ตัวเร่งปฏิกิริยา Fischer-Tropsch ที่ได้รับการปรับปรุงด้วย Sonication
ปรับปรุงการสังเคราะห์ตัวเร่งปฏิกิริยา Fischer-Tropsch ด้วยอัลตราซาวนด์: การบําบัดด้วยอัลตราโซนิกของอนุภาคตัวเร่งปฏิกิริยาถูกนํามาใช้เพื่อวัตถุประสงค์หลายประการ การสังเคราะห์อัลตราโซนิกช่วยในการสร้างอนุภาคนาโนที่ดัดแปลงหรือใช้งานได้ซึ่งมีฤทธิ์เร่งปฏิกิริยาสูง ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้แล้วและเป็นพิษสามารถกู้คืนได้ง่ายและรวดเร็วโดยการบําบัดพื้นผิวอัลตราโซนิกซึ่งจะขจัดคราบสกปรกออกจากตัวเร่งปฏิกิริยา ในที่สุดการแยกตัวและการกระจายตัวด้วยอัลตราโซนิกส่งผลให้อนุภาคตัวเร่งปฏิกิริยากระจายตัวสม่ําเสมอและกระจายตัวเพื่อให้แน่ใจว่าพื้นผิวอนุภาคที่ใช้งานสูงและการถ่ายเทมวลเพื่อการแปลงตัวเร่งปฏิกิริยาที่เหมาะสมที่สุด
ผลกระทบอัลตราโซนิกต่อตัวเร่งปฏิกิริยา
อัลตราซาวนด์กําลังสูงเป็นที่รู้จักกันดีว่ามีอิทธิพลเชิงบวกต่อปฏิกิริยาเคมี เมื่อคลื่นอัลตราซาวนด์ที่รุนแรงถูกนําเข้าสู่ของเหลวปานกลางจะมีการสร้างโพรงอากาศอะคูสติก โพรงอากาศอัลตราโซนิกทําให้เกิดสภาวะที่รุนแรงในท้องถิ่นด้วยอุณหภูมิสูงมากถึง 5,000K ความดันประมาณ 2,000 atm และไอพ่นของเหลวที่มีความเร็วสูงถึง 280 ม./วินาที ปรากฏการณ์ของโพรงอากาศอะคูสติกและผลกระทบต่อกระบวนการทางเคมีเป็นที่รู้จักกันภายใต้คําว่า sonochemistry
การประยุกต์ใช้อัลตราโซนิกทั่วไปคือการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาที่แตกต่างกัน: แรงโพรงอากาศอัลตราซาวนด์จะเปิดใช้งานพื้นที่ผิวของตัวเร่งปฏิกิริยาเนื่องจากการกัดเซาะโพรงอากาศทําให้เกิดพื้นผิวที่ไม่มีปฏิกิริยาสูง นอกจากนี้ การถ่ายเทมวลยังดีขึ้นอย่างมากจากการสตรีมของเหลวที่ปั่นป่วน การชนกันของอนุภาคสูงที่เกิดจากโพรงอากาศอะคูสติกจะขจัดการเคลือบออกไซด์บนพื้นผิวของอนุภาคผงส่งผลให้พื้นผิวตัวเร่งปฏิกิริยากลับมาทํางานอีกครั้ง
การเตรียมอัลตราโซนิกของตัวเร่งปฏิกิริยา Fischer-Tropsch
กระบวนการ Fischer-Tropsch ประกอบด้วยปฏิกิริยาเคมีหลายอย่างที่เปลี่ยนส่วนผสมของคาร์บอนมอนอกไซด์และไฮโดรเจนเป็นไฮโดรคาร์บอนเหลว สําหรับการสังเคราะห์ Fischer-Tropsch สามารถใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาได้หลายชนิด แต่ที่ใช้บ่อยที่สุดคือโลหะทรานซิชันโคบอลต์ เหล็ก และรูทีเนียม การสังเคราะห์ Fischer-Tropsch ที่อุณหภูมิสูงทํางานด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาเหล็ก
เนื่องจากตัวเร่งปฏิกิริยา Fischer-Tropsch มีความอ่อนไหวต่อพิษของตัวเร่งปฏิกิริยาโดยสารประกอบที่มีกํามะถันการกระตุ้นอัลตราโซนิกจึงมีความสําคัญอย่างยิ่งในการรักษากิจกรรมตัวเร่งปฏิกิริยาและการคัดเลือกอย่างเต็มที่
- การตกตะกอนหรือการตกผลึก
- (นาโน-) อนุภาคที่มีขนาดและรูปร่างที่ควบคุมได้ดี
- คุณสมบัติพื้นผิวที่ดัดแปลงและใช้งานได้จริง
- การสังเคราะห์อนุภาคเจือหรือเปลือกแกน
- โครงสร้าง Mesoporous
การสังเคราะห์อัลตราโซนิกของตัวเร่งปฏิกิริยาแกนเปลือก
โครงสร้างนาโนแกน-เปลือกเป็นอนุภาคนาโนที่ห่อหุ้มและป้องกันโดยเปลือกนอกที่แยกอนุภาคนาโนและป้องกันการย้ายถิ่นฐานและการรวมกันระหว่างปฏิกิริยาตัวเร่งปฏิกิริยา
Pirola et al. (2010) ได้เตรียมตัวเร่งปฏิกิริยา Fischer-Tropsch ที่ใช้เหล็กที่รองรับซิลิกาที่มีการโหลดโลหะที่ใช้งานอยู่สูง ในการศึกษาของพวกเขาแสดงให้เห็นว่าการชุบด้วยอัลตราโซนิกช่วยในการสะสมของซิลิกาช่วยเพิ่มการสะสมของโลหะและเพิ่มกิจกรรมของตัวเร่งปฏิกิริยา ผลการสังเคราะห์ Fischer-Tropsch ได้บ่งชี้ว่าตัวเร่งปฏิกิริยาที่เตรียมโดยอัลตราโซนิกมีประสิทธิภาพมากที่สุดโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อทําการทําให้ชุ่มด้วยอัลตราโซนิกในบรรยากาศอาร์กอน

UIP2000hdt – เครื่องอัลตราโซนิกทรงพลัง 2kW เพื่อรักษาอนุภาคนาโน
การเปิดใช้งานตัวเร่งปฏิกิริยาอัลตราโซนิกอีกครั้ง
การรักษาพื้นผิวอนุภาคอัลตราโซนิกเป็นวิธีที่รวดเร็วและง่ายในการสร้างใหม่และเปิดใช้งานตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้แล้วและเป็นพิษ ความสามารถในการฟื้นฟูตัวเร่งปฏิกิริยาช่วยให้สามารถเปิดใช้งานและนํากลับมาใช้ใหม่ได้ และด้วยเหตุนี้จึงเป็นขั้นตอนกระบวนการที่ประหยัดและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม
การบําบัดด้วยอนุภาคอัลตราโซนิกช่วยขจัดคราบสกปรกและสิ่งสกปรกออกจากอนุภาคตัวเร่งปฏิกิริยาซึ่งปิดกั้นไซต์สําหรับปฏิกิริยาตัวเร่งปฏิกิริยา การรักษาด้วยอัลตราโซนิกทําให้อนุภาคตัวเร่งปฏิกิริยาล้างพื้นผิวจึงขจัดการสะสมออกจากไซต์ที่ออกฤทธิ์ด้วยตัวเร่งปฏิกิริยา หลังจากอัลตราโซนิกกิจกรรมตัวเร่งปฏิกิริยาจะกลับคืนสู่ประสิทธิภาพเช่นเดียวกับตัวเร่งปฏิกิริยาสด นอกจากนี้การ sonication จะทําลายการรวมตัวกันและให้การกระจายอนุภาคแบบโมโนกระจายตัวเป็นเนื้อเดียวกันและสม่ําเสมอซึ่งจะเพิ่มพื้นที่ผิวของอนุภาคและด้วยเหตุนี้ไซต์ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้งานอยู่ ดังนั้นการกู้คืนตัวเร่งปฏิกิริยาอัลตราโซนิกจึงให้ผลตอบแทนในตัวเร่งปฏิกิริยาที่สร้างใหม่โดยมีพื้นที่ผิวที่ใช้งานสูงเพื่อการถ่ายเทมวลที่ดีขึ้น
การฟื้นฟูตัวเร่งปฏิกิริยาอัลตราโซนิกใช้ได้กับอนุภาคแร่ธาตุและโลหะอนุภาคที่มีรูพรุน (meso) และนาโนคอมโพสิต
ระบบอัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงสําหรับ Sonochemistry
Hielscher Ultrasonics’ โปรเซสเซอร์อัลตราโซนิกอุตสาหกรรมสามารถให้แอมพลิจูดที่สูงมาก แอมพลิจูดสูงถึง 200μm สามารถทํางานต่อเนื่องได้อย่างง่ายดายในการทํางานตลอด 24 ชั่วโมงทุกวัน สําหรับแอมพลิจูดที่สูงขึ้นมี sonotrodes อัลตราโซนิกแบบกําหนดเอง ความทนทานของอุปกรณ์อัลตราโซนิกของ Hielscher ช่วยให้สามารถทํางานได้ตลอด 24 ชั่วโมงทุกวันในงานหนักและในสภาพแวดล้อมที่ต้องการ
ลูกค้าของเราพึงพอใจกับความทนทานและความน่าเชื่อถือที่โดดเด่นของระบบของ Hielscher Ultrasonic การติดตั้งในด้านการใช้งานหนักสภาพแวดล้อมที่มีความต้องการและการทํางานตลอด 24 ชั่วโมงทุกวันช่วยให้มั่นใจได้ถึงการประมวลผลที่มีประสิทธิภาพและประหยัด การเพิ่มความเข้มข้นของกระบวนการอัลตราโซนิกช่วยลดเวลาในการประมวลผลและได้ผลลัพธ์ที่ดีขึ้นเช่นคุณภาพที่สูงขึ้นผลผลิตที่สูงขึ้นผลิตภัณฑ์ที่เป็นนวัตกรรมใหม่
ตารางด้านล่างให้ข้อบ่งชี้ถึงความสามารถในการประมวลผลโดยประมาณของเครื่องอัลตราโซนิกของเรา:
ปริมาณแบทช์ | อัตราการไหล | อุปกรณ์ที่แนะนํา |
---|---|---|
0.5 ถึง 1.5 มล. | ไม่ | ไวอัลทวีตเตอร์ |
1 ถึง 500 มล. | 10 ถึง 200 มล.? นาที | UP100H |
10 ถึง 2000 มล. | 20 ถึง 400 มล.? นาที | UP200 ฮิต, UP400ST |
0.1 ถึง 20L | 0.2 ถึง 4L? นาที | UIP2000hdt |
10 ถึง 100L | 2 ถึง 10L? นาที | UIP4000hdT |
ไม่ | 10 ถึง 100L? นาที | UIP16000 |
ไม่ | ขนาด ใหญ่ | คลัสเตอร์ของ UIP16000 |
ติดต่อเรา!? ถามเรา!
วรรณกรรม/อ้างอิง
- 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.
ข้อเท็จจริงที่ควรค่าแก่การรู้
การประยุกต์ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา Fischer-Tropsch
การสังเคราะห์ Fischer–Tropsch เป็นประเภทของกระบวนการเร่งปฏิกิริยาที่ใช้ในการผลิตเชื้อเพลิงและสารเคมีจากก๊าซสังเคราะห์ (ส่วนผสมของ CO และ H2) ซึ่งอาจเป็น
ได้มาจากก๊าซธรรมชาติ ถ่านหิน หรือชีวมวล กระบวนการ Fischer-Tropsch ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีโลหะทรานซิชันใช้ในการผลิตไฮโดรคาร์บอนจากวัสดุเริ่มต้นพื้นฐาน ได้แก่ ไฮโดรเจนและคาร์บอนมอนอกไซด์ ซึ่งสามารถได้มาจากทรัพยากรที่มีคาร์บอนต่างๆ เช่น ถ่านหิน ก๊าซธรรมชาติ ชีวมวล และแม้แต่ของเสีย