გაუმჯობესებული Fischer-Tropsch კატალიზატორები Sonication-ით
ფიშერ-ტროპშის კატალიზატორების გაუმჯობესებული სინთეზი ულტრაბგერით: კატალიზატორის ნაწილაკების ულტრაბგერითი დამუშავება გამოიყენება რამდენიმე მიზნით. ულტრაბგერითი სინთეზი ხელს უწყობს მოდიფიცირებული ან ფუნქციონალიზებული ნანონაწილაკების შექმნას, რომლებსაც აქვთ მაღალი კატალიზური აქტივობა. დახარჯული და მოწამლული კატალიზატორები ადვილად და სწრაფად აღდგება ულტრაბგერითი ზედაპირის დამუშავებით, რომელიც აშორებს კატალიზატორს ინაქტივირებულ დაბინძურებას. დაბოლოს, ულტრაბგერითი დეაგლომერაცია და დისპერსია იწვევს კატალიზატორის ნაწილაკების ერთგვაროვან, მონო-დისპერსიულ განაწილებას, რათა უზრუნველყოს ნაწილაკების მაღალი აქტიური ზედაპირი და მასის გადაცემა ოპტიმალური კატალიზური კონვერტაციისთვის.
ულტრაბგერითი ეფექტები კატალიზატორზე
მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერა ცნობილია ქიმიურ რეაქციებზე დადებითი გავლენით. როდესაც ინტენსიური ულტრაბგერითი ტალღები თხევად გარემოში შედის, წარმოიქმნება აკუსტიკური კავიტაცია. ულტრაბგერითი კავიტაცია წარმოქმნის ადგილობრივ ექსტრემალურ პირობებს ძალიან მაღალი ტემპერატურით 5000K-მდე, წნევით დაახ. 2000 ატმ და თხევადი ჭავლები 280 მ/წმ-მდე სიჩქარით. აკუსტიკური კავიტაციის ფენომენი და მისი გავლენა ქიმიურ პროცესებზე ცნობილია ტერმინით სონოქიმია.
ულტრაბგერითი გამოყენების საერთო გამოყენებაა ჰეტეროგენული კატალიზატორების მომზადება: ულტრაბგერითი კავიტაციის ძალები ააქტიურებენ კატალიზატორის ზედაპირის არეალს, რადგან კავიტაციური ეროზია წარმოქმნის არაპასივირებულ, ძლიერ რეაქტიულ ზედაპირებს. გარდა ამისა, მასის გადაცემა მნიშვნელოვნად გაუმჯობესებულია ტურბულენტური სითხის ნაკადით. აკუსტიკური კავიტაციის შედეგად გამოწვეული ნაწილაკების მაღალი შეჯახება აშორებს ფხვნილის ნაწილაკების ზედაპირულ ოქსიდურ საფარებს, რაც იწვევს კატალიზატორის ზედაპირის რეაქტივაციას.
ფიშერ-ტროპშის კატალიზატორების ულტრაბგერითი მომზადება
ფიშერ-ტროპშის პროცესი შეიცავს რამდენიმე ქიმიურ რეაქციას, რომლებიც ნახშირბადის მონოქსიდისა და წყალბადის ნარევს თხევად ნახშირწყალბადებად გარდაქმნის. ფიშერ-ტროპშის სინთეზისთვის შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვადასხვა კატალიზატორები, მაგრამ ყველაზე ხშირად გამოიყენება გარდამავალი ლითონები კობალტი, რკინა და რუთენიუმი. მაღალი ტემპერატურის ფიშერ-ტროპშის სინთეზი ხორციელდება რკინის კატალიზატორით.
ვინაიდან ფიშერ-ტროპშის კატალიზატორები მგრძნობიარეა კატალიზატორის მოწამვლის მიმართ გოგირდის შემცველი ნაერთებით, ულტრაბგერითი რეაქტივაციას დიდი მნიშვნელობა აქვს სრული კატალიზური აქტივობისა და სელექციურობის შესანარჩუნებლად.
- ნალექი ან კრისტალიზაცია
- (ნანო-) ნაწილაკები კარგად კონტროლირებადი ზომის და ფორმის
- შეცვლილი და ფუნქციონალიზებული ზედაპირის თვისებები
- დოპირებული ან ბირთვის გარსის ნაწილაკების სინთეზი
- მეზოფორული სტრუქტურირება
Core-Shell კატალიზატორების ულტრაბგერითი სინთეზი
ბირთვის გარსის ნანოსტრუქტურები არის ნანონაწილაკები, რომლებიც ინკაფსულირებულია და დაცულია გარე გარსით, რომელიც იზოლირებს ნანონაწილაკებს და ხელს უშლის მათ მიგრაციას და შერწყმას კატალიზური რეაქციების დროს.
პიროლა და სხვ. (2010) მოამზადეს სილიციუმზე დაფუძნებული რკინაზე დაფუძნებული Fischer-Tropsch კატალიზატორები აქტიური ლითონის მაღალი დატვირთვით. მათ კვლევაში ნაჩვენებია, რომ სილიციუმის საყრდენის ულტრაბგერითი დახმარებით გაჟღენთილი აუმჯობესებს ლითონის დეპონირებას და ზრდის კატალიზატორის აქტივობას. ფიშერ-ტროპშის სინთეზის შედეგებმა აჩვენა, რომ ულტრაბგერითი გამოკვლევით მომზადებული კატალიზატორები ყველაზე ეფექტურია, განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც ულტრაბგერითი გაჟღენთვა ხორციელდება არგონის ატმოსფეროში.
UIP2000hdT – 2 კვტ ძლიერი ულტრაბგერითი ნანო ნაწილაკების სამკურნალოდ.
ულტრაბგერითი კატალიზატორის რეაქტივაცია
ულტრაბგერითი ნაწილაკების ზედაპირის დამუშავება არის სწრაფი და მარტივი მეთოდი დახარჯული და მოწამლული კატალიზატორების რეგენერაციისა და რეაქტივაციისთვის. კატალიზატორის რეგენერაციულობა საშუალებას იძლევა მისი ხელახალი გააქტიურება და ხელახლა გამოყენება და, შესაბამისად, ეკონომიური და ეკოლოგიურად სუფთა პროცესია.
ულტრაბგერითი ნაწილაკების დამუშავება აშორებს კატალიზატორის ნაწილაკებს ინაქტივირებულ დაბინძურებას და მინარევებს, რომლებიც ბლოკავს ადგილებს კატალიზური რეაქციისთვის. ულტრაბგერითი მკურნალობა კატალიზატორის ნაწილაკს ასუფთავებს ზედაპირს, რითაც აშორებს ნალექებს კატალიზურად აქტიური ადგილიდან. ულტრაბგერითი გამოკვლევის შემდეგ, კატალიზატორის აქტივობა აღდგება იგივე ეფექტურობით, როგორც ახალი კატალიზატორი. გარდა ამისა, sonication არღვევს აგლომერატებს და უზრუნველყოფს მონო-დისპერსირებული ნაწილაკების ერთგვაროვან, ერთგვაროვან განაწილებას, რაც ზრდის ნაწილაკების ზედაპირის ფართობს და, შესაბამისად, აქტიურ კატალიზურ ადგილს. აქედან გამომდინარე, ულტრაბგერითი კატალიზატორის აღდგენა იძლევა რეგენერირებულ კატალიზატორებს მაღალი აქტიური ზედაპირის ფართობით გაუმჯობესებული მასის გადაცემისთვის.
ულტრაბგერითი კატალიზატორის რეგენერაცია მუშაობს მინერალური და ლითონის ნაწილაკებისთვის, (მეზო-)ფოროვანი ნაწილაკებისთვის და ნანოკომპოზიტებისთვის.
მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი სისტემები სონოქიმიისთვის
Hielscher Ultrasonics’ სამრეწველო ულტრაბგერითი პროცესორებს შეუძლიათ ძალიან მაღალი ამპლიტუდის მიწოდება. 200 μm-მდე ამპლიტუდა შეიძლება ადვილად იყოს გაშვებული 24/7 მუშაობისას. კიდევ უფრო მაღალი ამპლიტუდებისთვის ხელმისაწვდომია მორგებული ულტრაბგერითი სონოტროდები. Hielscher-ის ულტრაბგერითი აღჭურვილობის გამძლეობა იძლევა 24/7 მუშაობის საშუალებას მძიმე მოვალეობასა და მომთხოვნ გარემოში.
ჩვენი მომხმარებლები კმაყოფილნი არიან Hielscher Ultrasonic-ის სისტემების გამორჩეული გამძლეობითა და საიმედოობით. ინსტალაცია მძიმე დატვირთვის გამოყენების სფეროებში, მომთხოვნი გარემოში და 24/7 მუშაობა უზრუნველყოფს ეფექტურ და ეკონომიურ დამუშავებას. ულტრაბგერითი პროცესის ინტენსიფიკაცია ამცირებს დამუშავების დროს და აღწევს უკეთეს შედეგებს, ანუ მაღალ ხარისხს, მაღალ მოსავალს, ინოვაციურ პროდუქტებს.
ქვემოთ მოყვანილი ცხრილი გვიჩვენებს ჩვენი ულტრაბგერითი აპარატების სავარაუდო დამუშავების შესაძლებლობებს:
| სურათების მოცულობა | Დინების სიჩქარე | რეკომენდებული მოწყობილობები |
|---|---|---|
| 0.5-დან 1.5მლ-მდე | na | VialTweeter |
| 1-დან 500 მლ-მდე | 10-დან 200 მლ/წთ-მდე | UP100H |
| 10-დან 2000 მლ-მდე | 20-დან 400 მლ/წთ-მდე | UP200Ht, UP400 ქ |
| 0.1-დან 20ლ-მდე | 0.2-დან 4ლ/წთ-მდე | UIP2000hdT |
| 10-დან 100 ლ-მდე | 2-დან 10ლ/წთ-მდე | UIP4000hdT |
| na | 10-დან 100ლ/წთ-მდე | UIP16000 |
| na | უფრო დიდი | კასეტური UIP16000 |
Დაგვიკავშირდით! / Გვკითხე ჩვენ!
ლიტერატურა/ცნობარი
- 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.
ფაქტები, რომელთა ცოდნაც ღირს
ფიშერ-ტროპშის კატალიზატორების გამოყენება
ფიშერ-ტროპშის სინთეზი არის კატალიზური პროცესების კატეგორია, რომლებიც გამოიყენება სინთეზური გაზიდან საწვავის და ქიმიკატების წარმოებაში (CO და H-ის ნაზავი).2), რაც შეიძლება იყოს
ბუნებრივი აირის, ნახშირის ან ბიომასისგან მიღებული ფიშერ-ტროპშის პროცესი, გარდამავალი ლითონის შემცველი კატალიზატორი გამოიყენება ნახშირწყალბადების წარმოებისთვის ძირითადი საწყისი მასალებიდან წყალბადი და ნახშირბადის მონოქსიდი, რომელიც შეიძლება მიღებული იყოს სხვადასხვა ნახშირბადის შემცველი რესურსებიდან, როგორიცაა ქვანახშირი. ბუნებრივი აირი, ბიომასა და ნარჩენებიც კი.