Catalisadores Fischer-Tropsch melhorados com sonication

Melhor síntese dos Catalisadores Fischer-Tropsch com Ultrassom: O tratamento ultrassônico de partículas catalisadoras é usado para vários propósitos. A síntese ultrassônica ajuda a criar nanopartículas modificadas ou funcionalizadas, que têm uma alta atividade catalítica. Catalisadores gastos e envenenados podem ser facilmente e rapidamente recuperados por um tratamento ultrassônico de superfície, que remove a inativação de faltas do catalisador. Finalmente, a deagglomação ultrassônica e dispersão resultam em uma distribuição uniforme e monodispersa de partículas catalisadoras para garantir uma alta superfície de partículas ativas e transferência de massa para uma conversão catalítica ideal.

Efeitos ultrassônicos no catalisador

O ultrassom de alta potência é bem conhecido por sua influência positiva nas reações químicas. Quando ondas de ultrassom intensas são introduzidas em uma cavitação acústica média líquida é gerada. A cavitação ultrassônica produz condições locais extremas com temperaturas muito altas de até 5.000K, pressões de aproximadamente 2.000atm, e jatos líquidos de até 280m/s de velocidade. O fenômeno da cavitação acústica e seus efeitos sobre processos químicos é conhecido o termo sonoquímica.
Uma aplicação comum de ultrassônicos é a preparação de catalisadores heterogêneos: as forças da cavitação de ultrassom ativam a área de superfície do catalisador à medida que a erosão cavitativa gera superfícies não passivas e altamente reativas. Além disso, a transferência em massa é significativamente melhorada pelo fluxo líquido turbulento. A colisão de partículas altas causada pela cavitação acústica remove revestimentos de óxido de superfície de partículas de pó, resultando na reativação da superfície do catalisador.

Preparação ultrassônica dos catalisadores Fischer-Tropsch

O processo Fischer-Tropsch contém várias reações químicas que convertem uma mistura de monóxido de carbono e hidrogênio em hidrocarbonetos líquidos. Para a síntese Fischer-Tropsch, uma variedade de catalisadores pode ser usado, mas a maioria dos usados são os metais de transição cobalto, ferro e rutênio. A síntese Fischer-Tropsch de alta temperatura é operada com catalisador de ferro.
Como os catalisadores Fischer-Tropsch são suscetíveis ao envenenamento por compostos contendo enxofre, a reativação ultrassônica é de grande importância para manter a atividade catalítica completa e a seletividade.

Síntese Ultrassônica de catalisadores de conchas principais

Nanoestruturas de conchas são nanopartículas encapsuladas e protegidas por uma concha externa que isola as nanopartículas e impede sua migração e coalescência durante as reações catalíticas

Pirola et al. (2010) prepararam catalisadores Fischer-Tropsch baseados em ferro com alto carregamento de metal ativo. Em seu estudo é demonstrado que a impregnação ultrasonicamente assistida do suporte à sílica melhora a deposição metálica e aumenta a atividade catalisadora. Os resultados da síntese Fischer-Tropsch indicaram os catalisadores preparados pela ultrassônica como os mais eficientes, particularmente quando a impregnação ultrassônica é realizada na atmosfera argônio.

Reativação do Catalisador Ultrassônico

O tratamento ultrassônico da superfície de partículas é um método rápido e fácil para regenerar e reativar catalisadores gastos e envenenados. A regenerabilidade do catalisador permite sua reativação e reutilização e é, portanto, uma etapa de processo econômico e ambiental.
O tratamento de partículas ultrassônicas remove a inativação de faltas e impurezas da partícula catalisadora, que bloqueia os locais para reação catalítica. O tratamento ultrassônico dá à partícula catalisador uma lavagem de jato superficial, removendo assim depoimentos do local catalisticamente ativo. Após a ultrassônica, a atividade catalisadora é restaurada à mesma eficácia que o catalisador fresco. Além disso, a sônica quebra os aglomerados e fornece uma distribuição homogênea e uniforme de partículas monodispersas, o que aumenta a superfície da partícula e, assim, o local catalítico ativo. Assim, a recuperação do catalisador ultrassônico rende em catalisadores regenerados com uma área de superfície ativa elevada para uma melhor transferência em massa.
A regeneração de catalisadores ultrassônicos funciona para partículas minerais e metálicas, partículas porosas (meso-)porosas e nanocompósitos.

Sistemas ultrassônicos de alto desempenho para sonoquímica

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