تجزیه و کاتالیزورها؛ آزمایشگاه آنالیز حسگر مواد صبا

تجزیه و کاتالیزورها

مقدمه ای بر کاتالیزورها

کاتالیزورها (آنزیم) مهم ترین بخش از چرخه زندگی روی زمین  در مراحل تشکیل ، رشد و پوسیدگی هستند. تجزیه کاتالیزوری در فرآیندهای تبدیل انرژی خورشید به اشکال مختلف دیگر از انرژی مورد استفاده قرار میگیرد و نقش کلیدی در حفظ محیط زیست ما بازی می کند. 90% از صنایع شیمیایی مربوط به فرایندهای تجزیه ای است و کاتالیزور ها حدود 2% از کل سرمایه گذاری در صنایع شیمیایی را تشکیل می دهد.

 

 انواع کاتالیزور ها و واکنش های کاتالیزوری

کاتالیزورها بر اساس حالت فیزیکی می توانند گاز ؛ مایع و یا جامد باشند . همچنین کاتالیزورها ازلحاظ مواد سازنده به دو دسته زیر تقسیم می شوند :

1- معدنی ( گازها ، فلزات ، اکسید فلزات ، اسیدهای معدنی  و ...

2- آلی ( اسید های آلی و آنزیم ها و ... )

آماده سازی کاتالیزور ها

کاتالیزورها به منظور تجزیه ماده متشکله و رسیدن به پایداری حرارتی نیاز به کلسینه شدن دارند. تاثیرات کلسینه شدن در نمودار های زیر آمده است :

کاتالیزور

 

جذب سطحی روی سطح جامد

شناسایی جذب سطحی یک گام بسیار مهم در فرایند واکنش های کاتالیزور های جامد می باشد همچنین جذب سطحی به خودی خود یک فرایند معمول مورد استفاده در صنایع برای اهداف مختلف می باشد .

جاذب های معمول : غربال مولکولی ، کربن فعال ، سیلیکا ژل و آلومینای فعال می باشند.

جذب فیزیکی یک تکنیک مفید برای تعیین محدوده سطح ، شکل منافذ ، اندازه منافذ و توزیع اندازه منافذ برای مواد جامد متخلخل می باشد .

پنج نوع از ایزوترم های جذب فیزیکی که برای جامدات به کار می روند

ایزوترم های جذب فیزیکی

 

نوع اول- برای مواد متخلخل با منافذ کوچک،  به عنوان مثال زغال چوب بکار می رود که به وضوح لانگمیور از نوع تک لایه است

نوع دوم- برای مواد متخلخل بکار می رود.

نوع سوم- برای مواد متخلخلی که نیروی انسجام بین مولکول های جاذب از نیروی چسبندگی بین مولکول های جاذب و جذب شونده بزرگتر است.

نوع چهارم- جذب مرحله ای می باشد ( ابتدا تک لایه ، سپس ساخت لایه های بعدی )

نوع پنجم- مواد متخلخل با نیروی انسجام بین مولکول های جاذب و جذب شونده ی بیشتر از نیروی بین مولکول های جاذب.

ایزوترم BET

بسیاری از ایزوترم های جذب فیزیکی مانند نوع اول و دوم هستند که در آن ها جذب در لایه اول، پیش از آن که جذب در لایه بعدی شروع شود، تمام نمی شود. در این ایزوترم فرض می شود که سطح یکنواخت است، جذب چند لایه است و هیچ تعاملی بین مولکول های جذب شده و مولکول های جذب شده ی بی تحرک وجود ندارد.

ایزوترم BET

گرمای جذب لایه های اضافی برابر با گرمای نهان میعان می باشد.

معادله BET به شرح زیر است:

که در این معادله 

 Pفشار تعادلی

P0: فشار نسبی (فشار بخار اشباع شده از گاز جذب شده در دمای P/P0) 

 V: حجم گاز جذب شده به ازای هر کیلوگرم جاذب

Vm: حجم گاز جذب شده به صورت تک لایه به ازای کیلوگرم جاذب

 C: ثابت همراه با گرمای جذب و گرمای چگالی

نکاتی درباره ایزوترم BET

معادله BET به صورت کاملا منطقی با تمام ایزوترم های جذب که تا کنون برای انواع مختلف جامدات که شناخته شده است، متناسب است. (نوع اول تا پنجم) اگرچه در این نظریه به خاطر مفروضاتی که قبلا گفته شد، نقصی اساسی وجود دارد (هیچ تعاملی بین مولکول های جذب شده سطح همگن و گرمای ذوب برای همه ی لایه های بعدی برابر است).

ایزوترم BET، همانند باقی ایزوترم های دیگر ، گزارش دقیقی از ایزوترم جذب در محدوده ی فشار محدودی می دهد. در سال های اخیر تقریر های جدید زیادی در رابطه با تئوری ایزوترم جذب آمده است که بیشتر آن ها به یک سیستم خاص و تحت شرایط خاص برمیگردند و جامعیت ندارند.

 استفاده از ایزوترم BET برای تعیین مساحت سطح یک جامد

در فشار نسبی کم P/P0 = 0.05~0.35مشخص شده است که :

قیمت آنالیز BET

 اصول تعیین سطح به روش BET:

یک نمودار جذب سطحی بر P/P0 یک خط راست با شیبی برابر(c-1)/(cVm) و سطح مقطع 1-(cVm) خواهد بود

 برای یک سیستم که جذب سطحی داده است c و Vمقادیر ثابت هستند . مساحت سطح یک ماده جامدبا محاسبه مقدار جذب شده از یک گاز خاص روی یک سطح با سطح مقطع Aتعیین میشود.

ایزوترم لانگمیور

Vm = حجم مولکول های گاز جذب شده به صورت تک لایه و بدست آمده از نمودار بر حسب لیتر

VT,P= حجم مولی گاز جذب شده لیتر بر مول

Am= سطح مقطع از یک تک مولکول گاز بر حسب متر مربع

خلاصه ای از ایزوترم های جذبایزوترم های جذب

آدرس تهران:

              طرشت، میدان شهید تیموری، خیابان لطفعلی خانی

              انتهای خیابان پارس، خیابان ذوقی، پلاک 22، واحد 2

  کد پستی:

                                                       1459873176                        

تلفن تماس:

                                                       02166519666

                                                       09309146009

فکس:

                                                     02166553834