تحسين محفزات فيشر-تروبش مع سونيكيشن
تحسين توليف محفزات فيشر-تروبش مع الموجات فوق الصوتية: يستخدم العلاج بالموجات فوق الصوتية لجزيئات المحفز لعدة أغراض. يساعد التوليف بالموجات فوق الصوتية على إنشاء جزيئات نانوية معدلة أو وظيفية ، والتي لها نشاط تحفيزي عالي. يمكن استرداد المحفزات المستهلكة والمسمومة بسهولة وسرعة عن طريق المعالجة السطحية بالموجات فوق الصوتية ، والتي تزيل القاذورات المعطلة من المحفز. أخيرا ، ينتج عن إزالة التكتل والتشتت بالموجات فوق الصوتية توزيع موحد أحادي التشتت لجزيئات المحفز لضمان سطح جسيمات نشط عالي ونقل الكتلة من أجل التحويل التحفيزي الأمثل.
تأثيرات بالموجات فوق الصوتية على المحفز
تشتهر الموجات فوق الصوتية عالية الطاقة بتأثيرها الإيجابي على التفاعلات الكيميائية. عندما يتم إدخال الموجات فوق الصوتية المكثفة في التجويف الصوتي المتوسط السائل يتم توليد. ينتج التجويف بالموجات فوق الصوتية ظروفا قاسية محليا مع درجات حرارة عالية جدا تصل إلى 5000 كلفن ، وضغوط تبلغ حوالي 2000 ضغط جوي ، ونفاثات سائلة تصل سرعتها إلى 280 م / ث. تعرف ظاهرة التجويف الصوتي وتأثيراته على العمليات الكيميائية تحت مصطلح سونوكيمياء.
التطبيق الشائع للموجات فوق الصوتية هو إعداد المحفزات غير المتجانسة: تعمل قوى التجويف بالموجات فوق الصوتية على تنشيط مساحة سطح المحفز حيث يولد تآكل التجويف أسطحا غير خاملة وشديدة التفاعل. علاوة على ذلك ، يتم تحسين نقل الكتلة بشكل كبير من خلال تدفق السائل المضطرب. يؤدي تصادم الجسيمات العالي الناجم عن التجويف الصوتي إلى إزالة طلاء أكسيد السطح لجزيئات المسحوق مما يؤدي إلى إعادة تنشيط سطح المحفز.
إعداد بالموجات فوق الصوتية من محفزات فيشر تروبش
تحتوي عملية Fischer-Tropsch على العديد من التفاعلات الكيميائية التي تحول خليطا من أول أكسيد الكربون والهيدروجين إلى هيدروكربونات سائلة. بالنسبة لتخليق فيشر-تروبش، يمكن استخدام مجموعة متنوعة من العوامل الحفازة، ولكن الأكثر استخداما هي الفلزات الانتقالية، الكوبالت والحديد والروثينيوم. يتم تشغيل توليف فيشر-تروبش بدرجة حرارة عالية مع محفز الحديد.
نظرا لأن محفزات Fischer-Tropsch عرضة للتسمم بالمحفز بواسطة المركبات المحتوية على الكبريت ، فإن إعادة التنشيط بالموجات فوق الصوتية لها أهمية كبيرة للحفاظ على النشاط التحفيزي الكامل والانتقائية.
- الترسيب أو التبلور
- (نانو-) جزيئات ذات حجم وشكل يتم التحكم فيهما جيدا
- خصائص السطح المعدلة والوظيفية
- تخليق الجسيمات المخدرة أو القشرة الأساسية
- هيكلة مسامية
التوليف بالموجات فوق الصوتية لمحفزات القشرة الأساسية
الهياكل النانوية ذات الغلاف الأساسي هي جسيمات نانوية مغلفة ومحمية بغلاف خارجي يعزل الجسيمات النانوية ويمنع هجرتها واندماجها أثناء التفاعلات التحفيزية
قام Pirola et al. (2010) بإعداد محفزات Fischer-Tropsch القائمة على الحديد المدعومة بالسيليكا مع تحميل عالي من المعدن النشط. في دراستهم تبين أن التشريب بمساعدة الموجات فوق الصوتية لدعم السيليكا يحسن ترسب المعادن ويزيد من نشاط المحفز. أشارت نتائج تخليق Fischer-Tropsch إلى أن المحفزات التي أعدتها الموجات فوق الصوتية هي الأكثر كفاءة ، خاصة عندما يتم إجراء التشريب بالموجات فوق الصوتية في جو الأرجون.
UIP2000hdT – 2kW الموجات فوق الصوتية قوية لعلاج الجسيمات نانو.
إعادة تنشيط محفز بالموجات فوق الصوتية
المعالجة السطحية للجسيمات بالموجات فوق الصوتية هي طريقة سريعة وسهلة لتجديد وإعادة تنشيط المحفزات المستهلكة والمسمومة. تسمح قابلية تجديد المحفز بإعادة تنشيطه وإعادة استخدامه ، وبالتالي فهي خطوة عملية اقتصادية وصديقة للبيئة.
يزيل علاج الجسيمات بالموجات فوق الصوتية القاذورات والشوائب المعطلة من جسيم المحفز ، والذي يمنع مواقع التفاعل الحفاز. يعطي العلاج بالموجات فوق الصوتية جسيم المحفز غسلا نفاثا سطحيا ، وبالتالي إزالة الترسبات من الموقع النشط تحفيزيا. بعد الموجات فوق الصوتية ، يتم استعادة نشاط المحفز إلى نفس فعالية المحفز الجديد. علاوة على ذلك ، يكسر صوتنة التكتلات ويوفر توزيعا متجانسا وموحدا للجسيمات أحادية التشتت ، مما يزيد من مساحة سطح الجسيمات وبالتالي الموقع التحفيزي النشط. وبالتالي ، فإن استرداد المحفز بالموجات فوق الصوتية ينتج عنه محفزات متجددة ذات مساحة سطح نشطة عالية لتحسين نقل الكتلة.
يعمل تجديد المحفز بالموجات فوق الصوتية للجزيئات المعدنية والمعدنية والجسيمات المسامية (المتوسطة) والمركبات النانوية.
أنظمة الموجات فوق الصوتية عالية الأداء لسونوكيمياء
Hielscher Ultrasonics’ يمكن للمعالجات بالموجات فوق الصوتية الصناعية تقديم سعات عالية جدا. يمكن تشغيل السعات التي تصل إلى 200 ميكرومتر بسهولة بشكل مستمر في عملية 24/7. للحصول على سعات أعلى ، تتوفر سونوتروديس بالموجات فوق الصوتية المخصصة. متانة معدات الموجات فوق الصوتية Hielscher يسمح لعملية 24/7 في الخدمة الشاقة وفي البيئات الصعبة.
عملائنا راضون عن المتانة والموثوقية المعلقة لأنظمة Hielscher Ultrasonic. يضمن التثبيت في مجالات التطبيق الشاق والبيئات الصعبة والتشغيل 24/7 معالجة فعالة واقتصادية. تكثيف العملية بالموجات فوق الصوتية يقلل من وقت المعالجة ويحقق نتائج أفضل ، أي جودة أعلى ، غلة أعلى ، منتجات مبتكرة.
يمنحك الجدول أدناه مؤشرا على قدرة المعالجة التقريبية لأجهزة الموجات فوق الصوتية لدينا:
| حجم الدفعة | معدل التدفق | الأجهزة الموصى بها |
|---|---|---|
| 0.5 إلى 1.5 مل | ن.أ. | VialTweeter |
| 1 إلى 500 مل | 10 إلى 200 مل / دقيقة | UP100H |
| 10 إلى 2000 مل | 20 إلى 400 مل / دقيقة | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 إلى 20 لتر | 0.2 إلى 4 لتر / دقيقة | UIP2000hdT |
| 10 إلى 100 لتر | 2 إلى 10 لتر / دقيقة | UIP4000hdT |
| ن.أ. | 10 إلى 100 لتر / دقيقة | UIP16000 |
| ن.أ. | أكبر | مجموعة من UIP16000 |
اتصل بنا! / اسألنا!
الأدب / المراجع
- Hajdu Viktória; Prekob Ádám; Muránszky Gábor; Kocserha István; Kónya Zoltán; Fiser Béla; Viskolcz Béla; Vanyorek László (2020): Catalytic activity of maghemite supported palladium catalyst in nitrobenzene hydrogenation. Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis 2020.
- Pirola, C.; Bianchi, C.L.; Di Michele, A.; Diodati, P.; Boffito, D.; Ragaini, V. (2010): Ultrasound and microwave assisted synthesis of high loading Fe-supported Fischer–Tropsch catalysts. Ultrasonics Sonochemistry, Vol.17/3, 2010, 610-616.
- Suslick, K. S.; Skrabalak, S. E. (2008): Sonocatalysis. In: Handbook of Heterogeneous Catalysis. 8, 2008, 2007–2017.
- Suslick, K.S. (1998): Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology; 4th Ed. J. Wiley & Sons: New York, Vol. 26, 1998, 517-541.
- Suslick, K.S.; Hyeon, T.; Fang, M.; Cichowlas, A. A. (1995): Sonochemical synthesis of nanostructured catalysts. Materials Science and Engineering A204, 1995, 186-192.
حقائق تستحق المعرفة
تطبيقات محفزات فيشر تروبش
تخليق فيشر-تروبش هو فئة من العمليات التحفيزية التي يتم تطبيقها في إنتاج الوقود والمواد الكيميائية من الغاز التخليقي (خليط من CO و H2) ، والتي يمكن أن تكون
مشتق من الغاز الطبيعي أو الفحم أو الكتلة الحيوية في عملية Fischer-Tropsch ، يتم استخدام محفز يحتوي على معدن انتقالي لإنتاج الهيدروكربونات من المواد الأولية الأساسية للغاية الهيدروجين وأول أكسيد الكربون ، والتي يمكن اشتقاقها من موارد مختلفة تحتوي على الكربون مثل الفحم والغاز الطبيعي والكتلة الحيوية وحتى النفايات.