Síntesis ka funcionalización zeolitas yo'osal sonicación
Le zeolitas, incluidas le nanozeolitas yéetel le derivados le zeolita, páajtal sintetizar u, funcionalizar u yéetel desaglomerar bix u eficiente ka fiable yo'osal ultrasonidos u ka'anal rendimiento. Le síntesis yéetel u Ts'a'akal ultrasónicos u zeolita superan ti' le síntesis hidrotermal convencional tumen u eficiencia, simplicidad yéetel sencilla escalabilidad lineal u nukuch producciones. Le zeolitas sintetizadas tumen ultrasonidos muestran jump'éel ma'alo'ob cristalinidad, pureza, bey jump'éel ka'anal grado funcionalidad debido a le porosidad yéetel le desaglomeración.
Wa u zeolitas meyaj asistida tumen ultrasonidos
Le zeolitas ku aluminosilicatos hidratados cristalinos microporosos yéetel propiedades absorbentes yéetel catalíticas.
U kaambalil yo'osal ultrasonidos ka'anal rendimiento influye ti' le Buka'aj yéetel u morfología le cristales ku zeolita sintetizados tumen ultrasonidos ka mejora u cristalinidad. Ku ts'o'okole', le k'iin cristalización ku reduce drásticamente utilizando jump'éel bejil síntesis sonoquímica. Le rutas ku síntesis ku zeolita asistidas tumen ultrasonidos u probaron ka desarrollaron utia'al u numerosos tipos zeolita. Le meyaj síntesis ultrasónica u zeolita u basa ti' le mejora transferencia juuch', ba'ax u tsolik ichil ti' jump'éel aumento tasa tuméen le cristales. Le aumento ti' le tasa tuméen le cristales conduce posteriormente ti' jump'éel aumento le tasa nucleación. Ku ts'o'okole', le sonicación afecta ti' le equilibrio despolimerización-polimerización ti' jump'éel aumento concentración ba'alche'ob solubles, k'a'abet utia'al u formación zeolita.
Tu general ya'ab xook ti' investigación yéetel configuraciones producción escala piloto u demostrado u le síntesis ultrasónica ti' zeolita u ti'al ma'alob eficiente ahorrar k'iin ka costes.
ultrasonicador UIP2000hdT Yéetel reactor sonoquímico ti' internet ichil ti' jump'éel síntesis zeolita ma'alob eficiente.
Síntesis convencional kíinsa'ab tu táan síntesis ultrasónica u zeolitas
Wáaj bix u sintetiza le zeolita bix convencional.
Le síntesis convencional ti' zeolita jach jump'éel hidrotermal tuukula' ku k'a'abet ya'ab yúuchtal, je'el requerir k'iino'oba' reacción ya'abkach horas ti' ya'ab k'iino'ob. U bejil hidrotermal jach normalmente jump'éel tuukula' tumen lotes, le le zeolitas ku sintetizan ichil fuentes amorfas wa solubles wa yéetel le. Ti' jump'éel p'isibij inicial ti' envejecimiento, le gel reactivo táan compuesto tumen juntúul aj nu'uktaj director u ba'ax (SDA) yéetel le fuentes aluminio yéetel sílice ku envejecen u baja temperatura. Ti' le yáax paso ti' le crianza, ku táakpajalo'ob le llamados núcleos. Le núcleos ku le xooko'obo' partida ichil le ti' le uláak' tuukula' cristalización nuuktalo'ob le cristales zeolita. Ku eleva u temperatura le gel yéetel le Chúunul le cristalización, Le síntesis hidrotermal suele u bisik ka'ansaj ti' reactores discontinuos. Ba'ale' le procesos tumen lotes yaan u inconveniente jump'éel funcionamiento intensivo tu k'ab le mayajo'.
Bix u sintetiza le zeolita yáanal sonicación.
Le síntesis ultrasónica ti' zeolita u ti'al jump'éel procedimiento séeba'an sintetizar zeolita homogénea ti' condiciones suaves. Je'ebix, ku sintetizaron cristales zeolita 50 nm tumen yóol sonoquímica u temperatura ambiente. Ka' jo'op' u le reacción convencional ti' síntesis zeolita je'el u xáantal tak ya'ab k'iino'ob, u bejil sonoquímica reduce le ku bisik le síntesis ti' yaan manik jump'íit horas, ku reduce significativamente le k'iin reacción.
Le cristalización ultrasónica ti' le zeolita u bisik u ka'ansaj bey procesos tumen lotes wa continuos, ba'ax ku beetik u yo'olal u adapte uchik le entorno yéetel ku le tuukula'. Óolal ti' Jaajal le escalabilidad lineal, le síntesis ultrasónicas ti' zeolita páajtal transferir u bix fiable tak le tuukula' inicial tumen lotes tak procesamiento ti' internet ichil. Procesamiento ultrasónico – ti' lote yéetel internet ichil – Ku cha'antik jump'éel eficiencia leti' superior, kaambalil yo'osal calidad yéetel flexibilidad operativa.
- Cristalización significativamente acelerada
- Aumento le nucleación
- Zeolita way
- Morfología homogénea
- Zeolita ma'alob funcional (microporosidad).
- Baja temperatura (p'el. ej., temperatura ambiente).
- Aumento le cinética reacción
- Cristales desaglomerados
- Tuukula' tumen lotes wa ti' internet ichil
- Rentabilidad superior
Micrografía FESEM u zeolita Bikitaita ba'ax ku taasik litio, preparada tumen (u) sonicación ichil 3 h, (b) EDAX correspondiente, (c) sonicación seguida u Ts'a'akal hidrotermal ti' 100 ° C ti' 24 h, (Mulix) EDAX correspondiente.
Máak SEM u cristales SAPO-34 sintetizados tumen ultrasonidos (SONO-SAPO-34) yéetel le ultrasonido UP200S yáanal kúuchilo'ob condiciones.
Rutas síntesis sonoquímica u ya'ab tipos zeolita
Ti' le uláak' sección, presentamos ya'abkach vías sonoquímicas, ba'ax ku séen utilizado belal utia'al sintetizar jejeláas tipos zeolita. Ya'ala'al máaxo'ob máano'ob le investigación subrayan sistemáticamente u superioridad le síntesis ultrasónica ti' zeolita.
Síntesis ultrasónica u zeolita bikitaita ba'ax ku taasik Li
Roy yéetel ka ts'aik (2017) sintetizaron cristales zeolita Bikitaita ku ya'alik litio 50 nm temperatura ambiente utilizando le UIP1500hdT (20 kHz, 1,5 kW). ultrasonido ti' jump'éel configuración tumen lotes. Le exitosa formación sonoquímica u zeolita Bikitaite temperatura ambiente bin confirmada tumen zeolita Bikitaita sintetizada belal tumen litio yo'osal análisis XRD yéetel BIN.
Le ken u Ts'a'akal sonoquímico combinó yéetel u Ts'a'akal hidrotermal convencional, formación u fase le cristales zeolita ku logró ti' jump'éel temperatura jach asab baja (100 ° C) tu comparación yéetel 300 ° C ichil 5 k'iino'ob,, uts' k'ajóolilo'obo' típicos ti' u bejil hidrotermal convencional. Le sonicación ye'esik táanil significativos yóok'ol le k'iin cristalización yéetel le formación fases le zeolita. Con el Fin de Trauma u funcionalidad le zeolita Bikitaita sintetizada tumen ultrasonidos, u investigó u Buka'aj u ba'al u almacenamiento hidrógeno. Le volumen almacenamiento aumenta yéetel u aumento le contenido Li le zeolita.
Formación sonoquímica u zeolita: Le análisis XRD yéetel BIN mostraron ti' le formación zeolita bikitaita way ka nanocristalina káaj ka' 3 h ultrasonicación yéetel 72 h envejecimiento. Obtuvo zeolita jach Bikitaita Buka'aj nanométrico yéetel picos prominentes ka' 6 h k'iin sonicación u 250 W.
Ventajas: U bejil síntesis sonoquímica ti' le bikitaita zeolita ba'ax ku taasik litio ma' chéen k'u'ubul u ventaja le producción simple ti' nanocristales puros, sino u xan ye'esa'al jump'éel láaka rápida ka rentable. Le costes le nu'ukulilo'ob ti' ultrasonidos yéetel le energía k'a'abeto'ob le jach bajos ti' comparación yéetel uláak' procesos. Ku ts'o'okole', le ku bisik le tuukula' síntesis kóom jach, yo'olal le tuukula' sonoquímico ku considera jump'éel método beneficioso utia'al u aplicaciones energía Cho'.
(cf. Roy et ti' le. 2017).
Wa u zeolita yiich mordenita yáanal ultrasonidos
Le mordenita obtenida yéetel le ka'anatako'ob le pretratamiento ultrasónico (MOR-U) tu ye'esaj jump'éel morfología asab homogénea ti' gránulos intercrecidos u 10 × 5 μm2 ka ma' tu ye'esaj bix tumen láaj bak' fibrosas wa ti' beyo' púuts'. Le procedimiento asistido tumen ultrasonidos tu ts'áaj bey resultado jump'éel xooko'obo' yéetel ba'alo'ob ku textura mejoradas, tu particular u volumen u microporos bejo' utia'al le moléculas nitrógeno ti' u yo'osal áantajil beyo'. En el caso de le mordenita pretratada tumen ultrasonidos, ku observó jump'éel bix jach alterada yéetel juntúul morfología asab homogénea.
Ti' resumen, le presente xooko' demostró ti' le pretratamiento ultrasónico ti' le gel síntesis tu'ux tu taasaj talam le kúuchilo'ob propiedades le mordenita obtenida, ts'áaik kúuchil ti'
- Buka'aj ka morfología le cristales asab homogéneos, na'anil cristales indeseables ti' bix u láaj jo'ochiko'obe' yéetel púuts';
- menos defectos estructurales;
- Bix significativa ti' le microporos ti' le muestra mordenita techo' bix u fabricó (ti' comparación yéetel le microporos bloqueados ti' le materiales preparados tumen le método clásico ti' agitación, bey ma' u Ts'a'akal postsintético);
- jela'an Básica u ti' le, ku supuestamente resulta ti' jejeláas posiciones cationes Na + (le asab influyente factor u afecta le propiedades sorción ti' le materiales techo' bix u ku).
The reduction of structural defects by ultrasonic pretreatment of the synthesis gel may be a feasible way to solve the common problem of “non-ideal” structure in synthetic mordenites. Additionally, higher sorption capacity in this structure could be achieved by an easy and efficient ultrasonic method applied before the synthesis, without time- and resource-consuming traditional postsynthetic treatment (which, on the contrary, leads to the generation of structural defects). Moreover, the lower number of silanol groups can contribute to a longer catalytic lifetime of the prepared mordenite.
(cf. Kornas et le. 2021).
Wíimbala' SEM u zeolita MCM-22 sintetizada tumen ultrasonidos
Síntesis ultrasónica u nanocristales SAPO-34
Ti' jump'éel bejil sonoquímica, SAPO-34 (tamices moleculares ti' silicoaluminofosfato, jump'éel xook zeolitas) ku sintetizaron belal ti' bix u nanocrstallina utilizando TEAOH bey aj nu'uktaj director ba'ax (SDA). Utia'al le sonicación, le ultrasonido bin yano'ob sonda Hielscher UP200S (24 kHz, 200 vatios). U utilizó. Buka'aj chúumuk le cristales producto final preparado sonoquímicamente jach u 50 nm, Lela' jump'éel Buka'aj cristal significativamente menor ti' comparación yéetel le Buka'aj le cristales sintetizados hidrotermalmente. Le ken cristales SAPO-34 ku sometieron sonoquímicamente ti' condiciones hidrotermales, yo'osal superficial jach significativamente asab u yo'osal superficial u le cristales SAPO-34 sintetizados convencionalmente yo'osal láaka hidrotermal estática yéetel óol le ti' jump'éelili' kuchil-cristalinidad. Ka' jo'op' u le método hidrotermal convencional k'a'abet bey 24 h k'iin síntesis tia'al SAPO-34 completamente cristalino, yéetel le síntesis hidrotermal asistida sonoquímicamente ku obtuvieron cristales SAPO-34 completamente cristalinos ka' chéen 1,5 h u k'iinil reacción. Debido a le energía ultrasónica u ka'anal intensidad, u cristalización le zeolita SAPO-34 u intensifica tumen le colapso burbujas cavitación ultrasónica. Implosión le burbujas cavitación ku yaantal ti' bey u juntúul nanosegundo, ku resulta localmente ti' jump'éel séeba'an aumento ka disminución le temperaturas, ku impide le Básica ka aglomeración le partículas yéetel conduce tamaños ti' cristal asab mejen. U jaajile' ti' u mejen cristales ti' SONO-SAPO-34 pudieran beetik u tuméen le método sonoquímico sugiere ka'anal densidad nucleación ti' le primeras u jejelas súutukil jump'éel le síntesis yéetel juntúul lento tuméen le cristales ka' u nucleación. Le k'iino'oba' ya'ala'al máaxo'ob máano'ob sugieren ti' le método ma' convencional le jump'éel láaka jach útil utia'al u síntesis nanocristales saPO-34 ti' ka'anatako'ob rendimientos u escala producción industrial.
(cf. Askari yéetel Halladj; 2012).
Desaglomeración ka dispersión ultrasónica u zeolitas
Ka le zeolitas utilizan ti' aplicaciones industriales, investigación wa ciencia materiales, le zeolita tijil ku xa'ak'ta'al tuláakal chuunil laat'a'an ti' jump'éel fase líquida. Le dispersión zeolita k'a'abet jump'éel láaka dispersión fiable yéetel xoknáalo'obo', ku aplique suficiente energía utia'al u desaglomerar le partículas zeolita. Le ultrasonidos ku ma'alob k'ajóolta'ano'ob yo'olal dispersores potentes yéetel fiables, yo'olal u utilizan utia'al dispersar jejeláas materiales bey nanotubos, grafeno, minerales yéetel ya'ab uláak' materiales bix homogénea ti' jump'éel fase líquida.
Jump'éel tuunichil zeolita ma' tratado tuméen ultrasonidos u considerablemente aglomerado yéetel juntúul morfología similar ti' jump'éel concha. Tuméen le contrario, jump'éel Ts'a'akal sonicación 5 min (muestra 200 mL sonicada 320 W) bey destruir óol tuláakal le máasewáalo'obo' ti' le formas ti' bix u concha, ku ts'aik u kúuchil ti' jump'éel juuch'bil final asab disperso. (cf. Ramírez Medoza et le. 2020).
Je'ebix, Ramírez Medoza et ti' le. (2020) utilizaron le ultrasonido sonda Hielscher UP200S utia'al u cristalizar zeolita NaX (es decir zeolita X sintetizada ti' bix u sodio (NaX)) u baja temperatura. Le sonicación ichil le yáax p'isib cristalización resultó ti' jump'éel reducción le 20 ti chúumuk le k'iin reacción ti' comparación yéetel jump'éel tuukula' cristalización estándar. Ku ts'o'okole', demostraron ti' le sonicación xan u xu'ulsiko'ob le grado aglomeración juuch'bil final yo'osal le ka'anatako'ob ultrasonidos ka'anal intensidad ichil jump'éel período u sonicación asab chowak.
Ultrasonidos u ka'anal rendimiento utia'al u síntesis zeolita
Le sofisticado hardware yéetel le software na'at ti' le ultrasonidos Hielscher u diseñados utia'al u garantizar jump'éel funcionamiento fiable, resultados reproducibles yéetel facilidad búukinta'al. Le ultrasonidos Hielscher le robustos yéetel fiables, ba'ax ku cha'ik u instalación yéetel funcionamiento ti' condiciones meyaj aal. U páajtal tsáabaltio'ob áantaj uchik le ajustes operativos yéetel marcar le ti' jump'éel menú intuitivo, le tu u páajtal tsáabaltio'ob áantaj ti' jump'éel pantalla táctil digital te' boonil yéetel jump'éel kanik remoto ti' le navegador. Tune', tuláakal le condiciones procesamiento, bey le energía neta, energía total, le amplitud, le, le presión yéetel le temperatura, ku registran automáticamente ti' jump'éel tarjeta SD incorporada. Le je'ela' ti' Cha' xíixtik, ka comparar le ejecuciones u sonicación máako'ob síinajo'obo' ka optimizar le tuukula' síntesis yéetel dispersión zeolita yéetel le wóolis eficiencia.
Le kaambalilo'ob ultrasonidos Hielscher ku utilizan way yóok'ol kaabe' utia'al le procesos cristalización yéetel u demostrado u fiables utia'al u síntesis zeolitas ka'anal calidad ka derivados u zeolitas. Le ultrasonidos industriales ti' Hielscher páajtal meyaj uchik u nukuch amplitudes ti' funcionamiento continuo (24 leti' 7 leti' 365). Amplitudes tak 200 μm ku páajtal generar uchik bix continua yéetel sonotrodos estándar (sondas ultrasónicas leti' bocinas). Utia'al amplitudes láayli' mayores, yaan disponibles sonotrodos ultrasónicos u personalizados. Debido a u robustez yéetel yáanal mantenimiento, k ultrasonidos ku instalan habitualmente ti' aplicaciones pesadas yéetel entornos exigentes.
Le procesadores ultrasónicos ti' Hielscher utia'al u síntesis sonoquímicas, cristalización yéetel desaglomeración ts'o'ok u instalados way yóok'ol kaabe' u escala comercial. Xook k bejla'e' utia'al discutir u tuukula' fabricación zeolita! K experimentado máaxo'ob yéetel encantado u ts'aiko'on a wojeltik yóok'ol u yiik' síntesis sonoquímica, le kaambalilo'ob ultrasónicos yéetel le tojol.
Yéetel u ventaja método síntesis ultrasónica, u producción zeolita destacará tumen u eficiencia, simplicidad yéetel yáanal chilajen comparación yéetel uláak' procesos síntesis zeolita.
Le uláak' tabla ku ts'aik ti' jump'éel indicación le Buka'aj u ba'al u procesamiento aproximada u k ultrasonidos:
| Volumen lote | Gasto | Dispositivos recomendados |
|---|---|---|
| U 1 u 500 ml | U 10 ti' 200 ml leti' min | UP100H |
| U 10 ti' 2000 ml | Ti' 20 u 400 ml leti' min | UP200Ht, UP400St |
| 0. 1 u 20L | 0. 2 u 4L leti' min | UIP2000hdT |
| U 10 u 100L | U 2 u 10 l leti' min | UIP4000hdT |
| n.d. | U 10 ti' 100 L leti' min | UIP16000 |
| n.d. | Mayor | Racimo u UIP16000 |
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Bibliografía leti' Referencias
- Roy, Priyanka; Das, Nandini (2017): Ultrasonic assisted synthesis of Bikitaite zeolite: A potential material for hydrogen storage application. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 36, 2017, 466-473.
- Sanaa M. Solyman, Noha A.K. Aboul-Gheit, Fathia M. Tawfik, M. Sadek, Hanan A. Ahmed (2013):
Performance of ultrasonic-treated nano-zeolites employed in the preparation of dimethyl ether. Egyptian Journal of Petroleum, Volume 22, Issue 1, 2013. 91-99. - Heidy Ramirez Mendoza, Jeroen Jordens, Mafalda Valdez Lancinha Pereira, Cécile Lutz, Tom Van Gerven (2020): Effects of ultrasonic irradiation on crystallization kinetics, morphological and structural properties of zeolite FAU. Ultrasonics Sonochemistry Volume 64, 2020.
- Askari, S.; Halladj, R. (2012): Ultrasonic pretreatment for hydrothermal synthesis of SAPO-34 nanocrystals. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 19, Issue 3, 2012. 554-559.
Datos u tojol le su'utalil K'ajóolt
zeolitas
Le zeolitas ku xook aluminosilicato ti', es decir AlO2 ka SiO2, ti' le categoría sólidos microporosos ba'ax u yojelo'ob chan bey “molecular sieves”. Zeolites mainly consist of silica, aluminum, oxygen, and metals such as titanium, tin, zinc, and other metal molecules. The term molecular sieve originates as from the particular property of zeolites to selectively sort molecules based primarily on a size exclusion process. The selectivity of molecular sieves is defined by their pore size. In dependence of the pore size, molecular sieves are categorized as macroporous, mesoporous and microporous. Zeolites fall into the class of microporous materials as their pore size is <2 nm.
Due to their porous structure, zeolites have the ability accommodate a wide variety of cations, such as Na+, K+, Ca2+Mg2+ ka láak'o'ob. Le iones positivos ku mantienen bastante sueltos ka páajtal k'eex u uchik tumen láak'o'ob ti' jump'éel solución Máax ku. Algunas le zeolitas minerales asab náats'al le le analcima, le chabazita, le clinoptilolita, le heulandita, le natrolita, le phillipsita yéetel le estilbita. Jump'éel ejemplo le fórmula mineral ti' jump'éel zeolita leti': Na2Ti' le2Wa3Ø 10·2 H2O ti', u fórmula le natrolita. Táan a zeolitas intercambiadas tumen cationes poseen jump'éel acidez yaanal yéetel catalizan ya'abkach catálisis ácidas.
Debido a u selectividad ka propiedades derivadas ti' le porosidad, le zeolitas ku utilizan tu menudo bey catalizadores, sorbentes, intercambiadores iones, soluciones ts'a'akal ja'ilo'ob residuales wa bey agentes antibacterianos.
Le zeolita faujasita (FAU), je'ebix, leti' jump'éel bix específica u zeolitas, ku caracterizan tumen juntúul ba'ax yéetel cavidades 1,3 nm metros táan interconectadas tumen poros 0,8 nm. Le zeolita bin yano'ob faujasita (FAU) ku meyajtiko'ob bey catalizador utia'al u procesos industriales bey le craqueo catalítico fluido (FCC) yéetel bey adsorbente utia'al u compuestos orgánicos volátiles ti' corrientes gas.
Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos u ka'anal rendimiento ichil laboratorio Utia'al Buka'aj industrial.