Uzlaboti Fischer-Tropsch katalizatori ar ultraskaņu
Uzlabota Fischer-Tropsch katalizatoru sintēze ar ultraskaņu: Katalizatora daļiņu ultraskaņas apstrāde tiek izmantota vairākiem mērķiem. Ultraskaņas sintēze palīdz radīt modificētas vai funkcionālas nanodaļiņas, kurām ir augsta katalītiskā aktivitāte. Izlietotos un saindētos katalizatorus var viegli un ātri atgūt ar ultraskaņas virsmas apstrādi, kas novērš katalizatora inaktivējošu piesārņojumu. Visbeidzot, ultraskaņas deagglomerācija un dispersija rada vienmērīgu, mono-dispersu katalizatora daļiņu sadalījumu, lai nodrošinātu augstu aktīvo daļiņu virsmu un masas pārnesi optimālai katalītiskai konversijai.
Ultraskaņas ietekme uz katalizatoru
Augstas jaudas ultraskaņa ir labi pazīstama ar savu pozitīvo ietekmi uz ķīmiskajām reakcijām. Kad šķidrā vidē tiek ievadīti intensīvi ultraskaņas viļņi, rodas akustiskā kavitācija. Ultraskaņas kavitācija rada lokāli ekstremālus apstākļus ar ļoti augstu temperatūru līdz 5,000K, spiedienu aptuveni 2,000atm un šķidruma strūklām ar ātrumu līdz 280m / s. Akustiskās kavitācijas parādība un tās ietekme uz ķīmiskajiem procesiem ir pazīstama ar terminu sonochemistry.
Kopīgs ultraskaņas pielietojums ir neviendabīgu katalizatoru sagatavošana: ultraskaņas kavitācijas spēki aktivizē katalizatora virsmas laukumu, jo kavitācijas erozija rada neskartas, ļoti reaktīvas virsmas. Turklāt masas pārnesi ievērojami uzlabo turbulentā šķidruma straumēšana. Akustiskās kavitācijas izraisītā augstā daļiņu sadursme noņem pulvera daļiņu virsmas oksīda pārklājumus, kā rezultātā tiek reaktivēta katalizatora virsma.
Fischer-Tropsch katalizatoru ultraskaņas sagatavošana
Fišera-Tropša process satur vairākas ķīmiskas reakcijas, kas oglekļa monoksīda un ūdeņraža maisījumu pārvērš šķidros ogļūdeņražos. Fišera-Tropša sintēzei var izmantot dažādus katalizatorus, bet visbiežāk izmanto pārejas metālus kobaltu, dzelzi un rutēniju. Augstas temperatūras Fišera-Tropša sintēzi darbina ar dzelzs katalizatoru.
Tā kā Fischer-Tropsch katalizatori ir jutīgi pret katalizatora saindēšanos ar sēra saturošiem savienojumiem, ultraskaņas reaktivācija ir ļoti svarīga, lai saglabātu pilnīgu katalītisko aktivitāti un selektivitāti.
- Nokrišņi vai kristalizācija
- (Nano-) Daļiņas ar labi kontrolētu izmēru un formu
- Modificētas un funkcionālas virsmas īpašības
- Dopētu vai kodola apvalka daļiņu sintēze
- Mezopora strukturēšana
Core-Shell katalizatoru ultraskaņas sintēze
Kodola apvalka nanostruktūras ir nanodaļiņas, kas iekapsulētas un aizsargātas ar ārējo apvalku, kas izolē nanodaļiņas un novērš to migrāciju un saplūšanu katalītisko reakciju laikā
(2010) ir sagatavojuši ar silīcija dioksīdu balstītus Fišera-Tropša katalizatorus uz dzelzs bāzes ar lielu aktīvā metāla slodzi. Savā pētījumā ir pierādīts, ka silīcija dioksīda atbalsta ultrasoniski atbalstītā impregnēšana uzlabo metāla nogulsnēšanos un palielina katalizatora aktivitāti. Fischer-Tropsch sintēzes rezultāti ir norādījuši uz ultrasonication sagatavotajiem katalizatoriem kā visefektīvākajiem, it īpaši, ja ultraskaņas impregnēšana tiek veikta argona atmosfērā.
UIP2000hdT – 2kW jaudīgs ultrasonikators nanodaļiņu ārstēšanai.
Ultraskaņas katalizatora reaktivācija
Ultraskaņas daļiņu virsmas apstrāde ir ātra un facile metode, lai reģenerētu un reaktivētu izlietotos un saindētos katalizatorus. Katalizatora atjaunojamība ļauj to atkārtoti aktivēt un atkārtoti izmantot, un tādējādi tas ir ekonomisks un videi draudzīgs procesa solis.
Ultraskaņas daļiņu apstrāde no katalizatora daļiņas noņem inaktivējošu piesārņojumu un piemaisījumus, kas bloķē katalītiskās reakcijas vietas. Ultraskaņas apstrāde dod katalizatora daļiņai virsmas strūklas mazgāšanu, tādējādi noņemot nogulsnes no katalītiski aktīvās vietas. Pēc ultrasonication katalizatora aktivitāte tiek atjaunota ar tādu pašu efektivitāti kā svaigs katalizators. Turklāt ultraskaņas apstrāde pārtrauc aglomerātus un nodrošina viendabīgu, vienmērīgu mono-izkliedēto daļiņu sadalījumu, kas palielina daļiņu virsmas laukumu un līdz ar to aktīvo katalītisko vietu. Tādējādi, ultraskaņas katalizatora atgūšana dod reģenerētos katalizatoros ar augstu aktīvās virsmas laukumu, lai uzlabotu masas pārnesi.
Ultraskaņas katalizatora reģenerācija darbojas minerālu un metālu daļiņām, (mezo-)porainām daļiņām un nanokompozītiem.
Augstas veiktspējas ultraskaņas sistēmas sonoķīmijai
Hielscher Ultrasonics’ Rūpnieciskie ultraskaņas procesori var nodrošināt ļoti augstas amplitūdas. Amplitūdas līdz 200 μm var viegli nepārtraukti darbināt 24/7 darbībā. Vēl augstākām amplitūdām ir pieejami pielāgoti ultraskaņas sonotrodes. Hielscher ultraskaņas iekārtu izturība ļauj 24/7 darboties lieljaudas režīmā un prasīgā vidē.
Mūsu klienti ir apmierināti ar Hielscher Ultrasonic sistēmu izcilo izturību un uzticamību. Uzstādīšana lieljaudas pielietojuma, prasīgas vides un 24/7 darbības jomās nodrošina efektīvu un ekonomisku apstrādi. Ultraskaņas procesa intensifikācija samazina apstrādes laiku un sasniedz labākus rezultātus, t.i. augstāka kvalitāte, augstāka raža, inovatīvi produkti.
Zemāk redzamajā tabulā ir sniegta norāde par mūsu ultrasonikatoru aptuveno apstrādes jaudu:
| Partijas apjoms | Plūsmas ātrums | Ieteicamās ierīces |
|---|---|---|
| 0.5 līdz 1,5 ml | n.p. | VialTweeter |
| 1 līdz 500 ml | 10 līdz 200 ml/min | UP100H |
| 10 līdz 2000 ml | 20 līdz 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 līdz 20L | 02 līdz 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 līdz 100L | 2 līdz 10L/min | UIP4000hdT |
| n.p. | 10 līdz 100L/min | UIP16000 |
| n.p. | Lielāku | kopa UIP16000 |
Sazinieties ar mums! / Jautājiet mums!
Literatūra/Atsauces
- 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.
Fakti, kurus ir vērts zināt
Fišera-Tropša katalizatoru pielietojumi
Fišera–Tropša sintēze ir katalītisko procesu kategorija, ko izmanto degvielas un ķīmisko vielu ražošanā no sintēzes gāzes (CO un H maisījums2), kas var būt
Fišera-Tropša procesā iegūts no dabasgāzes, oglēm vai biomasas, pārejas metālu saturošs katalizators tiek izmantots, lai ražotu ogļūdeņražus no ļoti pamata izejvielām ūdeņradis un oglekļa monoksīds, ko var iegūt no dažādiem oglekli saturošiem resursiem, piemēram, oglēm, dabasgāzes, biomasas un pat atkritumiem.