັບ N2 [2]. ການສຶກສາອີກອັນໜຶ່ງຍັງສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ, ສຳລັບຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາອົກໄຊດ໌, ທີ່ອຸນຫະພູມຕ່ຳ, ຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາທີ່ມີກິດຈະກຳຕ່ຳ (ZnO, TiO2, MoO3) ມີການເລືອກເຟັ້ນສູງກວ່າສຳລັບ N2 ເປັນຜະລິດຕະພັນສຸດທ້າຍ.

 ຕາຕະລາງປຽບທຽບກິດຈະກຳຂອງຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາທີ່ແຕກຕ່າງກັນສຳລັບປະຕິກິລິຍາອົກຊີເດຊັນຂອງ NH3 (ອາຍແກັສ) ທີ່ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນສູງກັບ O2 [1]
([NH3] = 11400 ppm ໃນ He, ມວນສານຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາ: 0,2 g)

ການຜຸພັງຂອງ NH3 ໂດຍ O2 ເທິງຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາ Pt ໂລຫະໄດ້ດຶງດູດການຄົ້ນຄວ້າຢ່າງຫຼວງຫຼາຍໃນທົ່ວໂລກ. ກົນໄກປະຕິກິລິຍາຫຼາຍຢ່າງໄດ້ຖືກສະເໜີກ່ອນປີ 1960, ແນວໃດກໍ່ຕາມ, ພວກມັນແມ່ນອີງໃສ່ການສົມມຸດຕິຖານເທົ່ານັ້ນເນື່ອງຈາກຂາດຫຼັກຖານການທົດລອງ. ເມື່ອບໍ່ດົນມານີ້, Mieher ແລະ Ho ໄດ້ດຳເນີນການວິເຄາະການຜຸພັງຂອງ NH3 ເທິງ Pt (111) ໂດຍໃຊ້ເຕັກນິກ TPD (Temperature programmed desorption), EELS (electron energy loss spectroscopy), ແລະ LEED (low electron diffraction). ເຕັກນິກເຫຼົ່ານີ້ຊ່ວຍໃຫ້ສາມາດລະບຸສານປະກອບລະດັບກາງໄດ້ຕະຫຼອດຂະບວນການປະຕິກິລິຍາ. ດ້ວຍເຫດນີ້, ຜູ້ຂຽນທັງສອງໄດ້ສະຫຼຸບວ່າຂະບວນການປະຕິກິລິຍາຈະດຳເນີນໄປໂດຍຜ່ານການແຍກ NH3 ໂດຍອະຕອມອົກຊີເຈນ, ຕາມດ້ວຍການລວມກັນຂອງອະຕອມ N ກັບ O ເພື່ອສ້າງ NO, ຫຼື ກັບອະຕອມ N ເອງເພື່ອສ້າງ N2 [3].

NH3 + O → NH2 + OH
NH2 + O → NH + OH
NH + O → N + OH
N + O → ບໍ່
N + N → N2

ການສຶກສາທີ່ຜ່ານມາໂດຍ Van den Broek ແລະ van Santen ໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ NH ແລະ OH ແມ່ນອະນຸພາກຫຼັກທີ່ດູດຊຶມຢູ່ເທິງໜ້າດິນຂອງ Pt ຫຼັງຈາກການຜຸພັງຂອງ NH3 ໃນອາກາດ. ປະຕິກິລິຍາລະຫວ່າງ NH ແລະ OH ແມ່ນຂັ້ນຕອນການກຳນົດອັດຕາຂອງປະຕິກິລິຍາທັງໝົດ. N2O ຈະຖືກສ້າງຂຶ້ນເມື່ອ NO ປະຕິກິລິຍາກັບ N ທີ່ດູດຊຶມຢູ່ເທິງໜ້າດິນຂອງຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາ [4]. ໂດຍການຄິດໄລ່ທາງທິດສະດີກ່ຽວກັບກຸ່ມ Pt6, Fahmi ແລະ van Santen ຍັງພົບວ່າ NH3 ຈະແຍກຕົວອອກເມື່ອມີອົກຊີເຈນຢູ່ເທິງໜ້າດິນຂອງຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາ. ກົນໄກປະຕິກິລິຍາຍັງຄ້າຍຄືກັນກັບສິ່ງທີ່ Mieher ແລະ Ho ພົບເຫັນໂດຍວິທີການວິເຄາະການທົດລອງ [5]. ການສຶກສາເຫຼົ່ານີ້ໄດ້ວາງພື້ນຖານສຳລັບການສຶກສາຕື່ມອີກກ່ຽວກັບກົນໄກການຜຸພັງ NH3 ໃນຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາອື່ນໆເຊັ່ນ Cu, Ag ແລະ ໂລຫະປະສົມອອກໄຊ.
(ເກັບກຳ)

ແຫຼ່ງຂໍ້ມູນ: diendankienthuc.net