Katalis Fischer-Tropsch yang Ditingkatkan dengan Sonikasi

Peningkatan Sintesis Katalis Fischer-Tropsch dengan Ultrasound: Perawatan ultrasonik partikel katalis digunakan untuk beberapa tujuan. Sintesis ultrasonik membantu membuat partikel nano yang dimodifikasi atau difungsikan, yang memiliki aktivitas katalitik yang tinggi. Katalis bekas dan beracun dapat dengan mudah dan cepat dipulihkan dengan perawatan permukaan ultrasonik, yang menghilangkan pengotoran yang tidak aktif dari katalis. Akhirnya, deaglomerasi dan dispersi ultrasonik menghasilkan distribusi partikel katalis mono-disperse yang seragam untuk memastikan permukaan partikel aktif yang tinggi dan perpindahan massa untuk konversi katalitik yang optimal.

Efek Ultrasonik pada Katalis

Ultrasonografi berdaya tinggi terkenal karena pengaruh positifnya pada reaksi kimia. Ketika gelombang ultrasound yang intens dimasukkan ke dalam medium cair, kavitasi akustik dihasilkan. Kavitasi ultrasonik menghasilkan kondisi ekstrem lokal dengan suhu yang sangat tinggi hingga 5.000K, tekanan sekitar 2.000atm, dan jet cair hingga kecepatan 280m/s. Fenomena kavitasi akustik dan pengaruhnya terhadap proses kimia dikenal dengan istilah sonokimia.
Aplikasi umum ultrasonik adalah persiapan katalis heterogen: gaya kavitasi ultrasound mengaktifkan luas permukaan katalis karena erosi kavitasi menghasilkan permukaan yang tidak pasif dan sangat reaktif. Selain itu, perpindahan massa secara signifikan ditingkatkan oleh aliran cairan yang bergejolak. Tabrakan partikel tinggi yang disebabkan oleh kavitasi akustik menghilangkan lapisan oksida permukaan partikel bubuk yang mengakibatkan reaktivasi permukaan katalis.

Persiapan Ultrasonik Katalis Fischer-Tropsch

Proses Fischer-Tropsch mengandung beberapa reaksi kimia yang mengubah campuran karbon monoksida dan hidrogen menjadi hidrokarbon cair. Untuk sintesis Fischer-Tropsch, berbagai katalis dapat digunakan, tetapi yang paling sering digunakan adalah logam transisi kobalt, besi, dan rutenium. Sintesis Fischer-Tropsch suhu tinggi dioperasikan dengan katalis besi.
Karena katalis Fischer-Tropsch rentan terhadap keracunan katalis oleh senyawa yang mengandung belerang, reaktivasi ultrasonik sangat penting untuk mempertahankan aktivitas dan selektivitas katalitik penuh.

Sintesis Ultrasonik Katalis Core-Shell

Struktur nano inti-cangkang adalah nanopartikel yang dienkapsulasi dan dilindungi oleh kulit luar yang mengisolasi nanopartikel dan mencegah migrasi dan penggabungannya selama reaksi katalitik

Pirola et al. (2010) telah menyiapkan katalis Fischer-Tropsch berbasis besi yang didukung silika dengan pemuatan logam aktif yang tinggi. Dalam penelitian mereka ditunjukkan bahwa impregnasi dukungan silika yang dibantu secara ultrasonik meningkatkan pengendapan logam dan meningkatkan aktivitas katalis. Hasil sintesis Fischer-Tropsch telah menunjukkan katalis yang disiapkan dengan ultrasonikasi sebagai yang paling efisien, terutama ketika impregnasi ultrasonik dilakukan di atmosfer argon.

Reaktivasi Katalis Ultrasonik

Perawatan permukaan partikel ultrasonik adalah metode yang cepat dan mudah untuk meregenerasi dan mengaktifkan kembali katalis bekas dan beracun. Regenerabilitas katalis memungkinkan reaktivasi dan penggunaan kembali dan dengan demikian merupakan langkah proses yang ekonomis dan ramah lingkungan.
Perawatan partikel ultrasonik menghilangkan pengotoran dan kotoran yang tidak aktif dari partikel katalis, yang memblokir situs untuk reaksi katalitik. Perawatan ultrasonik memberikan partikel katalis pencucian jet permukaan, sehingga menghilangkan pengendapan dari situs aktif katalitik. Setelah ultrasonikasi, aktivitas katalis dikembalikan ke efektivitas yang sama dengan katalis baru. Selanjutnya, sonikasi memecah aglomerat dan memberikan distribusi partikel mono-terdispersi yang homogen dan seragam, yang meningkatkan luas permukaan partikel dan dengan demikian situs katalitik aktif. Oleh karena itu, pemulihan katalis ultrasonik menghasilkan katalis regenerasi dengan luas permukaan aktif yang tinggi untuk meningkatkan perpindahan massa.
Regenerasi katalis ultrasonik bekerja untuk partikel mineral dan logam, partikel (meso-) berpori dan nanokomposit.

Sistem Ultrasonik Kinerja Tinggi untuk Sonokimia

Hielscher Ultrasonics’ prosesor ultrasonik industri dapat memberikan amplitudo yang sangat tinggi. Amplitudo hingga 200μm dapat dengan mudah dijalankan terus menerus dalam operasi 24/7. Untuk amplitudo yang lebih tinggi, sonotrode ultrasonik yang disesuaikan tersedia. Kekokohan peralatan ultrasonik Hielscher memungkinkan pengoperasian 24/7 pada tugas berat dan di lingkungan yang menuntut.
Pelanggan kami puas dengan kekokohan dan keandalan yang luar biasa dari sistem Hielscher Ultrasonic. Pemasangan di bidang aplikasi tugas berat, lingkungan yang menuntut, dan operasi 24/7 memastikan pemrosesan yang efisien dan ekonomis. Intensifikasi proses ultrasonik mengurangi waktu pemrosesan dan mencapai hasil yang lebih baik, yaitu kualitas lebih tinggi, hasil yang lebih tinggi, produk inovatif.
Tabel di bawah ini memberi Anda indikasi perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami: