Khí thải từ đốt nhiên liệu và bộ chuyển đổi xúc tác

Mô phỏng thuộc chủ đề Nitrogen – sulfur của Hoá học 11 (Chương trình GDPT 2018): nguồn gốc và tác hại của các khí NOₓ, SO₂ trong không khí, mưa acid và biện pháp giảm thiểu, mở rộng sang các chất ô nhiễm khác khi đốt nhiên liệu. Mô hình tính trên mỗi kg nhiên liệu: xăng (octane), dầu diesel (dodecane) hoặc than đá chứa sulfur. Thiếu oxygen thì nhiên liệu cháy không hoàn toàn tạo CO, muội than và hydrocarbon chưa cháy; ở nhiệt độ cao nitrogen và oxygen của không khí kết hợp thành NO; sulfur trong nhiên liệu cháy thành SO₂. Bộ chuyển đổi xúc tác Pt/Pd/Rh oxi hoá CO, hydrocarbon và khử NO (2CO + 2NO → 2CO₂ + N₂), còn tháp khử sulfur khí thải dùng đá vôi giữ lại SO₂ (CaCO₃ + SO₂ → CaSO₃ + CO₂). Chọn nhiên liệu, kéo thanh trượt lượng oxygen cấp λ (λ = 1 là vừa đủ để cháy hoàn toàn) và nhiệt độ ngọn lửa, rồi đọc biểu đồ khí thải theo thang logarit cùng các thẻ tác hại có mức thấp – vừa – cao. Bật bộ chuyển đổi xúc tác cho xe xăng, xe diesel, chọn nhiên liệu ít sulfur, bật tháp khử sulfur cho nhà máy than; vạch mờ trên biểu đồ là lượng thải trước khi xử lí. Bầu trời trên hình mờ đi khi nhiều muội (mờ toàn cầu), ngả nâu khi nhiều NOₓ và hydrocarbon (khói mù quang hoá), mây và mưa đổi màu theo pH nước mưa ước tính. Bấm Ghi kết quả để so sánh các lần thử trong bảng, và đọc các phương trình hoá học đã cân bằng ở dưới. Câu hỏi gợi ý: – Vì sao giảm lượng oxygen cấp làm tăng CO và muội nhưng lại làm giảm NOₓ? – Vì sao bộ chuyển đổi xúc tác ba chiều chỉ khử được NOₓ khi λ rất gần 1, và điều đó gây khó gì cho động cơ diesel? – Đốt 1 kg than chứa 2,5 % sulfur tạo ra bao nhiêu gam SO₂, và cần bao nhiêu gam CaCO₃ để giữ lại hết lượng đó?