सोनीशन का उपयोग करके ज़ीओलाइट्स का संश्लेषण और कार्यात्मककरण

नैनो-ज़ेओलाइट और ज़ीओलाइट डेरिवेटिव सहित ज़ीओलाइट्स को उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिकेशन का उपयोग करके कुशलतापूर्वक और विश्वसनीय संश्लेषित, कार्यात्मक और डीग्ग्लोरोमेट किया जा सकता है। अल्ट्रासोनिक ज़ियोलाइट संश्लेषण और उपचार दक्षता, सादगी और बड़े उत्पादन के लिए सरल रैखिक स्केलेबिलिटी द्वारा पारंपरिक हाइड्रोथर्मल संश्लेषण को उत्कृष्टता प्रदान करता है। अल्ट्रासोनिक रूप से संश्लेषित ज़ीओलाइट्स अच्छी क्रिस्टलिटी, शुद्धता के साथ-साथ पोरोसिटी और डिग्ग्लोमेरेशन के कारण कार्यक्षमता का एक उच्च ग्रेड दिखाते हैं।

ज़ीओलाइट्स की अल्ट्रासाउंड-असिस्टेड तैयारी

ज़ीओलाइट्स शोषक और उत्प्रेरक गुणों के साथ माइक्रोपोरस क्रिस्टलीय हाइड्रेटेड एल्यूमिनोसिलेट्स हैं।
उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासाउंड का आवेदन अल्ट्रासोनिक रूप से संश्लेषित ज़ियोलाइट क्रिस्टल के आकार और आकृति विज्ञान को प्रभावित करता है और उनकी क्रिस्टलिनिटी में सुधार करता है। इसके अलावा, सोनोकेमिकल संश्लेषण मार्ग का उपयोग करके क्रिस्टलीकरण का समय काफी कम हो जाता है। अल्ट्रासोनिक रूप से सहायता प्राप्त ज़ीओलाइट संश्लेषण मार्गों का परीक्षण किया गया था और कई ज़ीओलाइट प्रकारों के लिए विकसित किया गया था। अल्ट्रासोनिक ज़ीओलाइट संश्लेषण का तंत्र बेहतर जन हस्तांतरण पर आधारित है जिसके परिणामस्वरूप क्रिस्टल वृद्धि दर में वृद्धि होती है। क्रिस्टल वृद्धि दर में यह वृद्धि बाद में नाभिक दर में वृद्धि की ओर ले जाती है । इसके अतिरिक्त, सोनिकेशन घुलनशील प्रजातियों की एकाग्रता में वृद्धि के माध्यम से डिपॉलिमराइजेशन-बहुलीकरण संतुलन को प्रभावित करता है, जो ज़ेओलाइट गठन के लिए आवश्यक है।
कुल मिलाकर, विभिन्न शोध अध्ययनों और पायलट-स्केल उत्पादन सेटअप ने अल्ट्रासोनिक ज़ीओलाइट संश्लेषण को अत्यधिक कुशल बचत समय और लागत के रूप में साबित किया है।

पारंपरिक संश्लेषण बनाम ज़ीओलाइट्स का अल्ट्रासोनिक संश्लेषण

पारंपरिक रूप से ज़ियोलाइट संश्लेषित कैसे किया जाता है?

पारंपरिक ज़ीओलाइट संश्लेषण एक बहुत ही समय लेने वाली हाइड्रोथर्मल प्रक्रिया है, जिसके लिए कई घंटों से कई दिनों तक प्रतिक्रिया समय की आवश्यकता हो सकती है। हाइड्रोथर्मल मार्ग आम तौर पर एक बैच प्रक्रिया है, जहां zeolites असंगत या घुलनशील सी और अल स्रोतों से संश्लेषित कर रहे हैं । प्रारंभिक वृद्धावस्था चरण में, प्रतिक्रियाशील जेल एक संरचना-निर्देशन एजेंट (एसडीए) द्वारा बना है और एल्यूमीनियम और सिलिका के स्रोत कम तापमान पर वृद्ध हैं। बुढ़ापे के इस पहले चरण के दौरान, तथाकथित नाभिक बनते हैं। ये नाभिक प्रारंभिक सामग्री है जिसमें से निम्नलिखित क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया में zeolite क्रिस्टल बढ़ने रहे हैं। क्रिस्टलीकरण की शुरुआत के साथ, जेल का तापमान बढ़ाया जाता है। यह हाइड्रोथर्मल संश्लेषण आमतौर पर बैच रिएक्टरों में किया जाता है। हालांकि, बैच प्रक्रियाएं श्रम-तीव्र ऑपरेशन की कमी के साथ आती हैं।

सोनीशन के तहत ज़ेओलाइट संश्लेषित कैसे किया जाता है?

ज़ीओलाइट का अल्ट्रासोनिक संश्लेषण हल्के परिस्थितियों में सजातीय ज़ीओलाइट को संश्लेषित करने के लिए तेजी से प्रक्रिया है। उदाहरण के लिए, कमरे के तापमान पर सोनोकेमिकल मार्ग के माध्यम से 50 एनएम ज़ीओलाइट क्रिस्टल संश्लेषित किए गए थे। जबकि पारंपरिक ज़ीओलाइट संश्लेषण प्रतिक्रिया में कई दिनों तक समय लग सकता है, सोनोकेमिकल मार्ग संश्लेषण अवधि को कुछ घंटों तक कम कर देता है, जिससे प्रतिक्रिया समय काफी कम हो जाता है।
ज़ीओलाइट का अल्ट्रासोनिक क्रिस्टलीकरण बैच या निरंतर प्रक्रियाओं के रूप में किया जा सकता है, जो आवेदन को पर्यावरण और प्रक्रिया लक्ष्यों के लिए आसानी से अनुकूलित बनाता है। रैखिक स्केलेबिलिटी के कारण, अल्ट्रासोनिक ज़ियोलाइट सिंथेस को प्रारंभिक बैच प्रक्रिया से इनलाइन प्रसंस्करण में मज़बूती से स्थानांतरित किया जा सकता है। अल्ट्रासोनिक प्रोसेसिंग – बैच और इन-लाइन में – बेहतर आर्थिक दक्षता, गुणवत्ता नियंत्रण और परिचालन लचीलेपन के लिए अनुमति देता है।

विभिन्न ज़ीओलाइट प्रकारों के सोनोकेमिकल सिंथेसिस मार्ग

निम्नलिखित खंड में, हम विभिन्न सोनोकेमिकल रास्ते पेश करते हैं, जिनका सफलतापूर्वक उपयोग विभिन्न ज़ीओलाइट प्रकारों को संश्लेषित करने के लिए किया गया है। अनुसंधान के परिणाम लगातार अल्ट्रासोनिक ज़ीओलाइट संश्लेषण की श्रेष्ठता को रेखांकित करते हैं।

ली युक्त बिकिटाइट ज़ीओलाइट का अल्ट्रासोनिक संश्लेषण

रॉय और दास (2017) ने कमरे के तापमान पर 50 एनएम लिथियम युक्त ज़ेओलाइट बिकिटाइट क्रिस्टल का संश्लेषण किया UIP1500hdT (20kHz, 1.5 किलोवाट) एक बैच सेटअप में अल्ट्रासोनिकेटर। कमरे के तापमान पर बिकिटाइट ज़ीओलाइट के सफल सोनोकेमिकल गठन की पुष्टि एक्सआरडी और आईआर विश्लेषण द्वारा सफलतापूर्वक संश्लेषित लिथियम युक्त बिकिटाइट ज़ियोलाइट द्वारा की गई थी।
जब सोनोकेमिकल उपचार को पारंपरिक हाइड्रोथर्मल उपचार के साथ जोड़ा गया था, तो 5 दिनों के लिए 300ºC की तुलना में ज़ियोलाइट क्रिस्टल के चरण गठन को बहुत कम तापमान (100ºC) पर प्राप्त किया गया था, जो पारंपरिक हाइड्रोथर्मल मार्ग के लिए विशिष्ट मूल्य हैं। सोनीशन क्रिस्टलीकरण समय और ज़ेओलाइट के चरण गठन पर महत्वपूर्ण प्रभाव दिखाता है। अल्ट्रासोनिक रूप से संश्लेषित बिकिटाइट zeolite की कार्यक्षमता का मूल्यांकन करने के लिए, इसकी हाइड्रोजन भंडारण क्षमता की जांच की गई थी। ज़ीओलाइट की ली सामग्री में वृद्धि के साथ भंडारण की मात्रा बढ़ जाती है।
सोनोकेमिकल ज़ीओलाइट गठन: एक्सआरडी और आईआर विश्लेषण से पता चला है कि शुद्ध, नैनो-क्रिस्टलीय बिकिटाइट ज़ियोलाइट का गठन 3 एच अल्ट्रासोनिकेशन और 72 एच वृद्धावस्था के बाद शुरू हुआ। 250 डब्ल्यू में 6 एच सोनीशन समय के बाद प्रमुख चोटियों के साथ नैनो आकार के क्रिस्टलीय बिकिटाइट ज़ियोलाइट प्राप्त किए गए थे।
लाभ: लिथियम युक्त ज़ीओलाइट बिकिटाइट का सोनोकेमिकल संश्लेषण मार्ग न केवल शुद्ध नैनो-क्रिस्टल के सरल उत्पादन का लाभ प्रदान करता है, बल्कि एक तेजी से और लागत प्रभावी तकनीक भी प्रस्तुत करता है। अन्य प्रक्रियाओं की तुलना में अल्ट्रासोनिक उपकरण और आवश्यक ऊर्जा की लागत बहुत कम होती है। इसके अलावा, संश्लेषण प्रक्रिया की अवधि बहुत कम है, ताकि सोनोकेमिकल प्रक्रिया को स्वच्छ ऊर्जा अनुप्रयोगों के लिए एक लाभकारी विधि माना जाता है।
(cf. रॉय एट अल २०१७)

अल्ट्रासोनिकेशन के तहत ज़ीओलाइट मॉर्डेनाइट तैयारी

अल्ट्रासोनिक प्रीट्रीट (मोर-यू) के आवेदन के साथ प्राप्त मॉर्डेनाइट ने इंटरग्राउन छर्रों की एक अधिक सजातीय आकृति विज्ञान 10 × 5 μm2 और सुई की तरह या रेशेदार संरचनाओं के कोई संकेत नहीं दिखाया। अल्ट्रासाउंड-सहायता प्राप्त प्रक्रिया के परिणामस्वरूप बेहतर पाठ्य विशेषताओं के साथ एक सामग्री हुई, विशेष रूप से, माइक्रोपोर मात्रा के रूप में निर्मित रूप में नाइट्रोजन अणुओं के लिए सुलभ। अल्ट्रासोनिक-प्रीट्रीडेड मॉर्डेनाइट के मामले में, परिवर्तित क्रिस्टल आकार और अधिक सजातीय आकृतिविज्ञान देखा गया।
संक्षेप में, वर्तमान अध्ययन से पता चला है कि संश्लेषण जेल के अल्ट्रासोनिक प्रीट्रीट ने प्राप्त मॉर्डेनाइट के विभिन्न गुणों को प्रभावित किया, जिसके परिणामस्वरूप

1. अधिक सजातीय क्रिस्टल आकार और आकृति विज्ञान, अवांछनीय फाइबर और सुई की तरह क्रिस्टल की अनुपस्थिति;
2. कम संरचनात्मक दोष;
3. जैसा-निर्मित मॉर्डेनाइट नमूने में महत्वपूर्ण माइक्रोपोर पहुंच (सिंथेटिक उपचार के बाद से पहले शास्त्रीय सरगर्मी विधि द्वारा तैयार सामग्रियों में अवरुद्ध माइक्रोपोर्स की तुलना करना);
4. विभिन्न अल संगठन, माना जाता है कि ना + cations के विभिन्न पदों में जिसके परिणामस्वरूप (सबसे प्रभावशाली कारक के रूप में निर्मित सामग्री के सोरशन गुणों को प्रभावित) ।

संश्लेषण जेल के अल्ट्रासोनिक पूर्वउपचार द्वारा संरचनात्मक दोषों की कमी सिंथेटिक मॉर्डेनाइट्स में "गैर-आदर्श" संरचना की आम समस्या को हल करने का एक व्यवहार्य तरीका हो सकता है। इसके अतिरिक्त, इस संरचना में उच्च सोरशन क्षमता संश्लेषण से पहले लागू एक आसान और कुशल अल्ट्रासोनिक विधि द्वारा प्राप्त की जा सकती है, बिना समय और संसाधन लेने वाले पारंपरिक पोस्टसिंथेटिक उपचार (जो इसके विपरीत, संरचनात्मक दोषों की पीढ़ी की ओर जाता है)। इसके अलावा, सिलानोल समूहों की कम संख्या तैयार मॉर्डेनाइट के लंबे उत्प्रेरक जीवनकाल में योगदान दे सकती है।
(cf. Kornas एट अल 2021)

सोलीमैन एट अल (2013) ने हिल्स्चर अल्ट्रासोनिकेटर का उपयोग करके अल्ट्रासाउंड के प्रभावों का अध्ययन किया UP200S एच-मॉर्डाइट और एच-बेट ज़ीओलाइट्स पर। वे इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि सोनीशन एच-मॉर्डाइट और एच-बीटा संशोधन के लिए एक प्रभावी तकनीक है, जो मेथनॉल के निर्जलीकरण के माध्यम से डाइमिथाइल ईथर (डीएमई) के उत्पादन के लिए ज़ियोलाइट्स को अधिक उपयुक्त बनाती है।

एसएपीओ-34 नैनोक्रिस्टल का अल्ट्रासोनिक संश्लेषण

सोनोकेमिकल मार्ग के माध्यम से, एसएपीओ-34 (सिलिकोअलुमिनोफोस्फेट आणविक छलनी, ज़ीओलाइट्स का एक वर्ग) को संरचना निर्देशन एजेंट (एसडीए) के रूप में टीओएचओएच का उपयोग करके नैनोक्रेडिट के रूप में सफलतापूर्वक संश्लेषित किया गया। सोनीशन के लिए, Hielscher जांच प्रकार अल्ट्रासोनिकेटर UP200S (24kHz, 200 वाट) इस्तेमाल किया गया था। अंतिम उत्पाद तैयार सोनोकेमिक का औसत क्रिस्टल आकार 50एनएम है, जो हाइड्रोथर्मल संश्लेषित क्रिस्टल के आकार की तुलना में काफी छोटा क्रिस्टल आकार है। जब SAPO-34 क्रिस्टल हाइड्रोथर्मल स्थितियों के तहत सोनोकेमिक रूप से थे, तो सतह क्षेत्र लगभग एक ही क्रिस्टलिन के साथ स्थिर हाइड्रोथर्मल तकनीक के माध्यम से पारंपरिक संश्लेषित SAPO-34 क्रिस्टल के क्रिस्टल सतह क्षेत्र की तुलना में काफी अधिक है। जबकि पारंपरिक हाइड्रोथर्मल विधि में पूरी तरह से क्रिस्टलीय एसएपीओ-34 प्राप्त करने के लिए कम से कम 24 घंटे का संश्लेषण समय लगता है, सोनोकेमिक रूप से सहायता प्राप्त हाइड्रोथर्मल संश्लेषण के माध्यम से पूरी तरह से क्रिस्टलीय एसएपीओ-34 क्रिस्टल वेड केवल 1.5 एच प्रतिक्रिया समय के बाद प्राप्त किया जाता है। अत्यधिक तीव्र अल्ट्रासोनिक ऊर्जा के कारण, ज़ीओलाइट एसएपो-34 क्रिस्टलीकरण अल्ट्रासोनिक कैविटेशन बुलबुले के पतन से तेज हो जाता है। कैविटेशन बुलबुले की विविधता एक नैनोसेकंड से भी कम समय में होती है जिसके परिणामस्वरूप स्थानीय स्तर पर तेजी से बढ़ते और गिरते तापमान होते हैं, जो संगठन और कणों के समूह को रोकता है और छोटे क्रिस्टल आकार की ओर जाता है। तथ्य यह है कि छोटे सोनो-एसएपो-34 क्रिस्टल सोनोकेमिकल विधि द्वारा तैयार किए जा सकते हैं, संश्लेषण के प्रारंभिक चरणों में उच्च नाभिक घनत्व और नाभिक के बाद धीमी गति से क्रिस्टल विकास का सुझाव देता है। इन परिणामों से पता चलता है कि यह अपरंपरागत विधि औद्योगिक उत्पादन पैमाने पर उच्च पैदावार में SAPO-34 नैनोक्रिस्टल के संश्लेषण के लिए एक बहुत ही उपयोगी तकनीक है।
(सीएफ अस्करी और हल्दाज; 2012)

अल्ट्रासोनिक डीग्ग्लोमेरेशन और ज़ीओलाइट्स का फैलाव

जब औद्योगिक अनुप्रयोगों, अनुसंधान या भौतिक विज्ञान में ज़ीओलाइट का उपयोग किया जाता है, तो सूखे ज़ेओलाइट को ज्यादातर तरल चरण में मिलाया जाता है। Zeolite फैलाव के लिए एक विश्वसनीय और प्रभावी फैलाव तकनीक की आवश्यकता होती है, जो ज़ेओलाइट कणों को डीग्लेमेट करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा लागू करती है। अल्ट्रासोनिकेटर अच्छी तरह से शक्तिशाली और विश्वसनीय तितर-बितर होने के लिए जाने जाते हैं, इसलिए विभिन्न सामग्रियों जैसे नैनोट्यूब, ग्राफीन, खनिज और कई अन्य सामग्रियों को एक तरल चरण में सजातीय रूप से फैलाने के लिए उपयोग किया जाता है।
अल्ट्रासाउंड द्वारा इलाज नहीं किया गया एक ज़ेओलाइट पाउडर शेल जैसी आकृति विज्ञान के साथ काफी समूहीकृत होता है। इसके विपरीत, 5 मिनट (200 एमएल नमूना 320 डब्ल्यू पर ध्वनियुक्त) का एक सोनिकेशन उपचार अधिकांश खोल जैसे आकारों को नष्ट करने लगता है, जिसके परिणामस्वरूप अधिक फैलाया गया अंतिम पाउडर होता है। (cf. Ramirez Medoza एट अल २०२०)
उदाहरण के लिए, रामिरेज मेडोजा एट अल (2020) ने हिल्स्चर प्रोब अल्ट्रासोनिकेटर का उपयोग किया UP200S कम तापमान पर एनएएक्स ज़ेओलाइट (यानी, ज़ीओलाइट एक्स सिंथेलाइज्ड सोडियम फॉर्म (एनएएक्स)) में क्रिस्टलाइज करने के लिए। क्रिस्टलीकरण के पहले घंटे के दौरान सोनीशन के परिणामस्वरूप मानक क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया की तुलना में प्रतिक्रिया समय में 20% की कमी आई। इसके अलावा, उन्होंने दिखा दिया कि सोनीशन लंबे समय तक अल्ट्रासाउंड को लागू करके अंतिम पाउडर की समूह डिग्री को भी कम कर सकता है।

ज़ीओलाइट संश्लेषण के लिए उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिकेटर

Hielscher अल्ट्रासोनिकेटर के परिष्कृत हार्डवेयर और स्मार्ट सॉफ्टवेयर विश्वसनीय संचालन, प्रजनन योग्य परिणामों के साथ-साथ उपयोगकर्ता-मित्रता की गारंटी देने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। हिल्स्चर अल्ट्रासोनिकेटर मजबूत और विश्वसनीय हैं, जो भारी शुल्क शर्तों के तहत स्थापित और संचालित होने की अनुमति देता है। ऑपरेशनल सेटिंग्स को सहज मेनू के माध्यम से आसानी से एक्सेस और डायल किया जा सकता है, जिसे डिजिटल कलर टच-डिस्प्ले और ब्राउज़र रिमोट कंट्रोल के माध्यम से एक्सेस किया जा सकता है। इसलिए, शुद्ध ऊर्जा, कुल ऊर्जा, आयाम, समय, दबाव और तापमान जैसी सभी प्रसंस्करण स्थितियां स्वचालित रूप से निर्मित एसडी-कार्ड पर दर्ज की जाती हैं। यह आपको पिछले सोनीशन रन को संशोधित और तुलना करने और ज़ेओलाइट संश्लेषण और फैलाव प्रक्रिया को उच्चतम दक्षता में अनुकूलित करने की अनुमति देता है।
हिल्स्चर अल्ट्रासोनिक्स सिस्टम का उपयोग दुनिया भर में क्रिस्टलीकरण प्रक्रियाओं के लिए किया जाता है और उच्च गुणवत्ता वाले ज़ीओलाइट्स और ज़ीओलाइट डेरिवेटिव के संश्लेषण के लिए विश्वसनीय साबित होते हैं। Hielscher औद्योगिक अल्ट्रासोनिकेटर आसानी से निरंतर आपरेशन (24/7/365) में उच्च आयाम चला सकते हैं । 200μm तक के आयामों को मानक सोनोटरोड (अल्ट्रासोनिक प्रोब/सींग) के साथ आसानी से लगातार उत्पन्न किया जा सकता है। यहां तक कि उच्च आयामों के लिए, अनुकूलित अल्ट्रासोनिक सोनोटरोड उपलब्ध हैं। उनकी मजबूती और कम रखरखाव के कारण, हमारे अल्ट्रासोनिकेटर आमतौर पर भारी शुल्क अनुप्रयोगों और मांग वाले वातावरण में स्थापित होते हैं।
सोनोकेमिकल संश्लेषण, क्रिस्टलीकरण और डीग्ग्लोमेट्रेशन के लिए हिल्स्चर अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर पहले से ही वाणिज्यिक पैमाने पर दुनिया भर में स्थापित हैं। अपने zeolite विनिर्माण प्रक्रिया पर चर्चा करने के लिए अब हमसे संपर्क करें! हमारे अच्छी तरह से अनुभवी कर्मचारियों को सोनोकेमिकल संश्लेषण मार्ग, अल्ट्रासोनिक सिस्टम और मूल्य निर्धारण के बारे में अधिक जानकारी साझा करने में खुशी होगी!
अल्ट्रासोनिक संश्लेषण विधि के लाभ के साथ, अन्य ज़ियोलाइट संश्लेषण प्रक्रियाओं की तुलना में आपका ज़ियोलाइट उत्पादन दक्षता, सादगी और कम लागत में उत्कृष्टता प्राप्त करेगा!

नीचे दी गई तालिका आपको हमारे अल्ट्रासोनिकटर की अनुमानित प्रसंस्करण क्षमता का संकेत देती है: