Továbbfejlesztett Fischer-Tropsch katalizátorok szonikálással
A Fischer-Tropsch katalizátorok javított szintézise ultrahanggal: A katalizátor részecskék ultrahangos kezelését több célra használják. Az ultrahangos szintézis segít módosított vagy funkcionalizált nanorészecskék létrehozásában, amelyek nagy katalitikus aktivitással rendelkeznek. Az elhasznált és mérgezett katalizátorok könnyen és gyorsan visszanyerhetők ultrahangos felületkezeléssel, amely eltávolítja az inaktiváló szennyeződést a katalizátorból. Végül az ultrahangos deagglomeráció és diszperzió a katalizátor részecskék egyenletes, mono-diszperziós eloszlását eredményezi, hogy biztosítsa a nagy aktív részecskefelületet és a tömegátadást az optimális katalitikus átalakításhoz.
Ultrahangos hatások a katalizátorra
A nagy teljesítményű ultrahang jól ismert a kémiai reakciókra gyakorolt pozitív hatásáról. Amikor intenzív ultrahanghullámokat vezetnek be egy folyékony közegbe, akusztikus kavitáció keletkezik. Az ultrahangos kavitáció lokálisan szélsőséges körülményeket hoz létre, nagyon magas hőmérsékletekkel, akár 5,000K-ig, kb. 2,000atm nyomással és folyékony fúvókákkal, akár 280m / s sebességgel. Az akusztikus kavitáció jelensége és a kémiai folyamatokra gyakorolt hatása a sonochemistry kifejezés alatt ismert.
Az ultrahang gyakori alkalmazása heterogén katalizátorok előállítása: az ultrahangos kavitációs erők aktiválják a katalizátor felületét, mivel a kavitációs erózió passziválatlan, erősen reaktív felületeket hoz létre. Továbbá a tömegátadást jelentősen javítja a turbulens folyadékáramlás. Az akusztikus kavitáció által okozott nagy részecskeütközés eltávolítja a porrészecskék felületi oxidbevonatait, ami a katalizátor felületének újraaktiválódását eredményezi.
Fischer-Tropsch katalizátorok ultrahangos előkészítése
A Fischer-Tropsch folyamat számos kémiai reakciót tartalmaz, amelyek szén-monoxid és hidrogén keverékét folyékony szénhidrogénekké alakítják. A Fischer-Tropsch szintézishez számos katalizátor használható, de a leggyakrabban használt átmenetifémek a kobalt, a vas és a ruténium. A magas hőmérsékletű Fischer-Tropsch szintézist vaskatalizátorral működtetik.
Mivel a Fischer-Tropsch katalizátorok érzékenyek a kéntartalmú vegyületek katalizátormérgezésére, az ultrahangos reaktiválás nagy jelentőséggel bír a teljes katalitikus aktivitás és szelektivitás fenntartása érdekében.
- Csapadék vagy kristályosodás
- (Nano-) Jól szabályozott méretű és alakú részecskék
- Módosított és funkcionalizált felületi tulajdonságok
- Doped vagy maghéj részecskék szintézise
- Mezoporózus strukturálás
A maghéj katalizátorok ultrahangos szintézise
A maghéj nanoszerkezetek olyan nanorészecskék, amelyeket egy külső héj zár be és véd, amely elkülöníti a nanorészecskéket, és megakadályozza migrációjukat és összeolvadásukat a katalitikus reakciók során
Pirola et al. (2010) szilícium-dioxiddal támogatott vasalapú Fischer-Tropsch katalizátorokat állított elő nagy aktív fémterheléssel. Vizsgálatukban kimutatták, hogy a szilícium-dioxid tartó ultrahanggal segített impregnálása javítja a fémlerakódást és növeli a katalizátor aktivitását. A Fischer-Tropsch szintézis eredményei azt mutatták, hogy az ultrahangos kezeléssel előállított katalizátorok a leghatékonyabbak, különösen akkor, ha az ultrahangos impregnálást argon légkörben végzik.
UIP2000hdT – 2kW erős ultrahangos készülék nano-részecskék kezelésére.
Ultrahangos katalizátor újraaktiválása
Az ultrahangos részecskefelület-kezelés gyors és egyszerű módszer a használt és mérgezett katalizátorok regenerálására és újraaktiválására. A katalizátor regenerálhatósága lehetővé teszi annak reaktiválását és újrafelhasználását, ezáltal gazdaságos és környezetbarát folyamatlépés.
Az ultrahangos részecskekezelés eltávolítja az inaktiváló szennyeződéseket és szennyeződéseket a katalizátor részecskéből, amelyek blokkolják a katalitikus reakció helyeit. Az ultrahangos kezelés felületi mosást biztosít a katalizátor részecskének, ezáltal eltávolítva a lerakódásokat a katalitikusan aktív helyről. Az ultrahangos kezelés után a katalizátor aktivitása ugyanolyan hatékonysággal áll helyre, mint a friss katalizátor. Továbbá az szonikálás megszakítja az agglomerátumokat, és homogén, egyenletes eloszlást biztosít a mono-diszpergált részecskéknek, ami növeli a részecske felületét és ezáltal az aktív katalitikus helyet. Ezért az ultrahangos katalizátor visszanyerése nagy aktív felületű regenerált katalizátorokban eredményez a jobb tömegátadás érdekében.
Ultrahangos katalizátor regeneráció működik ásványi és fém részecskék, (mezo-) porózus részecskék és nanokompozitok.
Nagy teljesítményű ultrahangos rendszerek sonokémiai
Hielscher Ultrasonics’ Az ipari ultrahangos processzorok nagyon nagy amplitúdókat tudnak biztosítani. Akár 200 μm-es amplitúdók is könnyedén működtethetők folyamatosan 24/7 üzemben. Még nagyobb amplitúdók esetén testreszabott ultrahangos sonotrodes áll rendelkezésre. A Hielscher ultrahangos berendezésének robusztussága lehetővé teszi az 24/7 működést nagy teherbírású és igényes környezetben.
Ügyfeleink elégedettek a Hielscher Ultrasonic rendszereinek kiemelkedő robusztusságával és megbízhatóságával. A nagy igénybevételt jelentő alkalmazások, a nagy igénybevételt jelentő környezetek és a 24/7 működés területén történő telepítés biztosítja a hatékony és gazdaságos feldolgozást. Az ultrahangos folyamat intenzívebbé tétele csökkenti a feldolgozási időt és jobb eredményeket ér el, azaz jobb minőséget, magasabb hozamot, innovatív termékeket.
Az alábbi táblázat jelzi ultrahangos készülékeink hozzávetőleges feldolgozási kapacitását:
| Kötegelt mennyiség | Áramlási sebesség | Ajánlott eszközök |
|---|---|---|
| 0.5-től 1,5 ml-ig | n.a. | VialMagassugárzó |
| 1–500 ml | 10–200 ml/perc | UP100H |
| 10 és 2000 ml között | 20–400 ml/perc | UP200Ht, UP400ST |
| 0.1-től 20L-ig | 0.2-től 4 liter/percig | UIP2000hdT |
| 10–100 liter | 2–10 l/perc | UIP4000hdt |
| n.a. | 10–100 l/perc | UIP16000 |
| n.a. | Nagyobb | klaszter UIP16000 |
Kapcsolat! / Kérdezzen tőlünk!
Irodalom/Hivatkozások
- 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.
Tények, amelyeket érdemes tudni
Fischer–Tropsch-katalizátorok alkalmazása
A Fischer–Tropsch-szintézis a katalitikus folyamatok olyan kategóriája, amelyet üzemanyagok és vegyi anyagok szintézisgázból (CO és H keveréke) történő előállítására alkalmaznak2), amely lehet
Földgázból, szénből vagy biomasszából származik A Fischer–Tropsch-folyamat, egy átmenetifém-tartalmú katalizátor, amelyet szénhidrogének előállítására használnak a legalapvetőbb kiindulási anyagokból hidrogén és szén-monoxid, amelyek különböző széntartalmú erőforrásokból, például szénből, földgázból, biomasszából és akár hulladékból is származhatnak.