توليف ووظيفية من الزيوليت باستخدام سونيكيشن

يمكن أن تكون Zeolites بما في ذلك نانو زيوليت ومشتقات الزيوليت توليفها بكفاءة وموثوق بها، وظيفية و deagglomerated باستخدام ultrasonication عالية الأداء. الموجات فوق الصوتية التوليف الزيوليت والعلاج يتفوق التوليف الحرارية المائية التقليدية من خلال الكفاءة والبساطة، وقابلية بسيطة الخطية لإنتاج كبير. zeolites توليفها بالموجات فوق الصوتية تظهر بلورة جيدة، والنقاء، فضلا عن درجة عالية من الوظائف بسبب المسامية و deagglomeration.

إعداد بمساعدة الموجات فوق الصوتية من الزيوليت

الزيوليت هي ميكروبولية بلورية رطبة الألومينوسيليكات مع خصائص ماصة وحفزية.
تطبيق الموجات فوق الصوتية عالية الأداء يؤثر على حجم ومورفولوجيا بلورات الزيوليت توليفها بالموجات فوق الصوتية ويحسن بلورة بهم. وعلاوة على ذلك، يتم تقليل وقت التبلور بشكل كبير باستخدام مسار التوليف سونوتشيميكال. تم اختبار طرق توليف الزيوليت بمساعدة Ultrasonically وتطويرها للعديد من أنواع الزيوليت. آلية توليف الزيوليت بالموجات فوق الصوتية يقوم على نقل الكتلة المحسنة مما يؤدي إلى زيادة معدل نمو الكريستال. وتؤدي هذه الزيادة في معدل نمو الكريستال في وقت لاحق إلى زيادة معدل النوى. بالإضافة إلى ذلك ، يؤثر sonication على توازن إزالة البوليمرات من خلال زيادة تركيز الأنواع القابلة للذوبان ، وهو أمر مطلوب لتشكيل الزيوليت.
عموما، وقد أثبتت مختلف الدراسات البحثية والطيارية على نطاق الإنتاج الاجهزة توليف الزيوليت بالموجات فوق الصوتية وكفاءة عالية توفير الوقت والتكاليف.

طلب معلومات





Ultrasonicator UIP2000hdT with sonochemical inline reactor for highly efficient zeolite synthesis

أوبومنتالتور UIP2000hdT مع مفاعل السونوكيميائية المضمنة لتوليف الزيوليت كفاءة عالية.

توليف التقليدية مقابل توليف بالموجات فوق الصوتية من زيوليتس

كيف يتم تصنيع الزيوليت تقليديا؟

توليف الزيوليت التقليدية هي عملية الحرارية المائية تستغرق وقتا طويلا جدا، والتي يمكن أن تتطلب أوقات رد الفعل من عدة ساعات إلى عدة أيام. المسار الحراري المائي هو عادة عملية دفعة، حيث يتم تصنيع الزيوليت من مصادر سي والذوبان غير متبلور أو آل. في مرحلة الشيخوخة الأولية ، يتكون الجل التفاعلي من قبل عامل توجيه الهيكل (SDA) وتتراوح أعمار مصادر الألومنيوم والسيليكا في درجة حرارة منخفضة. خلال هذه الخطوة الأولى من الشيخوخة ، يتم تشكيل ما يسمى النوى. هذه النوى هي المادة التي تبدأ من خلالها في عملية التبلور التالية بلورات الزيوليت تنمو. مع بدء التبلور ، يتم رفع درجة حرارة الجل. وعادة ما يتم هذا التوليف الحراري المائي في مفاعلات الدفعة. ومع ذلك ، تأتي عمليات الدفعات مع عيب التشغيل المكثف للعمالة.

الموجات فوق الصوتية نانو تشتت الزيوليت مع ultrasonicator UP400St

كيف يتم تصنيع الزيوليت تحت sonication؟

توليف بالموجات فوق الصوتية من الزيوليت هو إجراء سريع لتجميع الزيوليت متجانسة في ظل ظروف معتدلة. على سبيل المثال، تم تصنيع بلورات الزيوليت 50nm عبر الطريق سونوتشيميكال في درجة حرارة الغرفة. في حين أن التفاعل التوليفي الزيوليت التقليدية يمكن أن يستغرق ما يصل إلى عدة أيام، والطريق سونوتشيميكال يقلل من مدة التوليف إلى بضع ساعات، وبالتالي تقليل وقت رد الفعل بشكل كبير.
يمكن تنفيذ تبلور الموجات فوق الصوتية من الزيوليت كعمليات دفعية أو مستمرة ، مما يجعل التطبيق قابلا للتكيف بسهولة مع أهداف البيئة والعملية. نظرا لقابلية التوسع الخطية ، يمكن نقل قشطه الزيوليت بالموجات فوق الصوتية بشكل موثوق من عملية الدفعة الأولية إلى المعالجة المضمنة. المعالجة بالموجات فوق الصوتية – في دفعة وفي الخط – يسمح لكفاءة اقتصادية فائقة، ومراقبة الجودة والمرونة التشغيلية.

مزايا توليف الزيوليت بالموجات فوق الصوتية

  • تسارع التبلور بشكل ملحوظ
  • زيادة النوى
  • زيوليت نقي
  • مورفولوجيا متجانسة
  • زيوليت عالية الوظيفية (ميكروبوليوسي)
  • درجة حرارة منخفضة (مثل درجة حرارة الغرفة)
  • زيادة حركية التفاعل
  • بلورات متخثرة
  • عملية الدفعة أو المضمنة
  • كفاءة فائقة من حيث التكلفة
Ultrasonic synthesis of zeolite is a rapid crystallization process that gives pure, high-quality nano-sized zeolite.

FESEM ميكروجراف من الليثيوم التي تحتوي على بيكيتايت زيوليت، التي أعدتها (أ) سونيكيشن ل3h، (ب) المقابلة EDAX، (ج) سونيكيشن تليها المعالجة الحرارية المائية في 100 درجة مئوية ل24h، (د) EDAX المقابلة.
(دراسة وصورة روي وداس، 2017)

Ultrasonic synthesis is a highly efficient technique to produce SAPO-34 nanocrystals (silicoaluminophosphate molecular sieves, a class of zeolites).

صور SEM من بلورات SAPO-34 المركبة بالموجات فوق الصوتية (SONO-SAPO-34) مع جهاز الموجات فوق الصوتية UP200S في ظل ظروف مختلفة.
(انقر للتكبير! دراسة وصورة: عسكرى وهالادج, 2012)

طرق التوليف سونوتشيميكال من أنواع مختلفة من الزيوليت

في القسم التالي، نقدم مسارات سونوتشيميكال مختلفة، والتي تم استخدامها بنجاح لتجميع أنواع الزيوليت المختلفة. نتائج البحوث تؤكد باستمرار تفوق توليف الزيوليت بالموجات فوق الصوتية.

توليف بالموجات فوق الصوتية من لي التي تحتوي على بيكيتايت زيوليت

Ultrasonicator-sonochemical-zeolite-synthesisروي وداس (2017) توليفها 50nm الليثيوم التي تحتوي على بلورات الزيوليت Bikitaite في درجة حرارة الغرفة باستخدام UIP1500hdT (20 كيلو هرتز، 1.5 كيلو واط) ultrasonicator في إعداد دفعة. تم تأكيد التشكيل السونوكيميائية الناجحة من الزيوليت بيكيتايت في درجة حرارة الغرفة من خلال توليفها بنجاح الليثيوم التي تحتوي على بيكيتايت زيوليت من قبل XRD وتحليل الأشعة تحت الحمراء.
عندما تم الجمع بين العلاج السونوكيميائية مع المعالجة الحرارية المائية التقليدية، تم تحقيق تشكيل المرحلة من بلورات الزيوليت في درجة حرارة أقل بكثير (100 درجة مئوية) بالمقارنة مع 300 درجة مئوية لمدة 5 أيام، والتي هي قيم نموذجية للطريق الحراري المائي التقليدي. Sonication يظهر آثار كبيرة على وقت التبلور وتشكيل المرحلة من الزيوليت. من أجل تقييم وظيفة بيكيتايت زيوليت المركبة بالموجات فوق الصوتية ، تم التحقيق في قدرتها على تخزين الهيدروجين. يزيد حجم التخزين مع زيادة محتوى Li من الزيوليت.
سونوكيميال الزيوليت تشكيل: أظهر تحليل XRD وIR أن تشكيل نقية، نانو بلورية Bikitaite زيوليت بدأت بعد ultrasonication 3 ساعة و 72 ساعة من الشيخوخة. نانو الحجم البلورية Bikitaite zeolite مع قمم بارزة تم الحصول عليها بعد 6 ساعة وقت سونيكيشن في 250 W.
مزايا: يوفر مسار التركيب السونوكيميائية للزيلايت بيكيتايت المحتوي على الليثيوم ليس فقط ميزة الإنتاج البسيط لبلورات النانو النقية ، ولكن يقدم أيضا تقنية سريعة وفعالة من حيث التكلفة. تكاليف معدات الموجات فوق الصوتية والطاقة المطلوبة منخفضة جدا بالمقارنة مع العمليات الأخرى. وعلاوة على ذلك، فإن مدة عملية التوليف قصيرة جدا، بحيث تعتبر العملية سونوتشيماكيميال كطريقة مفيدة لتطبيقات الطاقة النظيفة.
(راجع روي وآخرون 2017)

إعداد زيوليت موردينيت تحت Ultrasonication

Mordenite التي تم الحصول عليها مع تطبيق المعالجة المسبقة بالموجات فوق الصوتية (MOR-U) أظهرت مورفولوجيا أكثر تجانسا من الكريات متضخمة 10 × 5 ميكرومتر2 وليس علامات على تشكيلات مثل إبرة أو ليفية. أدى الإجراء بمساعدة الموجات فوق الصوتية إلى مادة ذات خصائص نصية محسنة ، على وجه الخصوص ، حجم micropore يمكن الوصول إليه لجزيئات النيتروجين في الشكل المصنوع. في حالة موردينيت المعالجة بالموجات فوق الصوتية ، لوحظ شكل بلوري متغير ومورفولوجيا أكثر تجانسا.
باختصار ، أظهرت الدراسة الحالية أن المعالجة المسبقة بالموجات فوق الصوتية لهلام التوليف أثرت على الخصائص المختلفة للموردينيت الذي تم الحصول عليه ، مما أدى إلى

  1. أكثر متجانسة حجم الكريستال ومورفولوجيا, غياب بلورات غير مرغوب فيها الألياف وإبرة مثل;
  2. عيوب هيكلية أقل؛
  3. إمكانية الوصول إلى micropore كبيرة في عينة موردينيت كما هي مصنوعة (مقارنة مع micropores سدت في المواد التي أعدتها طريقة التحريك الكلاسيكية، قبل العلاج ما بعد الاصطناعية)؛
  4. منظمة آل مختلفة، مما أدى إلى مواقف مختلفة من na + cations (العامل الأكثر تأثيرا التي تؤثر على خصائص sorption من المواد كما هي مصنوعة).

قد يكون الحد من العيوب الهيكلية عن طريق المعالجة المسبقة بالموجات فوق الصوتية من هلام التوليف طريقة مجدية لحل المشكلة الشائعة للبنية "غير المثالية" في الموردينيت الاصطناعية. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تحقيق قدرة أعلى في هذا الهيكل من خلال طريقة الموجات فوق الصوتية سهلة وفعالة تطبق قبل التوليف ، دون معالجة ما بعد التمثيل التقليدية المستهلكة للوقت والموارد (والتي ، على العكس من ذلك ، تؤدي إلى توليد عيوب هيكلية). وعلاوة على ذلك، فإن انخفاض عدد مجموعات السيلانول يمكن أن يسهم في حياة تحفيزية أطول من موردينيت المعدة.
(راجع كورناس وآخرون 2021)

SEM صورة توليفها بالموجات فوق الصوتية MCM-22 زيوليت

SEM صورة توليفها بالموجات فوق الصوتية MCM-22 زيوليت
(دراسة وصورة: وانغ وآخرون 2008)

Solyman وآخرون (2013) درس آثار الموجات فوق الصوتية باستخدام Hielscher ultrasonicator UP200S على H-مورديت و H-bet الزيوليت. توصلوا إلى استنتاج مفاده أن سونيكيشن هو تقنية فعالة لتعديل H-mordite و H-Beta ، مما يجعل الزيوليت أكثر ملاءمة لإنتاج الأثير ثنائي ميثيل (DME) عن طريق جفاف الميثانول.

توليف بالموجات فوق الصوتية من البلورات النانوية SAPO-34

عبر الطريق سونوتشيميكال، SAPO-34 (سيليكوالومينوفوسفات الغربال الجزيئية، فئة من الزيوليت) تم تصنيعها بنجاح في شكل نانوككريستالين باستخدام TEAOH كعامل توجيه الهيكل (SDA). ل sonication، وHielscher التحقيق من نوع ultrasonicator UP200S (24 كيلو هرتز، 200 واط) تم استخدامه. متوسط حجم الكريستال للمنتج النهائي أعدت سونوكيميائية هو 50nm، وهو حجم الكريستال أصغر بكثير بالمقارنة مع حجم بلورات توليفها هيدروثيرملي. عندما كانت بلورات SAPO-34 سونوكيميائية في ظل الظروف الحرارية المائية ، فإن مساحة السطح أعلى بكثير من مساحة السطح البلوري لبلورات SAPO-34 المركبة تقليديا عبر تقنية حرارية مائية ثابتة بنفس البلورة تقريبا. في حين أن الطريقة الحرارية المائية التقليدية يأخذ ما لا يقل عن 24 ساعة من وقت التوليف من أجل الحصول على البلورية تماما SAPO-34، عن طريق توليف الحرارية المائية بمساعدة سونوكيميائية بلورية تماما SAPO-34 بلورات werde التي تم الحصول عليها بعد 1.5 ساعة فقط وقت رد الفعل. بسبب الطاقة فوق الصوتية مكثفة للغاية، يتم تكثيف تبلور زيوليت SAPO-34 بانهيار فقاعات التجويف بالموجات فوق الصوتية. يحدث انهيار فقاعات التجويف في أقل من نانو ثانية مما يؤدي محليا إلى ارتفاع وانخفاض درجات الحرارة بسرعة ، مما يمنع تنظيم الجسيمات وتكتلها ويؤدي إلى أحجام بلورية أصغر. حقيقة أن بلورات SONO-SAPO-34 الصغيرة يمكن إعدادها بواسطة الطريقة السونوكيميائية تشير إلى كثافة نواة عالية في المراحل المبكرة من التوليف والنمو البلوري البطيء بعد النوى. وتشير هذه النتائج إلى أن هذه الطريقة غير التقليدية هي تقنية مفيدة جدا لتركيب البلورات النانوية SAPO-34 في غلة عالية على نطاق الإنتاج الصناعي.
(راجع عسكرى وهالادج، 2012)

الموجات فوق الصوتية Deagglomeration وتشتت الزيوليت

Ultrasonic disperser UP200St stirring a zeolite suspensionعندما تستخدم الزيوليت في التطبيقات الصناعية أو البحوث أو علوم المواد ، يتم خلط الزيوليت الجاف في الغالب في مرحلة سائلة. تشتت الزيوليت يتطلب تقنية تشتيت موثوقة وفعالة، والتي تطبق ما يكفي من الطاقة ل deagglomerate جزيئات الزيوليت. ومن المعروف جيدا Ultrasonicators أن تكون قوية وموثوق بها المشتتات، وبالتالي تستخدم لتفريق مواد مختلفة مثل الأنابيب النانوية والجرافين والمعادن والعديد من المواد الأخرى بشكل متجانس في مرحلة السائل.
مسحوق الزيوليت لا يعالج بالموجات فوق الصوتية هو متشمع إلى حد كبير مع مورفولوجيا تشبه قذيفة. في المقابل ، يبدو أن علاج سونيكيشن من 5 دقائق (200 مل عينة سونيكاتيد في 320 واط) لتدمير معظم الأشكال مثل قذيفة ، مما يؤدي إلى مسحوق النهائي أكثر تشتتا. (راجع راميريز ميدوزا وآخرون 2020)
على سبيل المثال، راميريز ميدوزا وآخرون (2020) استخدم مسبار هيلشر ultrasonicator UP200S لبلورة NaX zeolite (أي زيوليت X توليفها في شكل الصوديوم (NaX)) في درجة حرارة منخفضة. سونيكيشن خلال الساعة الأولى من تبلور أدى إلى 20٪ تخفيض وقت رد الفعل مقارنة مع عملية تبلور القياسية. وعلاوة على ذلك، أظهروا أن sonication يمكن أيضا تقليل درجة التكتل من مسحوق النهائي عن طريق تطبيق الموجات فوق الصوتية عالية الكثافة لفترة سونيكيشن أطول.

طلب معلومات





الموجات فوق الصوتية عالية الأداء لتوليف الزيوليت

تم تصميم الأجهزة المتطورة والبرامج الذكية من الموجات فوق الصوتية Hielscher لضمان التشغيل الموثوق به ، والنتائج القابلة للاستنساخ وكذلك سهولة الاستخدام. و هيلشر ultrasonicators قوية وموثوق بها، والذي يسمح ليتم تثبيتها وتشغيلها في ظل ظروف الخدمة الشاقة. يمكن الوصول إلى الإعدادات التشغيلية بسهولة والاتصال بها عبر قائمة بديهية ، والتي يمكن الوصول إليها عبر شاشة اللمس الرقمية الملونة والتحكم عن بعد في المتصفح. لذلك، يتم تسجيل جميع شروط المعالجة مثل صافي الطاقة، والطاقة الإجمالية، والسعة، والوقت، والضغط ودرجة الحرارة تلقائيا على بطاقة SD مدمجة. هذا يسمح لك لمراجعة ومقارنة تشغيل سونيكيشن السابقة وتحسين عملية التوليف والتشتت الزيوليت إلى أعلى كفاءة.
وتستخدم أنظمة Hielscher Ultrasonics في جميع أنحاء العالم لعمليات التبلور وثبت أن تكون موثوقة لتوليف الزيوليت عالية الجودة ومشتقات الزيوليت. Hielscher الموجات فوق الصوتية الصناعية يمكن بسهولة تشغيل السعة العالية في التشغيل المستمر (24/7/365). يمكن بسهولة السعة تصل إلى 200μm يتم إنشاؤها باستمرار مع سونوتروديس القياسية (مسابير بالموجات فوق الصوتية / قرون). لسعات أعلى من ذلك، sonotrodes الموجات فوق الصوتية مخصصة متوفرة. نظرا لقوتها وصيانة منخفضة، يتم تثبيت ultrasonicators لدينا عادة لتطبيقات الخدمة الشاقة وفي بيئات صعبة.
Hielscher المعالجات بالموجات فوق الصوتية لsochemical syntheses، تبلور و deagglomeration مثبتة بالفعل في جميع أنحاء العالم على نطاق تجاري. اتصل بنا الآن لمناقشة عملية التصنيع الزيوليت الخاص بك! سيكون موظفونا ذوي الخبرة الجيدة سعداء لمشاركة المزيد من المعلومات حول مسار التوليف السونوكيميائية وأنظمة الموجات فوق الصوتية والتسعير!
مع الاستفادة من طريقة توليف بالموجات فوق الصوتية، وإنتاج الزيوليت الخاص بك سوف تتفوق في الكفاءة والبساطة وانخفاض التكلفة بالمقارنة مع غيرها من عمليات توليف الزيوليت!

الجدول أدناه يعطيك مؤشرا على قدرة المعالجة التقريبية لultrasonicators لدينا:

دفعة حجم معدل المد و الجزر الأجهزة الموصى بها
1 إلى 500ML 10 إلى 200ML / دقيقة UP100H
10 إلى 2000ML 20 إلى 400ML / دقيقة Uf200 ः ر، UP400St
00.1 إلى 20L 00.2 إلى 4L / دقيقة UIP2000hdT
10 إلى 100L 2 إلى 10L / دقيقة UIP4000hdT
زمالة المدمنين المجهولين 10 إلى 100L / دقيقة UIP16000
زمالة المدمنين المجهولين أكبر مجموعة من UIP16000

اتصل بنا! / اسألنا!

اطلب المزيد من المعلومات

يرجى استخدام النموذج أدناه لطلب معلومات إضافية حول المعالجات بالموجات فوق الصوتية والتطبيقات والسعر. سنكون سعداء لمناقشة العملية الخاصة بك معك ونقدم لكم نظام الموجات فوق الصوتية تلبية الاحتياجات الخاصة بك!









يرجى ملاحظة لدينا سياسة الخصوصية.


Ultrasonic high-shear homogenizers are used in lab, bench-top, pilot and industrial processing.

Hielscher الفوق صوتيات بتصنيع عالية الأداء المجانسة بالموجات فوق الصوتية لخلط التطبيقات، تشتت، استحلاب واستخراج على المختبر، والطيارية ومقياس الصناعية.

الأدب / المراجع



حقائق تستحق العلم

زيوليتس

الزيوليت هي فئة من الألومينوسيليكات، أي AlO2 وSiO2، في فئة المواد الصلبة الدقيقة التي تعرف باسم “الغربال الجزيئية". تتكون الزيوليت بشكل رئيسي من السيليكا والألمنيوم والأوكسجين والمعادن مثل التيتانيوم والقصدير والزنك وجزيئات معدنية أخرى. مصطلح الغربال الجزيئي ينشأ من خاصية معينة من الزيوليت لفرز الجزيئات بشكل انتقائي على أساس في المقام الأول على عملية استبعاد الحجم. يتم تعريف انتقائية الغربال الجزيئية من خلال حجم المسام. في الاعتماد على حجم المسام ، يتم تصنيف الغربال الجزيئية على أنها مسامية ، مسامية ومصغرة. Zeolites تقع في فئة من المواد الدقيقة كما حجم المسام <2 nm. Due to their porous structure, zeolites have the ability accommodate a wide variety of cations, such as Na+, K+, Ca2+ملغ2+ وغيرها. هذه الأيونات الإيجابية هي عقد فضفاضة نوعا ما، ويمكن بسهولة تبادل للآخرين في حل الاتصال. بعض من الزيوليت المعدنية الأكثر شيوعا هي الشرج، الشابازيت، كلينوبتيلوليت، الهولينيت، الناتروليت، فيليبسيت، والستيلبيت. مثال على الصيغة المعدنية للزيوليت هو: Na2شركة2و3O 10·2H2O، الصيغة لnatrolite. هذه cation تبادل الزيوليت تمتلك حموضة مختلفة وتحفيز العديد من الحفز الحمضي.
نظرا لخصائصها الانتقائية والمسامية المشتقة ، غالبا ما تستخدم الزيوليت كمحفزات أو ماصة أو مبادلات أيونات أو حلول لمعالجة مياه الصرف الصحي أو كعوامل مضادة للبكتيريا.
فاوجاسيت زيوليت (FAU) على سبيل المثال هو شكل واحد محدد من الزيوليت، والتي تتميز بإطار مع تجاويف قطرها 1.3 نانومتر التي ترتبط بمسام 0.8 نانومتر. يستخدم الزيوليت من نوع faujasite (FAU) كمحفز للعمليات الصناعية مثل تكسير السوائل الحفاز (FCC) ، وكماصة للمركبات العضوية المتطايرة في تيارات الغاز.


High performance ultrasonics! Hielscher's product range covers the full spectrum from the compact lab ultrasonicator over bench-top units to full-industrial ultrasonic systems.

Hielscher الفوق صوتيات بتصنيع عالية الأداء المجانسة بالموجات فوق الصوتية من مختبر إلى حجم الصناعية.