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最后给大家介绍一下

另外一个在固定床催化剂里面

用的非常多的催化剂成型工艺

就是挤条工艺

这种挤条的工艺实际上在溶胶凝胶法里面讲的最多的

当时还讲到了成型的载体静置完活性组分后

怎么干燥 焙烧来防止发生炸条 焙烧后发生裂条的作用

如何来提高粘结剂和催化剂原粉之间的强的相互作用力

一般来说前面给大家说了

可塑性比较好的物料

比如说铝胶或是沸石分子筛的这些原粉

再加入粘结剂挤条

通过挤条的方法

作用力开始是个比较弱的

所以说一般都通过烧结补强

就像在上节课讲过焙烧过程中

凝胶的焙烧的时候实际上很多的就是关于

如何来提高催化剂的的机械强度补强的作用

挤条工艺可以认为跟压片艺比较类似

所不同的是压片工艺是在

密闭的体下 给出一定压力保持时间

而挤条是 通过一定的压力

使得物料是以一类的形状挤出来的

可以通过挤条出口 控制出口的形状

可以是圆柱形的

可以是三叶草型的 甚至可以是一种网状结构

甚至可以挤成蜂窝型的载体

很多时候就取决于挤条的模具

这是工业上可能经常会用到的挤条机

或是实验室里面

有些实验室也配备

有时候是把自动装置变成手动装置而已

这种挤条有非常多重要的因素

通过机械的压力

把物料挤出这样的形状

可以把挤条工艺当作类似

和面或做面条 包饺子的工艺一样

如果固体跟水的比例不对 太稀很显然不能挤出成型

如果太干 挤出来的条可能自动就断裂了

断成非常小的颗粒或粉末

所以这是挤条工艺的非常重要特点

就很多时候话都要考虑到你

固体和液体的比例

跟和面的一样

可以把想象成有时候会加入一些粘结剂

就可以当做发酵酵母或是泡打粉一样

那粘结剂的种类或粘结剂的性质

都会影响到整个面团

或是催化剂原粉组成的混合物性质

比如说粘度

还有含水量等等很多都影响到挤条效果

一般而言会发现的 要求挤条可以把当做和面

就是一定要保证开始用的粉末不要有那种大的硬疙瘩

成型的时候也是需要粉末要非常均匀

所以每次的挤条过程中都应该有个过筛的过程

同时粘结剂也不能过多

虽然粘结剂多比较容易成型

但要考虑到粘结剂由于还有很多的水或是

还有很多的孔比较丰富

如果焙烧程 会发现烧结作用更明显

也会影响到后续的催化剂的机械强度

所以这个时候就要考虑粘结剂的最佳用量

粘结剂如何跟原粉之间有个最佳的匹配量

是挤条工艺的非常重要的

传统的操作的参数考察

这里主要给大家总结一下在实验室里面

如果要做催化剂的放大

要做挤条进行评价

给大家总结了一些经典的操作

希望大家记得要成型一般要使得颗粒颗粒之间

作用力比较强一般会要求大家采用

新鲜焙烧的粉末 这样能保证的湿度是一样的

同时粉末要求均匀的过筛过程

我相信在大多数的同学或者观察到的大多数的学生

做挤条实验往往会把这部分给忽略了

就是认为得到催化剂粉末已经很细了

焙烧完直接用于成型

我们要说如果把每次挤条过程中的粉末

都固定在一定的目数

可以发现重现性会非常好

而且效果都会很好

同时要固定定量的

就是固定的固体和液体的用量

挤条要知道 并不像前面说的那样

在实验室里研究过程中并不能按比例的放大

有很多时候粉末和粘结剂之间混合是靠

人为的机械研磨和搅拌好

这个时候每次挤的量应该

每次都基本上接近的时候

比如说每次都成型都是50克或是一公斤或者500克的量

那每次都应该这样的量而不要是今天做了一百克的

明天做500克的

后天做一公斤的

虽然固定了固液比

但实际上也有可能造成搅拌效果不一样

因为要知道这种混合的量越多越难均匀

所需要时间就越长

这是给大家总结的实验室里面要实现挤条重现性

有一些非常重要的经验

最后给大家介绍一下挤条里面

很多工艺参数的考察

到底有没有科学的指导依据

实际上这一点在溶胶-凝胶法那一章已经给大家讲了

应该要牢牢把握住等电点的特点

所以最后给大家总结或是提供例子来分析一下

催化剂挤条过程中载体的等电点或是混合物的等电点

对成型作用有样的影响

这里给大家举的例子是硫酸根离子改性的

氧化锆 具有超强酸的性质

要把进行挤条 氧化锆粉末

要通过挤条机的方法生成圆柱型的颗粒

这颗粒要求具有非常好的多孔的结构

同时要有非常好的应力剪切力 机械强度要比较好

同时孔径分布要比较合适

酸性位的分布也要非常均匀

这样才能实现工业催化剂的稳定的生产和长寿命

来看一下如何来控制等电点跟挤条的工艺

首先用的是氧化铝做为粘结剂

用PVA 聚乙烯醇作为助粘结剂

可以发现在挤条过程中

控制的添加剂不同

添加不同的聚乙烯醇量可以发现

添加聚乙烯醇实际上是降低了应力剪切力

相当于 高分子加的越多后面焙烧处理中

这种造气泡会影响到整个的机械强度

另一方面如果从等电点角度上讲

等电点比较低或者比较高都会发现

类似呈现火山型曲线的状态

最好的条件是ζ电位等于0的时候

就是整个混合的体系

ζ定位等于0的时候

应力剪切力是最好的

所以可以根据这样的特点

感兴趣的同学可以课后去思考一下说

胶体里面ζ电位等于0会是样的状态

除了ζ定位会影响到

机械强度还可以看到

ζ电位跟等电点整个体系等电点会发生样变化

实际上前面讲界面化学的时候说

如果把载体放在金属盐溶液体系里面

等电点会发生变化

对于这个物质

比如说锆的硫酸根离子 会发现等电点大约在七点几左右

而纯的氧化铝大概是在十点几左右

铝成型的粘结剂

这里面并不是氧化铝而是SB粉或是一水铝石之类的

把两者进行混合会发现

等电点会随着锆和铝的含量变化

等电点发生偏移的

这个时候如何来控制ζ定位

就要去考虑 相当于要滴加酸

或者是碱来调节等电点的变化过程

使得最后ζ的定位等于0就可以了

另外作用就是要考虑到

成型过程中粘结剂和催化剂原粉粉末

还有其添加剂之间共同作用

才能得到最终ζ电位

再看一下ζ电位

对催化剂的孔结构性质或织构性质有样影响

这里对比的是三个状态

SZ1是指的ζ会等于0的时候挤条的催化剂

七和八是ζ电位大于0的

来看一下ζ定位等于0会发现

这个时候硫酸锆的催化剂孔容 孔径跟原来

催化剂原粉是基本上一致

这体现在黑线

如果是大于0可以发现

孔径分布在大孔方面出现

开始黑色的线是有3-4纳米之间的介孔

还有个4到6纳米之间介孔

如果大于0的时候会发现这个大孔是逐渐消失的

那甚至可以发现孔径

大于0的程度不一样

孔径是逐渐收窄的

从孔体积或吸附量大小

可以看到滞后环或饱和吸附量也发生了变化

通过这例子就可以发现

的确可以利用ζ电位表征的指标来指导挤条

机械强度 孔容孔径的变化

因为这些是整个成型催化剂里面非常重要的工艺参数

最后来看一下ζ电位对催化剂的活性位有什么样的影响

我们发现同样以刚才的三个例子

发现如果ζ定位等于0的时候

整个酸催化剂酸量基本上没有变化的

如果是ζ电位大于0发现

提供一酸量 L酸的酸量

是酸量增加的过程

比如说在这里面给出的是Lewis酸的

在里面中强酸的酸量还有强酸的酸量

都是显著增加的过程

到这我们把第八章的内容讲完了

在考虑到催化剂成型的时候

工业上有很多的一些经验或者教训

希望大家学习催化剂设计制备这门科学

尝试从化学的角度去考虑催化剂的成型或者活化的过程

如何来实现控制

特别是反复强调的ζ电位

跟催化剂成型的影响规律的对应关系

不仅仅是因为挤条工艺

实际上在喷雾干燥里面也是类似的

这一章节的内容就讲到这里面