זרזי פישר-טרופש משופרים עם סוניקציה

סינתזה משופרת של זרזי פישר-טרופש עם אולטרסאונד: טיפול קולי בחלקיקי זרזים משמש למספר מטרות. סינתזה קולית מסייעת ליצור ננו-חלקיקים שהשתנו או פונקציונליים, בעלי פעילות קטליטית גבוהה. זרזים משומשים ומורעלים ניתן לשחזר בקלות ובמהירות על ידי טיפול משטח קולי, אשר מסיר עכירות inactivateting מן הזרז. לבסוף, פירוק ופיזור על-קוליים מביאים לפיזור אחיד וחד-פיזור של חלקיקי זרז כדי להבטיח משטח חלקיקים פעיל גבוה והעברת מסה להמרה קטליטית אופטימלית.

השפעות על-קוליות על Catalyst

אולטרסאונד בעוצמה גבוהה ידוע בהשפעתו החיובית על תגובות כימיות. כאשר גלי אולטרסאונד אינטנסיביים מוכנסים לתוך קוויטציה אקוסטית בינונית נוזלית נוצרת. קוויטציה על-קולית מייצרת תנאים קיצוניים מקומיים עם טמפרטורות גבוהות מאוד של עד 5,000K, לחצים של כ-2,000 אטמוספירה וסילונים נוזליים במהירות של עד 280 מטר לשנייה. תופעת הקוויטציה האקוסטית והשפעותיה על תהליכים כימיים ידועה תחת המונח סונוכימיה.
יישום נפוץ של אולטרסאונד הוא הכנת זרזים הטרוגניים: כוחות קוויטציה אולטרסאונד מפעילים את שטח הפנים של הזרז כמו שחיקה cavitational יוצר משטחים unpassivated, תגובתי מאוד. יתר על כן, העברת המסה משופרת באופן משמעותי על ידי זרם נוזל סוער. התנגשות החלקיקים הגבוהה הנגרמת על ידי קוויטציה אקוסטית מסירה ציפויי תחמוצת פני השטח של חלקיקי אבקה וכתוצאה מכך הפעלה מחדש של משטח הזרז.

הכנה קולית של זרזי פישר-טרופש

תהליך פישר-טרופש מכיל מספר תגובות כימיות הממירות תערובת של פחמן חד חמצני ומימן לפחמימנים נוזליים. עבור סינתזת פישר-טרופש, ניתן להשתמש במגוון זרזים, אך הנפוצים ביותר הם מתכות המעבר קובלט, ברזל ורותניום. סינתזת פישר-טרופש בטמפרטורה גבוהה מופעלת באמצעות זרז ברזל.
מכיוון שזרזי פישר-טרופש רגישים להרעלת זרזים על ידי תרכובות המכילות גופרית, ההפעלה מחדש העל-קולית היא בעלת חשיבות רבה לשמירה על פעילות קטליטית מלאה וסלקטיביות.

סינתזה קולית של זרזי מעטפת ליבה

ננו-מבנים של קליפת ליבה הם ננו-חלקיקים העטופים ומוגנים על ידי קליפה חיצונית המבודדת את הננו-חלקיקים ומונעת את נדידתם והתלכדותם במהלך התגובות הקטליטיות;

Pirola et al. (2010) הכינו זרזי פישר-טרופש מבוססי ברזל הנתמכים בסיליקה עם עומס גבוה של מתכת פעילה. במחקרם הוכח כי הספגה בסיוע אולטרה-סאונד של תמיכת הסיליקה משפרת את שקיעת המתכת ומגבירה את פעילות הזרז. תוצאות הסינתזה של פישר-טרופש הצביעו על הזרזים שהוכנו על ידי אולטרה-סוניקציה כיעילים ביותר, במיוחד כאשר הספגה על-קולית מבוצעת באטמוספירה של ארגון.

הפעלה מחדש של זרז על-קולי

טיפול משטח חלקיקים קולי הוא שיטה מהירה וקלה להתחדשות והפעלה מחדש של זרזים משומשים ומורעלים. יכולת ההתחדשות של הזרז מאפשרת הפעלה מחדש שלו ושימוש חוזר בו ובכך מהווה צעד תהליך חסכוני וידידותי לסביבה.
טיפול בחלקיקים על-קוליים מסיר עכירויות וזיהומים מחלקיק הזרז, אשר חוסמים אתרים לתגובה קטליטית. הטיפול העל-קולי מעניק לחלקיק הזרז שטיפת סילון על פני השטח, ובכך מסיר שיקועים מהאתר הפעיל קטליטית. לאחר ultrasonication, פעילות זרז משוחזר לאותה יעילות כמו זרז טרי. יתר על כן, סוניקציה שוברת אגלומרטים ומספקת פיזור הומוגני ואחיד של חלקיקים חד-מפוזרים, מה שמגדיל את שטח הפנים של החלקיקים ובכך את האתר הקטליטי הפעיל. לפיכך, התאוששות זרז קולי מניב זרזים מתחדשים עם שטח פנים פעיל גבוה לשיפור העברת המסה.
התחדשות זרזים על-קוליים פועלת עבור חלקיקי מינרלים ומתכות, חלקיקים נקבוביים (מזו-)נקבוביים וננו-מרוכבים.

מערכות אולטראסוניות בעלות ביצועים גבוהים לסונוכימיה

Hielscher Ultrasonics’ מעבדים קוליים תעשייתיים יכולים לספק אמפליטודות גבוהות מאוד. אמפליטודות של עד 200μm ניתנות להפעלה רציפה בקלות בפעולה 24/7. עבור אמפליטודות גבוהות עוד יותר, sonotrodes קולי מותאם אישית זמינים. החוסן של הציוד הקולי של Hielscher מאפשר פעולה 24/7 בחובה כבדה ובסביבות תובעניות.
לקוחותינו מרוצים מהחוסן והאמינות יוצאי הדופן של מערכות Hielscher Ultrasonic. ההתקנה בתחומי יישומים כבדים, סביבות תובעניות ותפעול 24/7 מבטיחים עיבוד יעיל וחסכוני. העצמת תהליכים אולטראסוניים מפחיתה את זמן העיבוד ומשיגה תוצאות טובות יותר, כלומר איכות גבוהה יותר, תפוקות גבוהות יותר, מוצרים חדשניים.
הטבלה הבאה נותנת לך אינדיקציה ליכולת העיבוד המשוערת של האולטרסאונד שלנו: