Բարելավված Fischer-Tropsch կատալիզատորներ Sonication-ով
Fischer-Tropsch կատալիզատորների բարելավված սինթեզ ուլտրաձայնով. կատալիզատորի մասնիկների ուլտրաձայնային բուժումն օգտագործվում է մի քանի նպատակների համար: Ուլտրաձայնային սինթեզն օգնում է ձևափոխված կամ ֆունկցիոնալացված նանոմասնիկներ ստեղծել, որոնք ունեն բարձր կատալիտիկ ակտիվություն։ Օգտագործված և թունավորված կատալիզատորները կարող են հեշտությամբ և արագ վերականգնվել մակերեսի ուլտրաձայնային մշակման միջոցով, որը վերացնում է կատալիզատորից անակտիվացնող աղտոտումը: Վերջապես, ուլտրաձայնային դեագլոմերացիան և ցրումը հանգեցնում են կատալիզատորի մասնիկների միատեսակ, մոնո-ցրված բաշխման՝ ապահովելու բարձր ակտիվ մասնիկների մակերեսը և զանգվածի փոխանցումը օպտիմալ կատալիտիկ փոխակերպման համար:
Ֆիշեր-Տրոպշի գործընթացների համար ուլտրաձայնային կատալիզատորի պատրաստման առավելությունները
Ուլտրաձայնային տեխնոլոգիան զգալի առավելություններ է առաջարկում Ֆիշեր-Տրոպշի կատալիզատորների սինթեզում, հիմնականում կատալիզատորի ձևաբանության և ակտիվ կենտրոնի բաշխման վրա նուրբ վերահսկողություն ապահովելու նրանց ունակության շնորհիվ: Ուլտրաձայնային ալիքների կողմից առաջացած բարձր էներգիայի կավիտացիան ապահովում է նախորդ նյութերի արագ խառնում և արդյունավետ դեագլոմերացիա, ինչը հանգեցնում է մասնիկների չափի խիստ միատարր բաշխման և մակերեսի մեծացման: Այս ուժեղացված միատարրությունը հանգեցնում է ակտիվ բաղադրիչների ավելի մեծ ցրման, ինչը կարևոր է հասանելի ռեակցիայի կետերի քանակը մեծացնելու համար: Ավելին, վերահսկվող խառնման կինետիկան հաճախ հանգեցնում է բարձր կայուն և ծակոտկեն կառուցվածքների ձևավորմանը, դրանով իսկ բարելավելով կատալիզատորի կատալիտիկ աշխատանքը, ընտրողականությունը և երկարաժամկետ կայունությունը կոշտ ռեակցիայի պայմաններում:
Sonicator UIP1500hdT Ֆիշեր-Տրոպշի կատալիզատորների սոնոքիմիական սինթեզի համար հոսքային բջիջով
Ուլտրաձայնային ազդեցությունները կատալիզատորների վրա
Բարձր հզորության ուլտրաձայնը հայտնի է քիմիական ռեակցիաների վրա իր դրական ազդեցությամբ: Երբ ինտենսիվ ուլտրաձայնային ալիքները ներմուծվում են հեղուկ միջավայրի մեջ, առաջանում է ակուստիկ կավիտացիա: Ուլտրաձայնային կավիտացիան առաջացնում է տեղական ծայրահեղ պայմաններ՝ մինչև 5000K շատ բարձր ջերմաստիճաններով, մոտավոր ճնշումներով: 2000 ատմ և մինչև 280 մ/վ արագությամբ հեղուկ շիթեր։ Ակուստիկ կավիտացիայի ֆենոմենը և դրա ազդեցությունը քիմիական պրոցեսների վրա հայտնի է սոնոքիմիա տերմինով։
Ուլտրաձայնային տեխնիկայի ընդհանուր կիրառումը տարասեռ կատալիզատորների պատրաստումն է. ուլտրաձայնային կավիտացիոն ուժերը ակտիվացնում են կատալիզատորի մակերեսը, քանի որ կավիտացիոն էրոզիան առաջացնում է չպասիվացված, բարձր ռեակտիվ մակերեսներ: Ավելին, զանգվածի փոխանցումը զգալիորեն բարելավվում է անհանգիստ հեղուկ հոսքի շնորհիվ: Ակուստիկ կավիտացիայի հետևանքով առաջացած բարձր մասնիկների բախումը հեռացնում է փոշի մասնիկների մակերեսային օքսիդային ծածկույթները, ինչը հանգեցնում է կատալիզատորի մակերեսի վերաակտիվացմանը:
Պալադիումով լեգիրված կատալիզատորի սինթեզ օգտագործելով սոնիկատոր UIP1000hdT-ն
Ուսումնասիրություն և պատկեր՝ ©Պրեկոբ և այլք, 2020
Fischer-Tropsch կատալիզատորների ուլտրաձայնային պատրաստում
Ֆիշեր-Տրոպշ պրոցեսը պարունակում է մի քանի քիմիական ռեակցիաներ, որոնք ածխածնի մոնօքսիդի և ջրածնի խառնուրդը վերածում են հեղուկ ածխաջրածինների։ Fischer-Tropsch սինթեզի համար կարող են օգտագործվել մի շարք կատալիզատորներ, բայց առավել հաճախ օգտագործվում են անցումային մետաղները կոբալտը, երկաթը և ռութենիումը: Բարձր ջերմաստիճանի Fischer-Tropsch սինթեզը գործում է երկաթի կատալիզատորով:
Քանի որ Fischer-Tropsch կատալիզատորները ենթարկվում են կատալիզատորի թունավորմանը ծծմբ պարունակող միացություններով, ուլտրաձայնային վերաակտիվացումը մեծ նշանակություն ունի լիարժեք կատալիտիկ ակտիվությունը և ընտրողականությունը պահպանելու համար:
- Տեղումներ կամ բյուրեղացում
- (Նանո-) Մասնիկներ՝ լավ կառավարվող չափերով և ձևով
- Փոփոխված և ֆունկցիոնալ մակերևույթի հատկությունները
- Դոպինգավորված կամ միջուկային կեղևով մասնիկների սինթեզ
- Մեզոպորոզ կառուցվածք
Core-Shell կատալիզատորների ուլտրաձայնային սինթեզ
Core-shell նանոկառուցվածքները նանոմասնիկներ են, որոնք պատված և պաշտպանված են արտաքին թաղանթով, որը մեկուսացնում է նանոմասնիկները և կանխում դրանց միգրացիան և միաձուլումը կատալիտիկ ռեակցիաների ընթացքում:
Պիրոլան և այլք: (2010) պատրաստել են սիլիցիումի վրա հիմնված երկաթի վրա հիմնված Fischer-Tropsch կատալիզատորներ՝ ակտիվ մետաղի բարձր բեռնվածությամբ: Նրանց ուսումնասիրության մեջ ցույց է տրված, որ սիլիկացիոն հենարանի ուլտրաձայնային օգնությամբ ներծծումը բարելավում է մետաղի նստվածքը և մեծացնում կատալիզատորի ակտիվությունը: Ֆիշեր-Տրոպշի սինթեզի արդյունքները ցույց են տվել, որ ուլտրաձայնային եղանակով պատրաստված կատալիզատորները ամենաարդյունավետն են, հատկապես, երբ ուլտրաձայնային ներծծումն իրականացվում է արգոն մթնոլորտում:
UIP2000hdT – 2 կՎտ հզորությամբ սոնիկատոր կատալիզատորներ պատրաստելու համար։
Ուլտրաձայնային կատալիզատորի վերաակտիվացում
Ուլտրաձայնային մասնիկների մակերեսային մշակումը արագ և հեշտ մեթոդ է օգտագործված և պասիվացված կատալիզատորների վերականգնման և վերագործարկման համար: Կատալիզատորի վերագործելիությունը թույլ է տալիս դրա վերագործարկումը և վերօգտագործումը, և այդպիսով այն տնտեսական և էկոլոգիապես մաքուր գործընթացային քայլ է:
Ուլտրաձայնային մասնիկների մշակումը կատալիզատորի մասնիկից հեռացնում է ինակտիվացնող պասիվացնող շերտերը, կեղտը և խառնուրդները, որոնք խոչընդոտում են կատալիտիկ ռեակցիայի տեղամասերը: Օգտագործված կատալիզատորի խառնուրդի ուլտրաձայնային մշակումը հանգեցնում է կատալիզատորի մասնիկի մակերեսի շիթի լվացման, այդպիսով հեռացնելով նստվածքները կատալիտիկ ակտիվ տեղամասից: Ուլտրաձայնային մշակումից հետո կատալիզատորի ակտիվությունը վերականգնվում է նույն արդյունավետությամբ, ինչ թարմ կատալիզատորի դեպքում: Ավելին, ուլտրաձայնային մշակումը կոտրում է ագլոմերատները և ապահովում մոնոդիսպերսացված մասնիկների համասեռ, միատարր բաշխում, ինչը մեծացնում է մասնիկի մակերեսը և, հետևաբար, ակտիվ կատալիտիկ տեղամասը: Հետևաբար, ուլտրաձայնային կատալիզատորի վերականգնումը տալիս է վերականգնված կատալիզատորներ՝ բարձր ակտիվ մակերեսով, ինչը բարելավում է զանգվածի փոխանցումը:
Ուլտրաձայնային կատալիզատորների վերականգնումն աշխատում է հանքային և մետաղական մասնիկների, (մեզո) ծակոտկեն մասնիկների և նանոկոմպոզիտների համար:
Read more about ultrasonic regeneration of spent catalysts!
Ֆիշեր-Տրոպշի կատալիզատորների սոնոքիմիական սինթեզի համար բարձր արդյունավետության սոնիկատորներ
Hielscher սոնիկատորները մեծ առավելություն ունեն կատալիզատորների սինթեզում՝ իրենց ամուր դիզայնի, ճշգրտության և մասշտաբայնության շնորհիվ, ինչը զգալի առավելություններ է առաջարկում ընդհանուր սոնիկացման սարքավորումների համեմատ: Այս սարքերը ապահովում են ճշգրիտ կառավարելի և բարձր ինտենսիվության ուլտրաձայնային էներգիա, որը կարևոր է նախորդ նյութերի միատարր ցրման հասնելու և կատալիզատորի մասնիկների ճշգրիտ միջուկագոյացմանը և աճին նպաստելու համար: Բարդ կառավարման համակարգերը թույլ են տալիս հետազոտողներին ճշգրիտ կարգավորել այնպիսի պարամետրեր, ինչպիսիք են հզորության ելքը և իմպուլսի տևողությունը՝ ապահովելով վերարտադրելի փորձարարական արդյունքներ՝ կարևոր գործոն նյութագիտության մեջ: Ավելին, Hielscher սոնիկատորները հայտնի են իրենց դիմացկունությամբ և տարբեր մասշտաբների հետ աշխատելու ունակությամբ՝ փոքր լաբորատոր խմբաքանակներից մինչև փորձնական գործարանների գործողություններ, այդպիսով հնարավորություն տալով խոստումնալից կատալիզատորային բանաձևերի արդյունավետ անցմանը նստարանային մասշտաբի հետազոտություններից արդյունաբերական կիրառման: Գերմանական ճարտարագիտական և արտադրական ստանդարտները ապահովում են, որ Hielscher ուլտրաձայնային սարքավորումները կարող են հուսալիորեն շահագործվել 24/7 ռեժիմով՝ ծանր բեռների տակ:
Ստորև բերված աղյուսակը ցույց է տալիս մեր ձայնային սարքերի մոտավոր մշակման հզորությունը.
| Խմբաքանակի ծավալը | Հոսքի արագություն | Առաջարկվող սարքեր |
|---|---|---|
| 1-ից 500 մլ | 10-ից 200 մլ / րոպե | UP100H |
| 10-ից 2000 մլ | 20-ից 400 մլ / րոպե | UP200Ht, UP400 Փ |
| 0.1-ից 20լ | 0.2-ից 4լ/րոպե | UIP2000hdT |
| 10-ից 100 լ | 2-ից 10 լ / րոպե | UIP4000hdT |
| ԱԺ | 10-ից 100 լ / րոպե | UIP16000 |
| ԱԺ | ավելի մեծ | կլաստերի UIP16000 |
Կապ մեզ հետ: / Հարցրեք մեզ:
Փաստեր, որոնք արժե իմանալ
Ի՞նչ է Ֆիշեր-Տրոպշի ռեակցիան։
Ֆիշեր-Տրոպշի ռեակցիան կատալիտիկ քիմիական գործընթաց է, որը սինթեզի գազը՝ ածխածնի մոնօքսիդի և ջրածնի խառնուրդը, վերածում է ածխաջրածինների, ինչպիսիք են ալկանները, ալկենները, մոմերը և հեղուկ վառելիքները: Այն կարևոր ուղի է ածխից, բնական գազից, կենսազանգվածից կամ CO₂-ից ստացված սինթեզային գազից սինթետիկ վառելիքներ և քիմիական նյութեր ստանալու համար:
Ի՞նչ է Ֆիշեր-Տրոպշի կատալիզատորը։
Ֆիշեր-Տրոպշի կատալիզատորը պինդ կատալիտիկ նյութ է, որը նպաստում է ածխածնի մոնօքսիդի ջրածնի հետ ջրածնի և շղթայական աճի փոխակերպմանը ածխաջրածինների: Առավել լայնորեն օգտագործվող ակտիվ մետաղներն են երկաթը, կոբալտը և ռութենիումը, որոնք հաճախ պահվում են այնպիսի նյութերի վրա, ինչպիսիք են ալյումինը, սիլիցիումը, տիտանիումը կամ ածխածինը՝ մակերեսը, կայունությունը և ընտրողականությունը բարելավելու համար:
Ո՞ր արդյունաբերություններն են օգտագործում Ֆիշեր-Տրոպշի ռեակցիաները։
Ֆիշեր-Տրոպշի ռեակցիաները կիրառվում են սինթետիկ վառելիքի արդյունաբերության, նավթաքիմիական արդյունաբերության, գազի հեղուկների արտադրության, ածխի հեղուկների արտադրության, կենսազանգվածից հեղուկների արտադրության, ինչպես նաև էլեկտրաէներգիայի հեղուկների և ածխածնի որսման օգտագործման զարգացող ոլորտներում: Դրանք հատկապես կարևոր են դիզելային վառելիքի, ռեակտիվ վառելիքի, քսանյութերի, մոմերի, օլեֆինների և այլ ածխաջրածնային հումքի արտադրության համար:
Որո՞նք են Ֆիշեր-Տրոպշի կատալիզատորների կիրառությունները:
Ֆիշեր-Տրոպշի սինթեզը կատալիտիկ պրոցեսների կատեգորիա է, որոնք կիրառվում են սինթեզի գազից վառելիքի և քիմիական նյութերի արտադրության մեջ (CO և H խառնուրդ):2), որը կարող է լինել
ստացված բնական գազից, ածխից կամ կենսազանգվածից՝ Ֆիշեր-Տրոպշի գործընթացից, անցումային մետաղ պարունակող կատալիզատորը օգտագործվում է ածխաջրածիններ արտադրելու համար ամենահիմնական սկզբնական նյութերից՝ ջրածնից և ածխածնի մոնօքսիդից, որոնք կարող են ստացվել տարբեր ածխածին պարունակող ռեսուրսներից, ինչպիսիք են ածուխը։ , բնական գազ, կենսազանգված և նույնիսկ թափոններ։
Գրականություն / Հղումներ
- Prekob, Á., Muránszky, G., Kocserha, I. et al. (2020): Sonochemical Deposition of Palladium Nanoparticles Onto the Surface of N-Doped Carbon Nanotubes: A Simplified One-Step Catalyst Production Method. Catalysis Letters 150, 2020. 505–513.
- 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.; Hyeon, T.; Fang, M.; Cichowlas, A. A. (1995): Sonochemical synthesis of nanostructured catalysts. Materials Science and Engineering A204, 1995, 186-192.
Hielscher Ultrasonics-ը արտադրում է բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ լաբորատորիա դեպի արդյունաբերական չափս.