Zeolites sintēze un funkcionalizācija, izmantojot Sonication

Ceolītus, ieskaitot nano-ceolītus un ceolīta atvasinājumus, var efektīvi un uzticami sintezēt, funkcionalizēt un deaglomerēt, izmantojot augstas veiktspējas ultrasonication. Ultraskaņas ceolīta sintēze un apstrāde izceļas ar parasto hidrotermālo sintēzi ar efektivitāti, vienkāršību un vienkāršu lineāru mērogojamību uz lielu ražošanu. Ultrasoniski sintezēti ceolīti uzrāda labu kristalitāti, tīrību, kā arī augstu funkcionalitāti porainības un deaglomerācijas dēļ.

Zeolītu sagatavošana ar ultraskaņu

Ceolīti ir mikroporaini kristāliski hidratēti aluminosilikāti ar absorbējošām un katalītiskām īpašībām.
Augstas veiktspējas ultraskaņas pielietojums ietekmē ultrasoniski sintezētu ceolīta kristālu izmēru un morfoloģiju un uzlabo to kristalitāti. Turklāt kristalizācijas laiks tiek krasi samazināts, izmantojot sonochemical sintēzes ceļu. Ultrasoniski atbalstīti ceolīta sintēzes ceļi tika pārbaudīti un izstrādāti daudziem ceolīta veidiem. Ultraskaņas ceolīta sintēzes mehānisms ir balstīts uz uzlabotu masas pārnesi, kas palielina kristāla augšanas ātrumu. Šis kristālu augšanas ātruma pieaugums pēc tam palielina nukleācijas ātrumu. Turklāt ultraskaņas apstrāde ietekmē depolimerizācijas-polimerizācijas līdzsvaru, palielinot šķīstošo sugu koncentrāciju, kas nepieciešama ceolīta veidošanai.
Kopumā dažādi pētījumi un izmēģinājuma mēroga ražošanas iestatījumi ir pierādījuši ultraskaņas ceolīta sintēzi kā ļoti efektīvu laika un izmaksu ietaupījumu.

Informācijas pieprasījums




Ņemiet vērā, ka mūsu Privātuma politika.


Ultrasonicator UIP2000hdT with sonochemical inline reactor for highly efficient zeolite synthesis

Ultraskaņotājs UIP2000hdT ar sonoķīmisko inline reaktoru ļoti efektīvai ceolīta sintēzei.

Parastā sintēze vs ultraskaņas sintēze Zeolites

Kā ceolīts tiek sintezēts tradicionāli?

Parastā ceolīta sintēze ir ļoti laikietilpīgs hidrotermālais process, kas var prasīt reakcijas laiku no vairākām stundām līdz vairākām dienām. Hidrotermālais ceļš parasti ir partijas process, kurā ceolītus sintezē no amorfiem vai šķīstošiem Si un Al avotiem. Sākotnējā novecošanās stadijā reaktīvo gelu veido struktūras virzītājs (SDA), un alumīnija un silīcija dioksīda avoti tiek izturēti zemā temperatūrā. Šajā pirmajā novecošanās solī veidojas tā sauktie kodoli. Šie kodoli ir izejviela, no kuras nākamajā kristalizācijas procesā aug ceolīta kristāli. Uzsākot kristalizāciju, tiek paaugstināta gela temperatūra. Šo hidrotermālo sintēzi parasti veic partijas reaktoros. Tomēr partijas procesi nāk ar darba intensīvas darbības trūkumu.

Kā ceolīts tiek sintezēts ar ultraskaņas sonication?

Ceolīta ultraskaņas sintēze ir ātra procedūra, lai maigos apstākļos sintezētu viendabīgu ceolītu. Piemēram, 50nm ceolīta kristāli tika sintezēti sonoķīmiskā ceļā istabas temperatūrā. Lai gan parastā ceolīta sintēzes reakcija var ilgt līdz pat vairākām dienām, sonochemical maršruts samazina sintēzes ilgumu līdz dažām stundām, tādējādi ievērojami samazinot reakcijas laiku.
Ceolīta ultraskaņas kristalizāciju var veikt kā partijas vai nepārtrauktus procesus, kas padara lietojumprogrammu viegli pielāgojamu videi un procesa mērķiem. Lineārās mērogojamības dēļ ultraskaņas ceolīta sintēzes var droši pārnest no sākotnējā partijas procesa uz inline apstrādi. Ultraskaņas apstrāde – partijas un rindas – nodrošina izcilu ekonomisko efektivitāti, kvalitātes kontroli un darbības elastību.

Ultraskaņas ceolīta sintēzes priekšrocības

  • Ievērojami paātrināta kristalizācija
  • Palielināta nukleācija
  • Tīrs ceolīts
  • Viendabīga morfoloģija
  • Ļoti funkcionāls ceolīts (mikroporozitāte)
  • Zema temperatūra (piemēram, istabas temperatūra)
  • Paaugstinātas reakcijas kinētika
  • Deaglomerēti kristāli
  • Partijas vai inline process
  • Izcila izmaksu efektivitāte
Ultrasonic synthesis of zeolite is a rapid crystallization process that gives pure, high-quality nano-sized zeolite.

Litiju saturošā bikitaīta ceolīta FESEM mikrogrāfs, kas sagatavots ar a) apstrādi ar 3h, b) atbilstošu EDAX, c) ultraskaņas apstrādi, kam seko hidrotermālā apstrāde 100 °C temperatūrā 24 stundas, d) atbilstoša EDAX.
(Roy and Das pētījums un attēls, 2017)

Ultrasonic synthesis is a highly efficient technique to produce SAPO-34 nanocrystals (silicoaluminophosphate molecular sieves, a class of zeolites).

SEM attēli ultrasoniski sintezēti SAPO-34 kristāli (SONO-SAPO-34) ar ultrasonicator UP200S dažādos apstākļos.
(Noklikšķiniet, lai palielinātu! Pētījums un attēls: Askari un Halladj, 2012)

Dažādu ceolīta tipu sonoķīmiskās sintēzes ceļi

Nākamajā sadaļā mēs iepazīstinām ar dažādiem sonochemical ceļiem, kas ir veiksmīgi izmantoti, lai sintezētu dažādus ceolīta veidus. Pētījumu rezultāti konsekventi uzsver ultraskaņas ceolīta sintēzes pārākumu.

Li-saturošā zeolīta ultraskaņas sintēze

Ultrasonicator-sonochemical-zeolite-synthesisRoy un Das (2017) sintezēja 50nm litiju saturošus ceolītu Bikitaite kristālus istabas temperatūrā, izmantojot UIP1500hdT (20kHz, 1.5kW) ultrasonicator partijas iestatījumos. Veiksmīgu Bikitaite ceolīta sonoķīmisko veidošanos istabas temperatūrā apstiprināja veiksmīgi sintezēts litiju saturoši Bikitaite ceolīts ar XRD un IR analīzi.
Kad sonoķīmiskā apstrāde tika kombinēta ar parasto hidrotermisko apstrādi, ceolīta kristālu fāzes veidošanās tika sasniegta daudz zemākā temperatūrā (100 ° C), salīdzinot ar 300ºC 5 dienas, kas ir tipiskas vērtības parastajam hidrotermālam ceļam. Ultraskaņas apstrāde parāda nozīmīgu ietekmi uz kristalizācijas laiku un ceolīta fāzes veidošanos. Lai novērtētu ultrasoniski sintezētā Bikitaite ceolīta funkcionalitāti, tika izpētīta tā ūdeņraža uzglabāšanas jauda. Uzglabāšanas tilpums palielinās, palielinoties Li saturam ceolītā.
Sonoķīmiskā ceolīta veidošanās: XRD un IR analīze parādīja, ka tīra, nanokristāliska Bikitaite ceolīta veidošanās sākās pēc 3 h ultrasonication un 72 h novecošanās. Nano izmēra kristāliskais Bikitaite ceolīts ar ievērojamām virsotnēm tika iegūts pēc 6 h ultraskaņas apstrādes laika pie 250 W.
Priekšrocības: Litiju saturošā ceolīta Bikitaite sonochemical sintēzes ceļš piedāvā ne tikai tīru nanokristāļu vienkāršas ražošanas priekšrocības, bet arī piedāvā ātru un rentablu tehniku. Ultraskaņas iekārtu un nepieciešamās enerģijas izmaksas ir ļoti zemas, salīdzinot ar citiem procesiem. Turklāt sintēzes procesa ilgums ir ļoti īss, lai sonochemical process tiek uzskatīts par labvēlīgu metodi tīras enerģijas lietojumiem.
(sal. ar Roy et al. 2017)

Ceolīta Mordenīta sagatavošana ar ultrasonication

Mordenīts, kas iegūts, piemērojot ultraskaņas pirmatnējumu (MOR-U), uzrādīja viendabīgāku 10 × 5 μm2 saaugušo granulu morfoloģiju un bez adatai līdzīgu vai šķiedrainu veidojumu pazīmēm. Procedūra ar ultrasonogrāfiju radīja materiālu ar uzlabotām teksta īpašībām, jo īpaši mikroporu tilpumu, kas pieejams slāpekļa molekulām pēc pasūtījuma. Ultrasoniski iepriekš apstrādāta mordenīta gadījumā tika novērota izmainīta kristāla forma un viendabīgāka morfoloģija.
Kopumā pašreizējais pētījums parādīja, ka sintēzes želejas ultraskaņas pirmapstrāde ietekmēja iegūtā mordenīta dažādās īpašības, kā rezultātā

  1. viendabīgāks kristāla izmērs un morfoloģija, nevēlamu šķiedru un adatu kristālu trūkums;
  2. mazāk konstrukcijas defektu;
  3. nozīmīga mikroporu pieejamība pēc sintētiskās apstrādes izgatavotajā mordenīta paraugā (salīdzinot ar bloķētajiem mikroporiem materiālos, kas sagatavoti ar klasisko maisīšanas metodi);
  4. dažādas Al organizācijas, kas, domājams, rada dažādas Na+ katācijas pozīcijas (ietekmīgākais faktors, kas ietekmē izgatavoto materiālu sorbcijas īpašības).

Strukturālo defektu samazināšana ar sintezatora gēla ultraskaņas pirmatnināšanu var būt iespējams veids, kā atrisināt kopējo "ne-ideālas" struktūras problēmu sintētiskos mordenītos. Turklāt augstāku sorbcijas jaudu šajā struktūrā varētu sasniegt ar vieglu un efektīvu ultraskaņas metodi, ko piemēro pirms sintēzes, bez laika un resursus patērējošas tradicionālās pēcsintēzes apstrādes (kas, gluži pretēji, noved pie strukturālo defektu rašanās). Turklāt mazāks silanola grupu skaits var veicināt sagatavotā mordenīta ilgāku katalītisko kalpošanas laiku.
(sal. ar Kornas et al. 2021)

Ultrasoniski sintezēta MCM-22 ceolīta SEM attēls

Ultrasoniski sintezēta MCM-22 ceolīta SEM attēls
(pētījums un attēls: Wang et al. 2008)

(2013) pētīja ultraskaņas iedarbību, izmantojot Hielscher ultrasonicator UP200S uz H-mordīta un H-bet ceolītiem. Viņi nonāca pie secinājuma, ka ultraskaņas apstrāde ir efektīvs paņēmiens H-mordīta un H-Beta modifikācijai, kas padara ceolītus piemērotākus dimetilētera (DME) ražošanai, dehidratējot metanolu.

SAPO-34 nanokristrālu ultraskaņas sintēze

Izmantojot sonoķīmisko ceļu, SAPO-34 (silikoaluminofosfāta molekulārie sieti, ceolītu klase) tika veiksmīgi sintezēti nanokristāliskā formā, izmantojot TEAOH kā struktūras virzītāju (SDA). Ultraskaņas apstrādei Hielscher zondes tipa ultrasonikators UP200S (24kHz, 200 vati) tika izmantota. Sagatavotā sonoķīmiskā galaprodukta vidējais kristāla izmērs ir 50nm, kas ir ievērojami mazāks kristāla izmērs, salīdzinot ar hidrotermiski sintezēto kristālu izmēru. Kad SAPO-34 kristāli bija sonoķīmiski hidrotermālos apstākļos, virsmas laukums ir ievērojami lielāks nekā parasti sintezēto SAPO-34 kristālu virsmas laukums, izmantojot statisko hidrotermālo tehniku ar gandrīz tādu pašu kristalitāti. Lai gan parastā hidrotermālā metode aizņem vismaz 24 h sintēzes laika, lai iegūtu pilnīgi kristālisku SAPO-34, izmantojot sonochemically-assisted hidrotermālo sintēzi pilnībā kristālisko SAPO-34 kristālu werde, kas iegūta tikai pēc 1,5 h reakcijas laika. Pateicoties ļoti intensīvai ultraskaņas enerģijai, ceolīta SAPO-34 kristalizāciju pastiprina ultraskaņas KAVITĀCIJAS burbuļu sabrukums. KAVITĀCIJAS burbuļu sabrukums notiek mazāk nekā nanosekunžu, kas lokāli izraisa strauji augošu un krītošu temperatūru, kas novērš daļiņu organizēšanu un aglomerāciju un noved pie mazākiem kristālu izmēriem. Fakts, ka mazos SONO-SAPO-34 kristālus varētu sagatavot ar sonochemical metodi, liecina par augstu nukleācijas blīvumu sintēzes sākumposmā un lēnu kristālu augšanu pēc nukleācijas. Šie rezultāti liecina, ka šī netradicionālā metode ir ļoti noderīga metode SAPO-34 nanokristrālu sintēzei ar augstu ražu rūpnieciskās ražošanas mērogā.
(sal. ar Askari un Halladj; 2012)

Ultraskaņas deagglomeration un izkliede Zeolites

Ultrasonic disperser UP200St stirring a zeolite suspensionJa ceolītus izmanto rūpnieciskos lietojumos, pētniecībā vai materiālzinātnē, sausais ceolīts lielākoties tiek sajaukts šķidrā fāzē. Ceolīta dispersija prasa uzticamu un efektīvu izkliedēšanas tehniku, kas izmanto pietiekami daudz enerģijas, lai deaglomerētu ceolīta daļiņas. Ultrasonikatori ir labi zināmi kā spēcīgi un uzticami izkliedētāji, tāpēc tos izmanto, lai izkliedētu dažādus materiālus, piemēram, nanocaurules, grafēnu, minerālvielas un daudzus citus materiālus, kas viendabīgi nonāk šķidrā fāzē.
Ceolīta pulveris, kas nav apstrādāts ar ultraskaņu, ir ievērojami aglomerēts ar čaumalām līdzīgu morfoloģiju. Turpretī ultraskaņas apstrāde 5 min (200 ml paraugs ar sonicated pie 320 W), šķiet, iznīcina lielāko daļu čaumalām līdzīgu formu, kā rezultātā gala pulveris ir izkliedētāks. (sal. ar Ramirez Medoza et al. 2020)
Piemēram, Ramirez Medoza et al. (2020) izmantoja Hielscher zondes ultrasonicator UP200S izkristalizētu NaX ceolītu (t.i., nātrija formā sintezētu ceolītu X (NaX)) zemā temperatūrā. Ultraskaņas apstrāde pirmajā kristalizācijas stundā izraisīja reakcijas laika samazināšanos par 20%, salīdzinot ar standarta kristalizācijas procesu. Turklāt viņi pierādīja, ka ultraskaņas apstrāde var arī samazināt galīgā pulvera aglomerācijas pakāpi, izmantojot augstas intensitātes ultraskaņu ilgākam ultraskaņas periodam.

Informācijas pieprasījums




Ņemiet vērā, ka mūsu Privātuma politika.


Augstas veiktspējas ultrasonikatori ceolīta sintēzei

Hielscher ultrasonikatoru izsmalcinātā aparatūra un viedā programmatūra ir izstrādāta, lai garantētu uzticamu darbību, reproducējamus rezultātus, kā arī lietotājam draudzīgumu. Hielscher ultrasonikatori ir izturīgi un uzticami, kas ļauj tos uzstādīt un darbināt lieljaudas apstākļos. Operatīvajiem iestatījumiem var viegli piekļūt un tos var izsaukt, izmantojot intuitīvu izvēlni, kurai var piekļūt, izmantojot digitālo krāsu skārienjutīgo displeju un pārlūkprogrammas tālvadības pulti. Tāpēc visi apstrādes apstākļi, piemēram, neto enerģija, kopējā enerģija, amplitūda, laiks, spiediens un temperatūra, tiek automātiski reģistrēti iebūvētajā SD kartē. Tas ļauj pārskatīt un salīdzināt iepriekšējos ultraskaņas braucienus un optimizēt ceolīta sintēzes un dispersijas procesu līdz augstākajai efektivitātei.
Hielscher Ultrasonics sistēmas tiek izmantotas visā pasaulē kristalizācijas procesiem un ir pierādīts, ka tās ir uzticamas augstas kvalitātes ceolītu un ceolīta atvasinājumu sintēzei. Hielscher rūpnieciskie ultrasonikatori var viegli darbināt augstas amplitūdas nepārtrauktā darbībā (24/7/365). Amplitūdas līdz 200 μm var viegli nepārtraukti ģenerēt ar standarta sonotrodes (ultraskaņas zondes / ragi). Vēl augstākām amplitūdām ir pieejami pielāgoti ultraskaņas sonotrodi. Sakarā ar to izturību un zemu apkopi, mūsu ultrasonikatori parasti tiek uzstādīti lieljaudas lietojumiem un prasīgā vidē.
Hielscher ultraskaņas procesori sonoķīmiskajām sintēzēm, kristalizācijai un deagglomerācijai jau ir uzstādīti visā pasaulē komerciālā mērogā. Sazinieties ar mums tagad, lai apspriestu savu ceolīta ražošanas procesu! Mūsu pieredzējušie darbinieki labprāt dalīsies ar plašāku informāciju par sonochemical sintēzes ceļu, ultraskaņas sistēmām un cenām!
Ar ultraskaņas sintēzes metodes priekšrocību jūsu ceolīta ražošana būs izcila efektivitātē, vienkāršībā un zemās izmaksās, salīdzinot ar citiem ceolīta sintēzes procesiem!

Zemāk redzamā tabula sniedz norādes par mūsu ultraskaņas aparātu aptuveno apstrādes jaudu:

partijas apjoms Plūsmas ātrums Ieteicamie ierīces
1 līdz 500mL 10 līdz 200 ml / min UP100H
10 līdz 2000mL 20 līdz 400 ml / min UP200Ht, UP400St
0.1 līdz 20L 0.2 līdz 4 l / min UIP2000hdT
10 līdz 100 l 2 līdz 10 l / min UIP4000hdT
nav | 10 līdz 100 l / min UIP16000
nav | lielāks klasteris UIP16000

Sazinies ar mums! / Uzdot mums!

Lūgt vairāk informācijas

Lūdzu, izmantojiet zemāk esošo formu, lai pieprasītu papildu informāciju par ultraskaņas procesoriem, lietojumprogrammām un cenu. Mēs labprāt apspriedīsim jūsu procesu ar jums un piedāvāsim jums ultraskaņas sistēmu, kas atbilst jūsu prasībām!









Lūdzu, ņemiet vērā mūsu Privātuma politika.


Ultrasonic high-shear homogenizers are used in lab, bench-top, pilot and industrial processing.

Hielscher Ultrasonics ražo augstas veiktspējas ultraskaņas homogenizatorus lietojumprogrammu sajaukšanai, dispersijai, emuulģēšanai un ekstrakcijai laboratorijā, pilotā un rūpnieciskajā mērogā.

Literatūra/atsauces



Fakti ir vērts zināt

Ceolīti

Ceolīti ir aluminosilikāta klase, t. i., AlO2 un SiO2, mikroporu cieto daļiņu kategorijā, kas pazīstama kā “molekulārie sieti". Ceolīti galvenokārt sastāv no silīcija dioksīda, alumīnija, skābekļa un tādiem metāliem kā titāns, alva, cinks un citas metāla molekulas. Termins "molekulārais siets" cēlies no ceolītu īpašās īpašības selektīvi šķirot molekulas, kuru pamatā galvenokārt ir izmēru izslēgšanas process. Molekulāro sietu selektivitāti nosaka pēc to poru lieluma. Atkarībā no poru lieluma molekulārie sieti tiek klasificēti kā makroporainas, mezoporālas un mikroporainas. Ceolīti ietilpst mikroporu materiālu klasē, jo to poru izmērs ir <2 nm. Due to their porous structure, zeolites have the ability accommodate a wide variety of cations, such as Na+, K+, Cano 2 līdzMgno 2 līdz u.c. Šie pozitīvie joni ir diezgan brīvi turēti, un tos var viegli apmainīt pret citiem kontakta šķīdumā. Daži no biežāk sastopamajiem minerālu ceolītiem ir analīms, čabazīte, klinoptilolīts, heilandīts, natrolīts, phillipsite un stilbite. Ceolīta minerālu formulas piemērs ir: Na2Al2Si3O 10·2H2O, natrolīta formula. Šiem katjiem, ar kuriem apmainās ceolīti, piemīt atšķirīgs skābums un katalīze vairākām skābju katalīzei.
Sakarā ar selektivitāti un porainību iegūtajām īpašībām ceolītus bieži izmanto kā katalizatorus, sorbentus, jonu apmaiņas, notekūdeņu attīrīšanas šķīdumus vai kā antibakteriālus līdzekļus.
Piemēram, faujasīta ceolīts (FAU) ir viena īpaša ceolītu forma, ko raksturo sistēma ar 1,3 nm diametra dobumiem, kas ir savstarpēji savienoti ar porām 0,8 nm. Faujasīta tipa ceolītu (FAU) izmanto kā katalizatoru rūpnieciskiem procesiem, piemēram, šķidruma katalītiskai krekingam (FCC), un kā adsorbentu gaistošiem organiskiem savienojumiem gāzes plūsmās.


High performance ultrasonics! Hielscher's product range covers the full spectrum from the compact lab ultrasonicator over bench-top units to full-industrial ultrasonic systems.

Hielscher Ultrasonics ražo augstas veiktspējas ultraskaņas homogenizatorus no Laboratorija lai rūpnieciskais izmērs.