Hei acolo! În calitate de furnizor de reactoare chimice, am avut partea mea corectă de a face față cu tot felul de catalizatori folosiți în aceste reactoare. Catalizatorii sunt ca eroii necunoscuți ai lumii chimice. Ei accelerează reacțiile chimice fără a se obișnui singuri, ceea ce este destul de mișto, nu? În acest blog, voi descompune diferitele tipuri de catalizatori pe care i -ați putea folosi în reactoarele chimice.
Catalizatori omogeni
Să începem cu catalizatori omogeni. Aceștia sunt catalizatori care sunt în aceeași fază cu reactanții. De obicei, sunt într -o soluție lichidă. Unul dintre marile avantaje ale catalizatorilor omogeni este că se pot amesteca foarte bine cu reactanții. Acest lucru înseamnă că pot interacționa îndeaproape cu moleculele, făcând reacția să meargă mai repede.
De exemplu, în producția de esteri, acidul sulfuric este adesea utilizat ca un catalizator omogen. Esterii sunt acei compuși dulci - mirosiți folosiți în lucruri precum parfumuri și arome. Acidul sulfuric ajută alcoolul și acidul carboxilic să reacționeze pentru a forma esterul. Face acest lucru protonând grupul carbonil al acidului carboxilic, ceea ce îl face mai reactiv.
O altă utilizare comună a catalizatorilor omogeni este în reacția de hidroformilare. Complexele pe bază de rodiu sunt utilizate pentru a transforma alchenele, monoxidul de carbon și hidrogenul în aldehide. Această reacție este super importantă în producerea de materiale plastice și detergenți.
Cu toate acestea, catalizatorii omogeni au și dezavantajele lor. Odată ce reacția este făcută, poate fi într -adevăr dificil să separați catalizatorul de produse. Aceasta poate fi o problemă, mai ales dacă încercați să faceți un produs pur. Și uneori, acești catalizatori pot fi destul de scumpi. Dar hei, își fac treaba bine când vine vorba de accelerarea reacțiilor.
Catalizatori eterogeni
Acum, pe catalizatori eterogeni. Aceștia sunt catalizatori care se află într -o fază diferită de reactanți. De cele mai multe ori, sunt solide, în timp ce reactanții sunt fie gaze, fie lichide. Marele lucru despre catalizatorii eterogeni este că sunt ușor de separați de produse. Puteți doar să le filtrați sau să folosiți alte tehnici de separare.
Unul dintre cei mai bine cunoscuți catalizatori eterogeni este cel folosit la convertoare catalitice în mașini. Platina, paladiul și rodiul sunt acoperite pe o structură de fagure ceramică. Când gazele de evacuare trec prin convertor, aceste metale catalizează reacții care transformă poluanții nocivi precum monoxidul de carbon, oxizii de azot și hidrocarburile necesară în substanțe mai puțin dăunătoare precum dioxidul de carbon, azot și apă.
În industria chimică, în procesul HABER - BOSCH sunt folosiți catalizatori eterogeni pentru a face amoniac. Fierul este principalul catalizator în această reacție. Azotul din aer și hidrogen reacționează pe suprafața catalizatorului de fier pentru a forma amoniac. Aceasta este o afacere uriașă, deoarece amoniacul este folosit pentru a face îngrășăminte, care sunt esențiale pentru hrănirea populației lumii.
Există însă unele provocări cu catalizatori eterogeni. Reacția se întâmplă doar pe suprafața catalizatorului, așa că trebuie să aveți o suprafață mare pentru ca reactanții să interacționeze. De aceea, catalizatorii sunt adesea făcuți în materiale poroase sau acoperite pe suporturi de suprafață înaltă. Și de -a lungul timpului, catalizatorul poate fi otrăvit de impurități ale reactanților, ceea ce reduce eficacitatea acestuia.
Catalizatori enzimatici
Catalizatorii enzimatici sunt un tip special de catalizator care sunt alcătuiți din proteine. Se găsesc în organismele vii și sunt responsabili pentru o mulțime de reacții biologice. În reactoarele chimice, catalizatorii enzimatici devin din ce în ce mai populari, deoarece sunt foarte specifici. Acestea pot cataliza o reacție particulară cu o selectivitate ridicată, ceea ce înseamnă că puteți obține un produs pur.
De exemplu, în industria alimentară, enzimele sunt folosite pentru a face brânză. Rennet, care conține enzima chimosină, este adăugat în lapte pentru a -l coagula și a începe procesul de fabricare a brânzei. În industria farmaceutică, enzimele sunt utilizate pentru a sintetiza molecule complexe. Acestea pot face reacții în condiții ușoare, cum ar fi la temperatura camerei și în apă, care este mult mai ecologic decât unele reacții chimice tradiționale.
Cu toate acestea, enzimele sunt, de asemenea, foarte sensibile. Acestea pot fi denaturate cu ușurință prin modificări de temperatură, pH sau prezența anumitor substanțe chimice. Asta înseamnă că trebuie să controlați cu atenție condițiile de reacție atunci când utilizați catalizatori enzimatici într -un reactor chimic.
Biocatalizatori
Biocatalizatorii sunt o categorie mai largă care include catalizatori enzimatici, dar și organisme cu celule întregi. Microorganismele precum bacteriile și drojdia pot fi utilizate ca biocatalizatori în reactoarele chimice. Acestea pot efectua căi metabolice complexe pentru a produce substanțe chimice utile.
De exemplu, drojdia este folosită pentru fermentarea zahărului în etanol în producerea de biocombustibili și băuturi alcoolice. Bacteriile pot fi concepute pentru a produce antibiotice, vitamine și alte substanțe chimice cu valoare ridicată. Avantajul utilizării biocatalizatorilor cu celule întregi este că se pot auto -replica și produce catalizatorul continuu.
Dar există și provocări aici. Trebuie să oferiți nutrienți și condiții de creștere potrivite pentru microorganisme. Și uneori, produsul poate fi toxic pentru celule, ceea ce poate limita productivitatea reactorului.
Alegerea catalizatorului potrivit pentru reactorul dvs. chimic
Deci, cum alegeți catalizatorul potrivit pentru reactorul dvs. chimic? Ei bine, depinde de câteva lucruri. În primul rând, trebuie să vă gândiți la reacția pe care doriți să o efectuați. Dacă aveți nevoie de o selectivitate ridicată, un biocatalizator enzimatic sau biocatalizator ar putea fi o alegere bună. Dacă aveți de -a face cu reacții industriale la scară largă, un catalizator eterogen ar putea fi mai practic din cauza ușurinței sale de separare.
De asemenea, condițiile de reacție contează. Dacă lucrați la temperaturi și presiuni ridicate, un catalizator eterogen ar putea fi mai stabil. Dar dacă doriți să efectuați o reacție în condiții ușoare, un enzimatic sau biocatalizator ar putea fi calea de urmat.
Costul este un alt factor important. Unii catalizatori, cum ar fi metalele prețioase utilizate în catalizatori eterogeni, pot fi foarte scumpe. Trebuie să echilibrați costul catalizatorului cu beneficiile pe care le oferă în ceea ce privește rata de reacție și calitatea produsului.
La compania noastră, înțelegem că alegerea catalizatorului potrivit este crucială pentru succesul reactorului tău chimic. De aceea, oferim o gamă largă de reactoare care sunt compatibile cu diferite tipuri de catalizatori. Și dacă sunteți în căutarea unuiSistem de filtrare a vidului de laborator, te -am acoperit. Acest sistem poate fi cu adevărat util pentru separarea catalizatorilor și produselor, în special într -un cadru de laborator.
Dacă sunteți interesat să aflați mai multe despre reactoarele noastre chimice sau aveți nevoie de ajutor pentru a alege catalizatorul potrivit pentru procesul dvs., nu ezitați să ajungeți. Suntem aici pentru a vă ajuta să profitați la maxim de reacțiile dvs. chimice. Indiferent dacă sunteți un cercetător la scară mică sau un producător industrial la scară largă, avem expertiza și produsele pentru a răspunde nevoilor dvs.
Referințe
- Smith, JM, Van Ness, HC, & Abbott, MM (2001). Introducere în termodinamica ingineriei chimice. McGraw - Hill.
- Levenspiel, O. (1999). Inginerie de reacție chimică. Wiley.
- Strier, L., Berg, JM, & Tymical, JL (2002). Biochimice. Wh Freeman.
