超音波処理による改良されたフィッシャー・トロプシュ触媒

超音波によるフィッシャー・トロプシュ触媒の改良された合成:触媒粒子の超音波処理はいくつかの目的に使用されます。超音波合成は、高い触媒活性を有する修飾または官能化ナノ粒子を作製するのを助ける。使用済みおよび毒された触媒は、触媒から不活化ファウリングを除去する超音波表面処理によって容易かつ迅速に回収することができる。最後に、超音波解凝集および分散は、触媒粒子の均一な単分散分布をもたらし、最適な触媒変換のための高い活性粒子表面および物質移動を確実にする。

触媒に対する超音波効果

高出力超音波は、化学反応にプラスの影響を与えることでよく知られています。強い超音波が液体媒体に導入されると、音響キャビテーションが生成されます。超音波キャビテーションは、最大5,000Kの非常に高い温度、約2,000atmの圧力、および最大280m / sの速度の液体ジェットで局所的に極端な条件を作り出します。音響キャビテーションの現象とその化学プロセスへの影響は、ソノケミストリーという用語で知られています。
超音波の一般的な用途は、不均一系触媒の調製です:キャビテーション侵食が不動態化されていない、非常に反応性の高い表面を生成するため、超音波キャビテーション力は触媒の表面積を活性化します。さらに、乱流の液体の流れにより、物質移動が大幅に改善されます。音響キャビテーションによって引き起こされる高粒子衝突により、粉末粒子の表面酸化物コーティングが除去され、触媒表面が再活性化されます。

フィッシャー・トロプシュ触媒の超音波調製

フィッシャー・トロプシュ法には、一酸化炭素と水素の混合物を液体炭化水素に変換するいくつかの化学反応が含まれています。フィッシャー・トロプシュ合成には、さまざまな触媒を使用できますが、最も頻繁に使用されるのは、遷移金属であるコバルト、鉄、ルテニウムです。高温フィッシャー・トロプシュ合成は、鉄触媒を用いて操作されます。
フィッシャー・トロプシュ触媒は硫黄含有化合物による触媒中毒を受けやすいので、超音波再活性化は完全な触媒活性および選択性を維持するために非常に重要です。

コアシェル触媒の超音波合成

コア-シェルナノ構造は、ナノ粒子を分離し、触媒反応中の移動と合体を防ぐ外殻によってカプセル化および保護されたナノ粒子です

Pirola et al. (2010) は、活性金属を高負荷でシリカ担持した鉄ベースのフィッシャー・トロプシュ触媒を調製しました。彼らの研究では、シリカ支持体の超音波支援含浸が金属沈着を改善し、触媒活性を増加させることが示されています。フィッシャー・トロプシュ合成の結果は、超音波含浸がアルゴン雰囲気中で行われる場合、特に超音波処理によって調製された触媒が最も効率的であることを示している。

超音波触媒再活性化

超音波粒子表面処理は、使用済みおよび毒された触媒を再生し、再活性化するための迅速かつ容易な方法です。触媒の再生性は、その再活性化と再利用を可能にし、それによって経済的で環境に優しいプロセスステップです。
超音波粒子処理は、触媒反応の部位をブロックする触媒粒子から不活化ファウリングや不純物を除去します。超音波処理は、触媒粒子に表面ジェット洗浄を与え、それによって触媒活性部位からの沈着物を除去する。超音波処理後、触媒活性は新鮮な触媒と同じ効果に回復します。さらに、超音波処理は凝集を壊し、単分散粒子の均質で均一な分布を提供し、これにより粒子表面積が増加し、それによって活性触媒部位が増加する。したがって、超音波触媒回収は、物質移動を改善するために高い活性表面積を有する再生触媒において収率を上昇させる。
超音波触媒再生は、鉱物および金属粒子、(メソ)多孔質粒子およびナノ複合材料に対して機能します。

ソノケミストリーのための高性能超音波システム

Hielscher Ultrasonics’ 産業用超音波プロセッサは、非常に高い振幅を提供できます。最大200μmの振幅は、24/7操作で簡単に連続運転できます。さらに高い振幅のために、カスタマイズされた超音波ソノトロードが利用可能です。ヒールシャーの超音波装置の堅牢性は、ヘビーデューティと要求の厳しい環境での24 / 7操作を可能にします。
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以下の表は、当社の超音波装置のおおよその処理能力を示しています。