Parannetut Fischer-Tropsch-katalyytit sonikaatiolla

Fischer-Tropsch-katalyyttien parannettu synteesi ultraäänellä: Katalyyttihiukkasten ultraäänikäsittelyä käytetään useisiin tarkoituksiin. Ultraäänisynteesi auttaa luomaan modifioituja tai funktionalisoituja nanohiukkasia, joilla on korkea katalyyttinen aktiivisuus. Käytetyt ja myrkytetyt katalyytit voidaan helposti ja nopeasti ottaa talteen ultraäänipintakäsittelyllä, joka poistaa katalyytin inaktivoivan likaantumisen. Lopuksi ultraäänideagglomeraatio ja dispersio johtavat katalyyttihiukkasten yhtenäiseen, monodispergoituneeseen jakautumiseen, jotta varmistetaan korkea aktiivinen hiukkaspinta ja massansiirto optimaaliseen katalyyttiseen muuntamiseen.

Ultraäänivaikutukset katalysaattoriin

Suuritehoinen ultraääni on tunnettu positiivisesta vaikutuksestaan kemiallisiin reaktioihin. Kun voimakkaat ultraääniaallot viedään nestemäiseen väliaineeseen, syntyy akustinen kavitaatio. Ultraäänikavitaatio tuottaa paikallisesti äärimmäisiä olosuhteita, joissa on erittäin korkeat lämpötilat jopa 5,000K, paineet noin 2,000atm ja nestemäiset suihkut, joiden nopeus on jopa 280m? s. Akustisen kavitaation ilmiö ja sen vaikutukset kemiallisiin prosesseihin tunnetaan termillä sonokemia.
A common application of ultrasonics is the preparation of heterogeneous catalysts: the ultrasound cavitation forces activate catalyst’s surface area as cavitational erosion generates unpassivated, highly reactive surfaces. Furthermore, mass transfer is significantly improved by the turbulent liquid streaming. The high particle collision caused by acoustic cavitation removes surface oxide coatings of powder particles resulting in the reactivation of the catalyst surface.

Fischer-Tropsch-katalyyttien ultraäänivalmistus

Fischer-Tropsch-prosessi sisältää useita kemiallisia reaktioita, jotka muuttavat hiilimonoksidin ja vedyn seoksen nestemäisiksi hiilivedyiksi. Fischer-Tropsch-synteesissä voidaan käyttää erilaisia katalyyttejä, mutta yleisimmin käytettyjä ovat siirtymämetallit koboltti, rauta ja rutenium. Korkean lämpötilan Fischer-Tropsch-synteesiä käytetään rautakatalyytillä.
Koska Fischer-Tropsch-katalyytit ovat alttiita katalyytin myrkytykselle rikkiä sisältävillä yhdisteillä, ultraääni-uudelleenaktivointi on erittäin tärkeää täydellisen katalyyttisen aktiivisuuden ja selektiivisyyden ylläpitämiseksi.

Core-Shell-katalyyttien ultraäänisynteesi

Ydin-kuori-nanorakenteet ovat nanohiukkasia, jotka on kapseloitu ja suojattu ulkokuorella, joka eristää nanohiukkaset ja estää niiden siirtymisen ja yhteensulautumisen katalyyttisten reaktioiden aikana

(2010) ovat valmistaneet piidioksidituettuja rautapohjaisia Fischer-Tropsch-katalyyttejä, joissa on suuri aktiivisen metallin kuormitus. Tutkimuksessaan osoitetaan, että piidioksidituen ultraäänellä avustettu kyllästäminen parantaa metallin kerrostumista ja lisää katalyytin aktiivisuutta. Fischer-Tropsch-synteesin tulokset ovat osoittaneet ultraäänellä valmistetut katalyytit tehokkaimmiksi, varsinkin kun ultraäänikyllästys suoritetaan argonilmakehässä.

Ultraäänikatalyytin uudelleenaktivointi

Ultraäänihiukkasten pintakäsittely on nopea ja helppo menetelmä käytettyjen ja myrkytettyjen katalyyttien regeneroimiseksi ja aktivoimiseksi. Katalyytin regeneroitavuus mahdollistaa sen uudelleenaktivoinnin ja uudelleenkäytön ja on siten taloudellinen ja ympäristöystävällinen prosessivaihe.
Ultraäänihiukkaskäsittely poistaa katalyytin hiukkasesta inaktivoivan likaantumisen ja epäpuhtaudet, jotka estävät katalyyttisen reaktion kohdat. Ultraäänikäsittely antaa katalyyttihiukkaselle pintasuihkupesun, mikä poistaa kerrostumat katalyyttisesti aktiivisesta kohdasta. Ultrasonicationin jälkeen katalyyttiaktiivisuus palautetaan samaan tehokkuuteen kuin tuore katalyytti. Lisäksi sonikaatio rikkoo agglomeraatteja ja tarjoaa homogeenisen, tasaisen monodispergoituneiden hiukkasten jakautumisen, mikä lisää hiukkasten pinta-alaa ja siten aktiivista katalyyttistä kohtaa. Näin ollen ultraäänikatalyytin talteenotto tuottaa regeneroiduissa katalyyteissä, joilla on suuri aktiivinen pinta-ala parempaan massansiirtoon.
Ultraäänikatalyytin regenerointi toimii mineraali- ja metallihiukkasille, (meso-) huokoisille hiukkasille ja nanokomposiiteille.

Korkean suorituskyvyn ultraäänijärjestelmät sonokemiaan

Hielscher Ultrasonics’ industrial ultrasonic processors can deliver very high amplitudes. Amplitudes of up to 200µm can be easily continuously run in 24/7 operation. For even higher amplitudes, customized ultrasonic sonotrodes are available. The robustness of Hielscher’s ultrasonic equipment allows for 24/7 operation at heavy duty and in demanding environments.
Our customers are satisfied by the outstanding robustness and reliability of Hielscher Ultrasonic’s systems. The installation in fields of heavy-duty application, demanding environments and 24/7 operation ensure efficient and economical processing. Ultrasonic process intensification reduces processing time and achieves better results, i.e. higher quality, higher yields, innovative products.
Alla oleva taulukko antaa sinulle viitteitä ultraäänilaitteidemme likimääräisestä käsittelykapasiteetista: