up
Search      menu
زمین شناسی,جغرافیا :: مقاله کاتاليست ها PDF
QR code - کاتاليست ها

کاتاليست ها

اساسآ کاتاليزور به عنوان يک ترکيب شيميايي در نظر گرفته مي شود که قادر به اعمال اثر تسريع کنندگي و اثر جهت دهندگي بر پيشرفت واکنشي باشد که از نظر ترموديناميکي امکان پذير است. هنگامي که کاتاليزور به صورت محلول در محيط واکنشي است کاتاليزور همگن و وقتي که کاتاليزور فازي مجزا از فاز واکنش تشکيل ميدهد کاتاليزور ناهمگن ناميده مي شود.
در اکثر موارد کاتاليزور ناهمگن، کاتاليزور جامدي است که از تماس با آن واکنش گرهاي گازي يا مايع، متحول مي شوند و در نتيجه خيلي اوقات عبارت کاتاليست براي ناميدن کاتاليزور ناهمگن به کار مي رود .
بطور کلي کاتاليستها به سه دسته تقسيم مي شوند:
1- کاتاليستهاي فلزي، از قبيل Fe، Co، Ni، Rh، Pt و غيره.
2- کاتاليستهاي عايق، از قبيل سيليکا، آلومينا، زئوليتها و آلوميناي فعال شده. (اين نوع کاتاليستها نسبت به آمونياک و بازهاي الي حساس هستند.)
3- کاتاليستهاي نيمه هادي، از قبيل اکسيدهاي فلزي و سولفيدها.
غيرفعال شدن کاتاليستها
کاتاليستها تحت سه پديده غير فعال مي شوند که عبارتند از :
1- Fouling
2- Sintering
3- Poisoning
Fouling : يک پديده فيزيکي است که در ان Active Site و يا تمام سطح نگه دارنده کاتاليست، توسط کک يا رسوبهاي غيرالي پوشيده مي شود. دز اين حالت احيا و يا بازيابي کاتاليست با روشهاي نسبتآ ساده انجام مي شود.
ُSintering : يک فرآيند حرارتي است که در نتيجه آن سطح کاتاليست شکل اصلي خود را از ديدگاه ميکروسکوپي از دست مي دهد. پديده Sintering معمولآ در درجه حرارتهاي بالاي C 650- 500 به سرعت رخ ميدهد، ولي در درجه حرارتهاي پايين نيز در مدت طولاني مشاهده مي شود.
Poisoning : مسموم شدن يا ترکيب شيميايي سطح کاتاليست با ترکيب ناخواسته است که در نتيجه وجود ناخالصيها در ترکيب شونده ها رخ ميدهد. به دليل واکنش شيميايي ناخالصيهاي ترکيب شونده ها با سطح کاتاليست، فعاليت آن به صورت عمده کاهش مي يابد.
واکنشهاي کاتاليزوري جامد
اين واکنشها دوفازي هستند که کاتاليست فاز جامد، و ترکيب شونده ها و محصولات، فاز سيال مي باشند. اصولآ واکنشهاي کاتاليزوري شامل شکسته شدن يا سنتز مولکولها است و معمولآ اين واکنشها انرژي اکتيواسيون بالايي دارند و در نتيجه بدون وجود يک ماده تسريع کننده، انجام واکنش ممکن نيست. مانند توليد امونياک. (بعضي کاتاليستها سرعت واکنش را کند مي کنند يعني Inhibitors)
يکي از مهمترين خواصي که بايد کاتاليستها داشته باشند، مسئله انتخاب پذيري (Selecting) آنهاست. يعني کاتاليستها بين صدها واکنش که ممکن است صورت گيرد، فعل وانفعالي که ما مي خواهيم را تسريع کند و معمولآ واکنشها و کاتاليستهاي حياتي، صددرصد چنين وضعيتي را دارند، مثل آنزيمها.
در بعضي موارد انتخاب کاتاليزور مبناي علمي دارد. اگر واکنش هيدروژناسيون باشد از Pt استفاده مي شود، اگر اکسيد کنندگي باشد از موليبدن، اهن، نقره و... استفاده مي شود و در خيلي از موارد انتخاب کاتاليزور به صورت حدس و خطاست.
کاتالسيتهاي جامد از مراکز فعالي (Active Site) تشکيل شده اند که اين مراکز هم روي سطح خارجي هستند و اگر متخلخل باشند، در داخل تخلخل هم هست. وقتي مولکولها به نقاط فعال نزديک مي شوند، طبق يک تئوري مولکولي جذب سطحي مراکز فعال مي شود و به صورت يک ماده واسطه درمي ايد. در تئوري ديگر، مولکولها تحت تأثير نقاط فعال قرار مي گيرند ولي جذب نمي شوند (تحت تأثير نيروها هستند) و تحرکشان کم مي شود و انرژيشان تغيير مي کند و به صورت يک ماده واسطه در مي آيند. در تئوري ديگر، ماده جذب مراکز فعال مي شود، تبديل به ماده واسطه شده و به صورت يک ريشه آزاد وارد فاز سيال شده و واکنش انجام مي گيرد. در تئوري اول و دوم فعل و انفعال در حوالي نقاط فعال صورت مي گيرد و در تئوري سوم واکنش در توده سيال صورت مي پذيرد.
اگر کاتاليزور ارزان باشد، در انها تخلخل ايجاد مي کنيم (مدل فشار، اکسترود، يا رسوب دادن) و اگر ماده گرانبها باشد مثل Pt، از يک پايه براي کاتاليست استفاده مي کنيم، مثل سيليکاتها يا مواد سراميکي.(اين مواد را به صورت متخلخل تهيه کرده و بعد کاتاليزور گرانبها را روي اين پايه رسوب مي دهيم. مثل ابکاري به صورت يک لايه نازک)
علت اينکه تئوري (Active Site) وارد شده، اين است که اگر ماده اي به صورت کاتاليست داشته باشيم، مثلآ (%70 Fe2O3) و (%30 MgO)، چنانچه در تهيه اين مواد رعايت دستورالعمل را نکنيم، کاتاليست همين ماده را دارد، ولي خاصيت کاتاليستي ندارد. اگر کاتاليست تهيه شده کاملآ خاصيت لازم را داشته باشد و بخواهيم گرم و سريعآ سرد کنيم، بيشتر نقاط فعال از بين مي روند ولي جنس ماده همان است. پس نقاط فعال يک خصوصيت فيزيکي هستند که مي توانند به وجود ايند يا از بين بروند.
مشخصات اصلي کاتاليستها
1- در طي واکنش، کاتاليست بدون تغيير باقي مي ماند وتنها سرعت واکنش را افزايش مي دهد.
2- هنگامي که سازوکارهاي متعددي براي انجام واکنش موجود باشند، کاتاليست بايستي خاصيت انتخاب پذيري داشته باشد. در اصل بايستي کاتاليست نسبت توليد ماده مطلوب را نسبت به ماده ناخواسته افزايش دهد.
3- سرعت واکنش متناسب با غلظت کاتاليست است و براي واکنشهاي گاز-جامد، سطح کاتاليست وسطوح فعال بسيار مهم است.
4- در يک واکنش برگشت پذير کاتاليست به همان نسبت که سرعت واکنش رفت را افزايش مي دهد، بر سرعت واکنش برگشت هم مؤثر است. بنابراين ترکيبي درصد تعادلي سيستم چه در حضور کاتاليست و چه بدون آن يکسان است.
5- در واکنشهاي اتوکاتاليستي مقدار کمي از محصول بايستي در ابتدا وجود داشته باشد.

● مقدمه: منشا سوختهاي گازي متفاوت است. برخي به طور طبيعي وجود دارند و برخي ديگر از تغيير شکل سوختهاي مايع و يا جامد تهيه مي شوند. سازنده ي اصلي مفيد آ ...

مشتقات غير هيدروکربني نفت خام ، معمولا شامل ترکيبات گوگرددار ، اکسيژن‌دار و ازت‌دار مي‌باشد. نوع اين مشتقات در نفت خام در نوع خود پالايش نفت نيز موثر ...

سوختهاي فسيلي شامل نفت و گاز در عمق سه تا چهار کيلومتري اعماق زمين و در خلل و فرج لايه هاي آن و با فشار چند صد اتمسفر بصورت ذخيره ميباشند. گازهاي طبيع ...

مقدمه : الوين تافلر نويسنده کتاب موج سوم بيان مينمايد که دگرگوني هاي جديد در نظام توليد ثروت باعث تغييرات همه جانبه در کليه ابعاد شده و زندگي خانوادگي ...

دانلود نسخه PDF - کاتاليست ها