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Ryan2011

铜虫 (正式写手)

[求助] 催化反应,颗粒大小对传质的影响难道都被忽略了吗???求交流指导!!

写的比较详细,稍显啰嗦,烦请各位耐心看完,不吝赐教~~~~~

实验条件:我做的是O3催化降解水体污染物的实验,磁力恒温搅拌,曝气头从底部往反应容器曝O3。

实验预期:理想的结果是得出某两种催化剂的差异,Catalyst A>catalyst B(有大量类似反应体系,和大量文献证据,证明A是更好的催化剂)

问题描述:1、粉末存在粒径差异:本身两种催化剂水热制备后就可以比较明显    的发现catalyst A和Catalyst B存在粒径差异particle size A>particle size B,并且在清洗干燥后,B基本不需要研磨就很细了,过了100目的筛基本没问题,而A颗粒比较硬,需要研磨,也将其过筛了
              2、差异影响了催化降解的效果:在制备过筛后,催化反应进行过程中,可以明显观察到catalyst B很快(5-10min)就分布的很均匀,反应器的溶液变的不透明,甚至呈现胶体状。而catalyst A直至反应结束也没有呈现很明显的胶体状,而是比较透明。并且从取出来的样品也可以看出,catalyst A的样品比较容易沉淀,颗粒大些。!!《果然得出来B的催化效果比A差。。。。。》!!

自己思考的解决办法:
             1、将这两组反应液(含催化剂)都用超声处理5-10min, 直至都呈现胶体状,再进行曝臭氧臭氧催化反应(但不知道这样会不会因为超声的干扰而无法比较两者催化效果)
              2、有个催化O2转化benzyl alcohol的文献采用的方法是:做一个搅拌速率与转化率的关系,得到一个阈值,当搅拌速率达到一定值得时候,转化率基本不受搅拌速率影响。反应体系还是比较类似,不知道这样的行不行的通。(但我料想的是搅拌速率的调节范围有限,可能找不到类似的阈值以排除传质的影响)
              3、就是听老师的再研磨,再用更细的筛筛分。。。。。。。(感觉不靠谱啊,本来比较细的粉末再研磨也没用啊。。。而且A和B在反应液的分布均匀程度感觉差太多)

描述的比较详细,只是希望路过的大牛能看的更清楚啊。。。。求交流指导!!!帮忙对这个问题发表点看法,找到一个合适的解决办法~~~谢谢~!
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superleo8936

至尊木虫 (正式写手)

catalysis小虫一枚

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
感谢参与,应助指数 +1
Ryan2011: 金币+10, ★★★很有帮助, 看了你的回复,去补充了关于内外传质的只是,多谢! 2013-10-15 17:25:39
非文王木木: 金币+2, 感谢交流···欢迎常来 2013-10-15 17:51:45
Ryan2011: 回帖置顶 2013-10-16 11:22:32
Ryan2011: 取消置顶 2013-10-16 11:23:44
你这个有可能同时涉及到了内外传质的影响。具体如何判定:

1. 外传质:选定某种催化剂(粒径大小一致),然后改变搅拌速率,看看反应速率与搅拌速率有什么关系。一般来说应该是先增长,然后稳定。这样你就确定了外扩散的大致范围。然后以后所有的试验要在搅拌速率大于这个临界值的情况下进行。

2. 内传质:选定某种催化剂 (既然你说B天然就是颗粒小,那就用它)。将B用类似红外压片的方法变成整块的,然后适当的捣碎,得到不同粒径范围内的sample (比如 210-250目,150-180目,80-150目 等等,最好有一个范围跟天然A相近)。然后在确定的搅拌速率(一定是确定排除外扩散影响)下,测试不同粒径范围的B 催化剂。看看有没有内扩散影响。如果天然的B跟加工成大颗粒的B不同,那就是有影响。

good luck
签什么就是什么
4楼2013-10-15 12:27:37
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superleo8936

至尊木虫 (正式写手)

catalysis小虫一枚

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
jiangyun2: 金币+2, 谢谢回帖交流,欢迎常来~~ 2013-10-16 07:53:39
Ryan2011: 金币+10, ★★★很有帮助, 感谢再次回帖指导 2013-10-16 09:41:52
Ryan2011: 回帖置顶 2013-10-16 11:22:26
Ryan2011: 取消置顶 2013-10-16 11:23:48
引用回帖:
5楼: Originally posted by Ryan2011 at 2013-10-15 04:42:29
看了您的回复,看了些相关知识,还有如下不是很懂的地方, 忘不吝赐教!
1、这个排除内外过程是比较催化剂催化效果的必须得步骤吧?(气液固体系)意思是排除了才能真正比较?
2、如果内传质、外传质两者之一或者 ...

回答你的三个问题:
1. 个人认为是必需的。尤其从严谨的角度讲。当然如果你做,那至少保证所有使用的催化剂颗粒大小一样,然后搅拌速率一样。这样你的实验自行对比时,还是合理的。只是不能与文献等对比。我觉得很多reviewer都会考虑这问题。

2. 个人认为你先做几组试验试试看。也许体系本身的阈值就很小。以至于你的下限都要超过它,那最好不过。万一是最不理想的情况。也想第一条一样。至少保证自身试验参数一致。

3.外传质应该与溶剂 反应物溶解性 等相关,与催化剂关系不大。内传质与催化剂孔径,反应物吸附强度等有关。有可能会受影响。最严谨的就是两种催化剂分别研究,然后将实验条件设定到高于所有阈值。若你的催化剂仅仅是元素含量不同等等。我觉得问题不大。你可以选孔径小的研究,这样过了它的阈值,孔径大的那个估计也就没问题了。

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签什么就是什么
8楼2013-10-15 23:47:07
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superleo8936

至尊木虫 (正式写手)

catalysis小虫一枚

【答案】应助回帖

Ryan2011: 回帖置顶 2013-10-16 11:20:24
Ryan2011: 取消置顶 2013-10-16 11:23:49
引用回帖:
10楼: Originally posted by Ryan2011 at 2013-10-15 20:44:29
Superleo8936麻烦看这个回复,刚刚存在表述不清楚的地方,谢谢

1、我们做的这个臭氧催化降解水中污染物(气液固),大部分发表的文献都没有类似的排除内外传质的实验,不同催化剂制备过程并比较催化效果过 ...

1. 我觉得多数文章没有写明,应该是已经预先做过测试,然后将最终的实验条件设定到排除影响的范围内。当然我如果是reviewer一定会问,也希望作者严谨的写明。这个估计看杂志,看审稿人。没有什么硬性指标。
2.你就可以用通过500目的A做试验呀。量不够了,把大体积的捣碎,继续过滤500目。
3. 我当初的意思是一般来说孔径越小,分子吸附脱附相对困难。如果小孔径的催化剂都没有内扩散,那个估计大孔径的也没问题 (前提是大家元素含量等差不多,这样吸附机理,作用力等比较相似。)
4.压片再捣碎什么的只是帮你确定有无内扩散。最理想的是根本没有影响,那你以后就能一直用fresh catalyst了呀。
5.我没有经验,不知道该怎么答你,sorry。不过若是有电镜等手段可以得出particle size distribution.那最好不过了~
签什么就是什么
11楼2013-10-16 10:34:43
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