Apa Contoh Reaksi Padat Cair?

Apa Contoh Reaksi Padat Cair?

Contoh yang jelas dari reaksi padat-cair adalah hidrogenasi katalitik dari minyak cair menggunakan katalis logam padat:minyak (cairan) dan hidrogen (gas) bersentuhan dengan katalis padat tersuspensi (seperti nikel atau paladium)Dalam reaksi tiga fase ini, padat adalah katalis, cairan adalah reaktan, dan transfer massa antara fase mengontrol laju.Contoh sehari-hari lainnya adalah pengelasan bijih, di mana pelarut cair melarutkan logam padat, dan presipitasi, di mana produk padat terbentuk dari larutan cair.

Mendefinisikan Reaksi Padat Cairan

Reaksi padat-cair adalah reaksi heterogen di mana setidaknya satu reaktan atau katalis adalah padat dan setidaknya satu adalah cairan.atau terbentuk (produk)Karena fase tidak bercampur, laju reaksi tergantung pada kontak antarmuka, pencampuran, dan transportasi ke permukaan.

• Padat sebagai katalis:Zat padat digunakan kembali dan harus tetap tersuspensi dan aktif.
• Padat sebagai reaktan:Padat dikonsumsi dan transfer massa memberi makan permukaan.
• Padat sebagai produk:Padat mengkristal atau terkulai keluar dari cairan.

Contoh 1: Hidrogenasi Katalitik (Slurry)

Dalam hidrogenasi minyak makan atau sintesis kimia halus, feed cair dihubungkan dengan gas hidrogen melalui katalis padat yang tersuspensi.Kapal yang bergetar membuat katalis hanya tersuspensi sementara sparger memberikan gas; reaksi berjalan pada tekanan ringan dan suhu.

• Jenis reaktor:Reaktor bubur atau aliran dengan turbin impeller.
• Kontrol tingkat:Transfer massa gas ke cairan dan cairan ke permukaan katalis.
• Pemisahan:Katalis yang habis disaring dan produknya diklarifikasi.

Contoh 2: Leaching / Ekstraksi

Penyaringan hidrometallurgical membubarkan logam target dari bijih padat menggunakan cairan atau bahan penyaring organik. Bijih padat adalah reaktan; cairan membawa spesies yang larut pergi.Ini umum di tembaga, emas, dan pemulihan baterai-logam.

• Jenis reaktor:Tangki penyaringan yang bergetar atau kolom perkolasi.
• Kontrol tingkat:Diffusi melalui partikel bijih dan reaksi di permukaan.
• Pemulihan produk:Cairan hamil diproses dengan ekstraksi pelarut atau presipitasi.

Contoh 3: Precipitation dan Kristalisasi

Ketika dua aliran cairan membentuk padatan yang tidak larut, precipitat atau kristal jatuh keluar.Reaktor mengontrol jenuh dan pertumbuhan untuk mengatur ukuran partikel dan kemurnian.

• Jenis reaktor:Tangki atau kristalisasi yang dikocok terus menerus dengan penambahan terkontrol.
• Kontrol tingkat:Peradangan dan profil supersaturasi, bukan tekanan.
• Hasilnya:Ukuran partikel dan morfologi diatur di dalam reaktor.

Tipe reaktor untuk tugas padat-cair

Pertimbangan Teknik

• Suspensi:Kecepatan impeller harus melebihi kecepatan yang baru saja ditangguhkan sehingga padatan tetap di zona aktif.
• Transfer massa:kLa dan area antarmuka mengatur laju dalam sistem gas-cairan-padat.
• Abrasi:Limbah mengikis dinding dan segel; pilihan bahan mengikuti limbah.
• Biaya pemisahan:Katalis atau pemulihan produk dapat melebihi biaya reaktor dan harus dirancang bersama.

Pemilihan Reaktor Solid-Liquid

Reaksi padat-cair hanyalah reaksi di antarmuka padat-cair, dan hidrogenasi katalitik minyak di atas katalis logam yang tersuspensi adalah contoh buku teks.Leaching dan precipitation sama-sama umum di logam dan bahan kimiaTantangan rekayasa tidak pernah kimia saja; itu menjaga fase dalam kontak, memindahkan massa ke permukaan, dan memulihkan padatan bersih.

Pertanyaan yang Sering Diajukan (FAQ)

Apa contoh reaksi cair-padat yang paling sederhana?

Hidrogenasi katalitik cairan menggunakan katalis logam padat, seperti hidrogenasi minyak makan dengan nikel.dan gas hidrogen adalah fase ketiga dalam banyak versi industri.

Apakah reaksi padat-cair sama dengan reaksi heterogen?

Ini adalah salah satu jenis reaksi heterogen. Heterogen berarti reaksi terjadi pada antarmuka antara fase; padat-cair adalah kasus di mana fase tersebut adalah padat dan cair,sebagai lawan dari gas-cairan atau gas-padat.

Reaktor apa yang digunakan untuk reaksi padat-cair?

Katalis suspensi menggunakan reaktor bubur atau geram; katalis tetap menggunakan tempat tidur tetesan; produk padat menggunakan kristalisasi atau precipitator.Pilihan berikut apakah padat adalah katalis, reaktan, atau produk.

Mengapa pencampuran begitu penting dalam reaksi padat-cair?

Zat padat menetap dan meninggalkan zona aktif tanpa perlu digusur, yang menurunkan konversi.Penggerak harus berjalan pada atau di atas kecepatan baru ditangguhkan untuk menjaga partikel bersentuhan dengan cairan dan setiap gas.

Bagaimana kecepatan reaksi dikontrol di reaktor bubur?

Gas harus mencapai cairan, dan cairan harus mencapai permukaan katalis.menambahkan lebih banyak katalis atau suhu yang lebih tinggi tidak akan membantu sampai pencampuran dan area antarmuka meningkatkan.

Apa perbedaan antara leaching dan hujan?

Dalam proses leaching, reaktan padat larut ke dalam cairan (minyak bijih menjadi bahan pencahar); dalam presipitasi, padat terbentuk dari cairan ketika dua aliran menciptakan produk yang tidak larut.yang lain menciptakan satu.

Apakah reaksi padat-cair eksotermik?

Banyak, termasuk hidrogenasi dan netralisasi sehingga menghilangkan panas dapat menjadi faktor yang membatasi. jaket atau kumparan harus ukuran untuk slurry dimuat, tidak hanya cairan bersih,karena viskositas dan zat padat mengubah transfer panas.