Technologia ultradźwiękowa firmy Hielscher

Ulepszone katalizatory Fischer-Tropsch z soniką

Ulepszona synteza katalizatorów Fischer-Tropsch z ultradźwiękami: Ultradźwiękowa obróbka cząstek katalizatora jest stosowana do kilku celów. Synteza ultradźwiękowa pomaga w tworzeniu zmodyfikowanych lub funkcjonalizowanych nanocząsteczek, które mają wysoką aktywność katalityczną. Zużyte i zatrute katalizatory można łatwo i szybko odzyskać poprzez ultradźwiękową obróbkę powierzchni, która usuwa z katalizatora zabrudzenia inaktywujące. Wreszcie, ultradźwiękowa deaglomeracja i dyspersja skutkują równomiernym, mono-dyspersyjnym rozkładem cząstek katalizatora w celu zapewnienia wysokiej powierzchni czynnej cząstek i przenoszenia masy dla optymalnej konwersji katalitycznej.

Wpływ ultradźwięków na katalizator

Ultradźwięki dużej mocy znane są z pozytywnego wpływu na reakcje chemiczne. Kiedy intensywne fale ultradźwiękowe są wprowadzane do płynnego medium, powstaje kawitacja akustyczna. Kawitacja ultradźwiękowa wytwarza lokalnie ekstremalne warunki z bardzo wysokimi temperaturami do 5.000 K, ciśnieniami ok. 2.000atm i strumieniami cieczy o prędkości do 280m/s. Zjawisko kawitacji akustycznej i jej wpływ na procesy chemiczne znany jest pod pojęciem sonochemii.
Powszechnym zastosowaniem ultradźwięków jest przygotowanie niejednorodnych katalizatorów: siły kawitacji ultradźwiękowej aktywują powierzchnię katalizatora, ponieważ erozja kawitacyjna generuje niepasywną, wysoce reaktywną powierzchnię. Ponadto, przenoszenie masy jest znacznie poprawione dzięki turbulentnym przepływom cieczy. Duże zderzenie cząstek spowodowane kawitacją akustyczną usuwa powłoki tlenków powierzchniowych cząstek proszku, co powoduje reaktywację powierzchni katalizatora.

Ultradźwiękowe przygotowanie katalizatorów Fischer-Tropsch

Proces Fischera-Tropscha zawiera kilka reakcji chemicznych, które przekształcają mieszaninę tlenku węgla i wodoru w ciekłe węglowodory. Do syntezy Fischer-Tropsch można użyć różnych katalizatorów, ale najczęściej stosowane są metale przejściowe: kobalt, żelazo i ruten. Wysokotemperaturowa synteza Fischera-Tropscha prowadzona jest z wykorzystaniem katalizatora żeliwnego.
Ponieważ katalizatory Fischer-Tropsch są podatne na zatrucia katalizatorów związkami zawierającymi siarkę, reaktywacja ultradźwiękowa ma ogromne znaczenie dla utrzymania pełnej aktywności katalitycznej i selektywności.

Zalety ultradźwiękowej syntezy katalitycznej

  • Opady lub krystalizacja
  • (Nano-) Cząsteczki o dobrze kontrolowanej wielkości i kształcie
  • Zmodyfikowane i funkcjonalne właściwości powierzchni
  • Synteza cząstek z domieszką lub rdzenia skorupy ziemskiej
  • Mezoporowa struktura

Ultradźwiękowa synteza katalizatorów Core-Shell

Nanostruktury rdzenia to nanocząsteczki zamknięte i chronione przez zewnętrzną powłokę, która izoluje nanocząsteczki i zapobiega ich migracji i koalescencji podczas reakcji katalitycznych.

Pirola i in. (2010) przygotowały oparte na krzemionce katalizatory Fischer-Tropsch na bazie żelaza o wysokim stopniu obciążenia aktywnego metalu. W ich badaniach wykazano, że ultradźwiękowo wspomagana impregnacja nośnika krzemionkowego poprawia osadzanie się metalu i zwiększa aktywność katalizatora. Wyniki syntezy Fischera-Tropscha wskazały katalizatory przygotowane metodą ultradźwiękową jako najbardziej efektywne, szczególnie gdy impregnacja ultradźwiękowa wykonywana jest w atmosferze argonu.

UIP2000hdT - 2kW ultradźwiękowiec do procesów cieczowo-stałych.

UIP2000hdT – Ultrasonograf o mocy 2kW do obróbki nanocząsteczek.

Zapytanie o informacje




Zwróć uwagę na nasze Polityka prywatności.


Reaktywacja katalizatora ultradźwiękowego

Ultradźwiękowa obróbka powierzchni cząstek jest szybką i delikatną metodą regeneracji i reaktywacji zużytych i zatrutych katalizatorów. Możliwość regeneracji katalizatora pozwala na jego reaktywację i ponowne wykorzystanie, a tym samym jest ekonomicznym i przyjaznym dla środowiska etapem procesu.
Ultradźwiękowa obróbka cząsteczek usuwa dezaktywujące zanieczyszczenia i zanieczyszczenia z cząsteczki katalizatora, które blokują miejsca reakcji katalitycznej. Obróbka ultradźwiękowa sprawia, że cząsteczka katalizatora jest przemywana strumieniem powierzchniowym, usuwając w ten sposób osady z miejsca aktywnego katalitycznie. Po ultrasonizacji aktywność katalizatora jest przywracana do tej samej skuteczności co świeżego katalizatora. Ponadto sonikacja rozbija aglomeraty i zapewnia jednorodny, równomierny rozkład pojedynczych rozproszonych cząstek, co zwiększa powierzchnię cząstek, a tym samym aktywne miejsce katalityczne. Dzięki temu w regenerowanych katalizatorach o wysokiej powierzchni aktywnej uzyskuje się wydajność odzysku katalizatora ultradźwiękowego, co pozwala na lepsze przenoszenie masy.
Ultradźwiękowa regeneracja katalizatorów działa na cząstki mineralne i metalowe, cząstki (mezo)porowate i nanokompozyty.

Wysokowydajne systemy ultradźwiękowe do zastosowań sonochemicznych

Procesor ultradźwiękowy UIP4000hdT, reaktor ultradźwiękowy o mocy 4kWHielscher Ultrasonics’ przemysłowe procesory ultradźwiękowe mogą dostarczać bardzo duże amplitudy. Amplitudy do 200 µm mogą być z łatwością wykorzystywane w trybie ciągłym w trybie 24/7. Dla jeszcze większych amplitud, dostępne są sonotrody ultradźwiękowe dostosowane do potrzeb klienta. Wytrzymałość urządzeń ultradźwiękowych firmy Hielscher pozwala na pracę w trybie 24/7 przy dużych obciążeniach i w wymagających środowiskach.
Nasi klienci są zadowoleni z wyjątkowej wytrzymałości i niezawodności systemów Hielscher Ultrasonic. Instalacja w trudnych warunkach pracy, w wymagających środowiskach i w trybie 24/7 zapewnia wydajne i ekonomiczne przetwarzanie danych. Intensyfikacja procesu ultradźwiękowego skraca czas przetwarzania i pozwala uzyskać lepsze wyniki, tj. wyższą jakość, wyższą wydajność, innowacyjne produkty.
Poniższa tabela daje wskazanie przybliżonej mocy przerobowych naszych ultrasonicators:

Wielkość partii natężenie przepływu Polecane urządzenia
0.5-1,5 mL b.d. VialTweeter
1 do 500mL 10-200mL/min UP100H
10 do 2000mL 20-400mL/min UP200Ht, UP400St
0.1 do 20L 0.2 do 4L/min UIP2000hdT
10-100L 2 do 10L/min UIP4000hdT
b.d. 10-100L/min UIP16000
b.d. większe klaster UIP16000

Skontaktuj się z nami! / Zapytaj nas!

Poproś o więcej informacji

Prosimy o skorzystanie z poniższego formularza w celu uzyskania dodatkowych informacji na temat syntezy ultradźwiękowej i odzyskiwania katalizatorów. Chętnie omówimy z Państwem proces i zaproponujemy Państwu system ultradźwiękowy spełniający Państwa wymagania!









Proszę zwrócić uwagę na nasze Polityka prywatności.


Literatura / Referencje

  • 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.



Fakty Warto wiedzieć

Zastosowania katalizatorów Fischer-Tropsch

Synteza Fischera-Tropscha jest kategorią procesów katalitycznych, które są stosowane w produkcji paliw i chemikaliów z gazu syntezowego (mieszanina CO i H2), które mogą być
pochodzącego z gazu ziemnego, węgla lub biomasy proces Fischera-Tropscha, katalizator zawierający metale przejściowe jest wykorzystywany do produkcji węglowodorów z bardzo podstawowych materiałów wyjściowych, jakimi są wodór i tlenek węgla, które mogą pochodzić z różnych zasobów zawierających węgiel, takich jak węgiel, gaz ziemny, biomasa, a nawet odpady.