Täiustatud Fischer-Tropschi katalüsaatorid ultrahelitöötlusega
Fischer-Tropschi katalüsaatorite parem süntees ultraheliga: Katalüsaatoriosakeste ultraheli töötlemist kasutatakse mitmel eesmärgil. Ultraheli süntees aitab luua modifitseeritud või funktsionaliseeritud nanoosakesi, millel on kõrge katalüütiline aktiivsus. Kasutatud ja mürgitatud katalüsaatoreid saab kergesti ja kiiresti taastada ultraheli pinnatöötlusega, mis eemaldab katalüsaatorist inaktiveeriva saastumise. Lõpuks põhjustab ultraheli deagglomeratsioon ja dispersioon katalüsaatoriosakeste ühtlase, mono-dispersse jaotuse, et tagada kõrge aktiivse osakeste pind ja massiülekanne optimaalseks katalüütiliseks muundamiseks.
Ultraheli mõju katalüsaatorile
Suure võimsusega ultraheli on tuntud oma positiivse mõju kohta keemilistele reaktsioonidele. Kui intensiivsed ultraheli lained viiakse vedelasse keskkonda, tekib akustiline kavitatsioon. Ultraheli kavitatsioon toodab lokaalselt äärmuslikke tingimusi, kus on väga kõrged temperatuurid kuni 5,000K, rõhud umbes 2,000atm ja vedelikujoad kiirusega kuni 280m / s. Akustilise kavitatsiooni nähtus ja selle mõju keemilistele protsessidele on tuntud termini sonochemistry all.
Ultraheli tavaline rakendus on heterogeensete katalüsaatorite valmistamine: ultraheli kavitatsioonijõud aktiveerivad katalüsaatori pindala, kuna kavitatsiooniline erosioon tekitab läbitungimatuid, väga reaktiivseid pindu. Lisaks parandab massiülekannet märkimisväärselt turbulentne vedeliku voogamine. Akustilisest kavitatsioonist põhjustatud suur osakeste kokkupõrge eemaldab pulbriosakeste pinnaoksiidkatted, mille tulemuseks on katalüsaatori pinna taasaktiveerimine.
Fischer-Tropschi katalüsaatorite ultraheli ettevalmistamine
Fischer-Tropschi protsess sisaldab mitmeid keemilisi reaktsioone, mis muudavad süsinikmonooksiidi ja vesiniku segu vedelateks süsivesinikeks. Fischer-Tropschi sünteesiks võib kasutada erinevaid katalüsaatoreid, kuid kõige sagedamini kasutatakse siirdemetalle koobaltit, rauda ja ruteeniumi. Kõrge temperatuuriga Fischer-Tropschi sünteesi käitatakse raudkatalüsaatoriga.
Kuna Fischer-Tropschi katalüsaatorid on vastuvõtlikud väävlit sisaldavate ühendite katalüsaatorite mürgistusele, on ultraheli reaktiveerimine väga oluline täieliku katalüütilise aktiivsuse ja selektiivsuse säilitamiseks.
- Sademed või kristalliseerumine
- (Nano-) Hästi kontrollitud suuruse ja kujuga osakesed
- Modifitseeritud ja funktsionaliseeritud pinnaomadused
- Dopeeritud või südamikukestaga osakeste süntees
- Mesopoorne struktureerimine
Core-shell katalüsaatorite ultraheli süntees
Südamiku ja kestaga nanostruktuurid on nanoosakesed, mis on kapseldatud ja kaitstud väliskestaga, mis isoleerib nanoosakesed ja takistab nende migratsiooni ja koalestsentsi katalüütiliste reaktsioonide ajal
Pirola jt (2010) on valmistanud ränidioksiidiga toetatud rauapõhiseid Fischer-Tropschi katalüsaatoreid, millel on suur aktiivse metalli koormus. Oma uuringus on näidatud, et ränidioksiidi toe ultraheli abil immutamine parandab metalli sadestumist ja suurendab katalüsaatori aktiivsust. Fischer-Tropschi sünteesi tulemused on näidanud, et ultraheliga valmistatud katalüsaatorid on kõige tõhusamad, eriti kui ultraheli immutamine toimub argooni atmosfääris.
UIP2000hdT – 2kW võimas ultrasonikaator nanoosakeste raviks.
Ultraheli katalüsaatori reaktiveerimine
Ultraheli osakeste pinnatöötlus on kiire ja facile meetod kasutatud ja mürgitatud katalüsaatorite regenereerimiseks ja taasaktiveerimiseks. Katalüsaatori regeneratiivsus võimaldab selle taasaktiveerimist ja taaskasutamist ning on seega ökonoomne ja keskkonnasõbralik protsessietapp.
Ultraheli osakeste töötlemine eemaldab katalüsaatoriosakesest inaktiveeriva saastumise ja lisandid, mis blokeerivad katalüütilise reaktsiooni kohad. Ultraheliravi annab katalüsaatoriosakesele pinnajoa pesu, eemaldades seeläbi katalüütiliselt aktiivsest kohast sadestud. Pärast ultraheliuuringut taastatakse katalüsaatori aktiivsus sama efektiivsusega kui värske katalüsaator. Lisaks katkestab ultrahelitöötlus aglomeraadid ja tagab mono-dispergeeritud osakeste homogeense, ühtlase jaotumise, mis suurendab osakeste pindala ja seega aktiivset katalüütilist kohta. Seega annab ultraheli katalüsaatorite taaskasutamine regenereeritud katalüsaatorites, millel on kõrge aktiivne pind, et parandada massiülekannet.
Ultraheli katalüsaatori regenereerimine toimib mineraal- ja metallosakeste, (meso)poorsete osakeste ja nanokomposiitide puhul.
Suure jõudlusega ultraheli süsteemid Sonochemistry jaoks
Hielscher Ultrasonics’ Tööstuslikud ultraheli protsessorid võivad pakkuda väga kõrgeid amplituudi. Amplituudid kuni 200 μm saab hõlpsasti pidevalt käivitada 24/7 operatsioonis. Veelgi suuremate amplituudide jaoks on saadaval kohandatud ultraheli sonotroodid. Hielscheri ultraheli seadmete töökindlus võimaldab 24/7 operatsiooni raskeveokite ja nõudlikes keskkondades.
Meie kliendid on rahul Hielscheri ultraheli süsteemide silmapaistva töökindluse ja usaldusväärsusega. Paigaldamine raskeveokite rakenduste, nõudlike keskkondade ja 24/7 töö valdkondades tagavad tõhusa ja ökonoomse töötlemise. Ultraheli protsessi intensiivistamine vähendab töötlemisaega ja saavutab paremaid tulemusi, st kõrgemat kvaliteeti, suuremat saagikust, uuenduslikke tooteid.
Allolev tabel annab teile ülevaate meie ultrasonikaatorite ligikaudsest töötlemisvõimsusest:
| Partii maht | Voolukiirus | Soovitatavad seadmed |
|---|---|---|
| 0.5 kuni 1,5 ml | mujal liigitamata | VialTweeter |
| 1 kuni 500 ml | 10 kuni 200 ml / min | UP100H |
| 10 kuni 2000 ml | 20 kuni 400 ml / min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 kuni 20L | 0.2 kuni 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 kuni 100L | 2 kuni 10L/min | UIP4000hdT |
| mujal liigitamata | 10 kuni 100 L / min | UIP16000 |
| mujal liigitamata | Suurem | klaster UIP16000 |
Võta meiega ühendust! / Küsi meilt!
Kirjandus / viited
- 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.
Faktid, mida tasub teada
Fischer-Tropschi katalüsaatorite rakendused
Fischeri–Tropschi süntees on katalüütiliste protsesside kategooria, mida kasutatakse kütuste ja kemikaalide tootmisel sünteesgaasist (CO ja H segu)2), mis võivad olla
mis on saadud maagaasist, kivisöest või biomassist Fischer-Tropschi protsess, üleminekumetalle sisaldav katalüsaator, kasutatakse süsivesinike tootmiseks kõige põhilisematest lähteainetest vesinik ja süsinikmonooksiid, mida saab tuletada erinevatest süsinikku sisaldavatest ressurssidest, nagu kivisüsi, maagaas, biomass ja isegi jäätmed.