ヒールシャー超音波技術

超音波処理によるフィッシャートロプシュ触媒の改良

超音波によるフィッシャー・トロプシュ触媒の改良合成:触媒粒子の超音波処理は、いくつかの目的のために使用されます。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成するのに役立ちます。使用済みおよび毒入り触媒は、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、触媒からの不活性化汚れを取り除く。最後に、超音波脱凝集および分散は、触媒粒子の均一な単分散分布をもたらし、高活性粒子表面および最適な触媒変換のための物質移動を保証する。

触媒に対する超音波効果

高出力超音波は、化学反応に対する正の影響でよく知られています。激し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発生します。超音波キャビテーションは、最大5,000Kの非常に高温、約2,000atmの圧力、および最大280m /sの速度の液体ジェットを有する局所的に極端な条件を生成します。音響キャビテーションの現象と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。
超音波の一般的なアプリケーションは、異種触媒の調製である:超音波キャビテーション力は、キャビテーション侵食が無痛、反応性の高い表面を生成するので、触媒の表面積を活性化します。さらに、乱流流流により物質移動が著しく改善される。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は、触媒表面の再活性化をもたらす粉末粒子の表面酸化物コーティングを除去する。

フィッシャー・トロプシュ触媒の超音波製剤

フィッシャー-トロプシュプロセスは、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を含む。フィッシャー-トロプシュ合成では、様々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と作動する。
フィッシャートロプシュ触媒は含硫化合物による触媒中毒の影響を受けやすいため、超音波再活性化は完全な触媒活性と選択性を維持するために非常に重要です。

超音波触媒合成の利点

  • 沈殿または結晶化
  • (ナノ-)サイズと形状が十分に制御されたパーティクル
  • 修正および機能化されたサーフェスプロパティ
  • ドープ粒子またはコアシェル粒子の合成
  • メソポーラス構造

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され、保護されるナノ粒子である

ピローラら(2010)は、活性金属の高負荷を有するシリカ系鉄系フィッシャー・トロプシュ触媒を調製した。彼らの研究では、シリカ支持体の超音波補助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る。フィッシャー・トロプシュ合成の結果は、超音波によって調製された触媒を、特にアルゴン雰囲気下で超音波含浸が行われる場合に最も効率的なものとして示している。

UIP2000hdT - 液体固体プロセスのための2kWの超音波処理器。

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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。触媒の再ジェクサビリティは再活性化および再利用を可能にし、それにより経済的で環境に優しいプロセスステップである。
超音波粒子処理は触媒粒子から不活性汚れや不純物を除去し、触媒反応のための部位を遮断する。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堆積物を除去する。超音波処理後、触媒活性は、新鮮な触媒と同じ有効性に復元されます。さらに、超音波処理は凝集を破壊し、単分散粒子の均質で均一な分布を提供し、粒子表面積を増加させ、それによって活性触媒部位を増加させる。したがって、超音波触媒回収は、質量移動を改善するための高活性表面積を有する再生触媒で生成する。
超音波触媒の再生は、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のために働く。

ソノケミストリー用高性能超音波システム

超音波プロセッサUIP4000hdT、4kWの強力な超音波反応器ヒールシャー超音波’ 産業超音波プロセッサは非常に高い振幅を提供することができます。200μmまでの振幅は24/7操作で容易に連続的に動くことができる。さらに高い振幅のために、カスタマイズされた超音波ソトローデが利用可能です。ヒールシャーの超音波装置の強さは頑丈で、要求の厳しい環境で24/7操作を可能にする。
当社のお客様は、ヒールシャー超音波のシステムの優れた堅牢性と信頼性に満足しています。頑丈な適用、要求の厳しい環境および24/7操作の分野の取付けは有効で、経済的な処理を保障する。超音波プロセスの強化は、処理時間を短縮し、より良い結果、すなわち、より高品質、より高い収率、革新的な製品を達成します。
下の表は私達のultrasonicatorsのおおよその処理能力の目安を与えます:

バッチ容量 流量 推奨デバイス
01.5mlの0.5へ N.A。 VialTweeter
500mLの1〜 200mL /分で10 UP100H
2000mlの10〜 20 400mLの/分 Uf200ःトンUP400St
00.1 20Lへ 04L /分の0.2 UIP2000hdT
100Lへ10 10L /分で2 UIP4000hdT
N.A。 10 100L /分 UIP16000
N.A。 大きな のクラスタ UIP16000

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文学/参考文献

  • 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.



知る価値のある事実

フィッシャー・トロプシュ触媒の応用

フィッシャー-トロプシュ合成は、合成ガス(COとHの混合物)からの燃料および化学薬品の生産に適用される触媒プロセスのカテゴリーである2)、可能な
天然ガス、石炭、またはフィッシャー・トロプシュ法のバイオマスに由来する、遷移金属含有触媒は、水素および一酸化炭素から得られる非常に基本的な出発原料から炭化水素を製造するために使用され、様々な由来にすることができる石炭、天然ガス、バイオマス、さらには廃棄物などの炭素含有資源。