Sonication을 통한 개선된 Fischer-Tropsch 촉매

초음파를 이용한 Fischer-Tropsch 촉매의 합성 개선 : 촉매 입자의 초음파 처리는 여러 가지 목적으로 사용됩니다. 초음파 합성은 높은 촉매 활성을 갖는 변형되거나 기능화된 나노 입자를 생성하는 데 도움이 됩니다. 소모되고 중독된 촉매는 초음파 표면 처리로 쉽고 빠르게 회수할 수 있으며, 이는 촉매에서 불활성화 오염을 제거합니다. 마지막으로, 초음파 응집 및 분산은 촉매 입자의 균일한 단일 분산 분포를 초래하여 최적의 촉매 변환을 위한 높은 활성 입자 표면과 물질 전달을 보장합니다.

촉매에 대한 초음파 효과

고출력 초음파는 화학 반응에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 잘 알려져 있습니다. 강렬한 초음파가 액체 매체에 도입되면 음향 캐비테이션이 생성됩니다. 초음파 캐비테이션은 최대 5,000K의 매우 높은 온도, 약 2,000atm의 압력 및 최대 280m/s 속도의 액체 제트로 국부적으로 극한 조건을 생성합니다. 음향 캐비테이션 현상과 화학 과정에 미치는 영향은 sonochemistry라는 용어로 알려져 있습니다.
A common application of ultrasonics is the preparation of heterogeneous catalysts: the ultrasound cavitation forces activate catalyst’s surface area as cavitational erosion generates unpassivated, highly reactive surfaces. Furthermore, mass transfer is significantly improved by the turbulent liquid streaming. The high particle collision caused by acoustic cavitation removes surface oxide coatings of powder particles resulting in the reactivation of the catalyst surface.

Fischer-Tropsch 촉매의 초음파 제조

Fischer-Tropsch 공정에는 일산화탄소와 수소의 혼합물을 액체 탄화수소로 변환하는 여러 화학 반응이 포함됩니다. Fischer-Tropsch 합성을 위해 다양한 촉매를 사용할 수 있지만 가장 자주 사용되는 것은 전이 금속 코발트, 철 및 루테늄입니다. 고온 Fischer-Tropsch 합성은 철 촉매로 작동됩니다.
Fischer-Tropsch 촉매는 황 함유 화합물에 의한 촉매 중독에 취약하기 때문에 초음파 재활성화는 완전한 촉매 활성과 선택성을 유지하는 데 매우 중요합니다.

Core-Shell 촉매의 초음파 합성

코어-쉘 나노 구조는 나노 입자를 분리하고 촉매 반응 중 이동 및 유착을 방지하는 외부 쉘로 캡슐화되고 보호되는 나노 입자입니다

Pirola et al. (2010)은 활성 금속의 부하가 높은 실리카 지원 철 기반 Fischer-Tropsch 촉매를 제조했습니다. 그들의 연구에서 실리카 지지체의 초음파 보조 함침은 금속 증착을 개선하고 촉매 활성을 증가시키는 것으로 나타났습니다. Fischer-Tropsch 합성의 결과는 초음파로 제조 된 촉매가 특히 아르곤 분위기에서 초음파 함침을 수행 할 때 가장 효율적인 것으로 나타났습니다.

초음파 촉매 재활성화

초음파 입자 표면 처리는 소모되고 중독된 촉매를 재생하고 재활성화하는 빠르고 쉬운 방법입니다. 촉매의 재생 가능성은 촉매의 재활성화 및 재사용을 가능하게 하며, 따라서 경제적이고 환경 친화적인 공정 단계입니다.
초음파 입자 처리는 촉매 입자에서 불활성화 오염 및 불순물을 제거하여 촉매 반응을 위한 부위를 차단합니다. 초음파 처리는 촉매 입자에 표면 제트 세척을 제공하여 촉매 활성 부위에서 침전물을 제거합니다. 초음파 처리 후, 촉매 활성은 신선한 촉매와 동일한 효과로 복원됩니다. 또한, 초음파 처리는 응집체를 파괴하고 단일 분산 입자의 균일하고 균일 한 분포를 제공하여 입자 표면적을 증가시켜 활성 촉매 부위를 증가시킵니다. 따라서, 초음파 촉매 회수는 향상된 물질 전달을 위해 높은 활성 표면적을 가진 재생 촉매를 생성합니다.
초음파 촉매 재생은 광물 및 금속 입자, (메조) 다공성 입자 및 나노 복합 재료에 대해 작동합니다.

Sonochemistry를 위한 고성능 초음파 시스템

Hielscher Ultrasonics’ industrial ultrasonic processors can deliver very high amplitudes. Amplitudes of up to 200µm can be easily continuously run in 24/7 operation. For even higher amplitudes, customized ultrasonic sonotrodes are available. The robustness of Hielscher’s ultrasonic equipment allows for 24/7 operation at heavy duty and in demanding environments.
Our customers are satisfied by the outstanding robustness and reliability of Hielscher Ultrasonic’s systems. The installation in fields of heavy-duty application, demanding environments and 24/7 operation ensure efficient and economical processing. Ultrasonic process intensification reduces processing time and achieves better results, i.e. higher quality, higher yields, innovative products.
아래 표는 초음파기의 대략적인 처리 용량을 나타냅니다.