کاربرد کاتالیزورهای متخلخل در صنایع شیمیایی
کاتالیزورهای متخلخل در صنعت شیمیایی دارای استفاده و کاربرد وسیعی می باشند. واکنشها در یک سیستم منفذ (سوراخ ریز) انتقال داده می شوند و واکنش نشان می‌دهند، و محصولاتی که تشکیل می شوند خارج از یک گنداله (ساچمه pellet) کاتالیزور انتقال جرم انتجام می شوند. انتقال جرم چند جزئی (دارای چند جزء سازنده) از میان یک گنداله کاتالیزور نقل و انتقال می یابند و دارای ساختار منفذ داخلی بسیار پیچیده ای می باشند، بنابراین می بایست به شرح آنها بپردازیم. مدلهای متعدد و نظریه های متعددی انتشار یافته است که به رابطه بافت محکم اسفنجی با انتقال جرم و ویژگیهای واکنشی محیطهای اسفنجی می پردازد. این مدلها بر طبق فرضیات مربوط به ساختار داخلی محکم این بافت اسفنجی، می توانند به دو گروه طبقه بندی شوند. Wakao و [1] Smith، برای گنداله ها یا ساچمه هایی با یک سیستم منفذ دو سویه، مدل منفذ نامرتب (بی نظم) را توسعه دادند. آنها فرض نمودند که گنداله‌ها یا ساچمه ها شامل ذرات فشرده با منفذهای زیر می باشند. Mann و
[2] Thomson، مدل شده به منفذهای ریز بن بست وجود دارد. Johnson و [3] Stewart و Feng و [4] Stewart یک مدل جامد (محکم/ Solid) اسفنجی را بکار گرفتند که منفذها بطور تصادفی (نامنظم) جهتدار و به حالت زنجیری و به هم پیوسته می باشند. این مدلها به گروه مدلهای پیوستار یا زنجیره ای تعلق دارند. این مدلها دارای کاربرد آسان و کاملاً دقیق می باشند و این کاربرد آسان در صورتی می باشد که یک بافت محیط اسفنجی در طی واکنش های شیمیایی، دستخوش تغییرات مهم نشود. با این وجود، اگر تغییرات مهمی در اتصال یافتگی منفذها، در روزن گیری منفذها، و قطعه ها حاصل شود، این مدلها مناسب نخواهند بود.
...
کاربرد مدلهای منفصل، نیازمند زمانهای محاسبه‌ای بسیار زیاد می‌باشد. در مطالعات مهندسی که مدل‌سازی‌های مفصل از رابطه‌های میان بافت محکم (جامد) اسفنجی و ویژگیهای جابه‌جایی یک شبکه منفدی مورد توجه ابتدایی و اصلی قرار نمی‌گیرد، بنابراین به نظر می‌رسد که مدلهای پیوستار و زنجیره‌ای ساده‌تر ، مفید‌تر باشند. برای نمونه، Serbezor و DGM, [IV-19] sotirchos را بکار گرفتند تا فرآیندهای دینامیک را در لایه‌های جذب سطحی شرح دهند. (جذب نوسان فشار). امروزه، سه مدل استاندارد برای شرح جابه‌جایی ترلیک یافته از ترکیبهای چند گانة گازدار قابل دسترس است. مدل DGM [12] . این مدلها بر اساس توصیفات اصلاح یافتة [22] stafan-maxwell دربارة نشت اند جزئی در منفذها و بر اساس معادلةDarcy دربارة نشت از منفذها، پایه‌ریزی شده‌اند.
اهداف این مدلها این است که همانندسازی یک واکنش واسطه ای نامتقابل (ناهمگون) را در یک کاتالیزور اسنفنجی، تحت وضعیتهای غیر ثابت اجرا نماید، و پدیدة پیچیدة را در داخل جسم منفذ توضیح دهند. همچنین بر اساس این همانند سازیها، وضعیتهای مناسب برای مقایسه آزمایش‌ها و همشکل‌سازی‌ها ( همانند سازیها) پیشنهاد خواهد شد، به نحوی که اجرای کار مدلهای منفذ کاتالیزور می‌تواند مورد ارزیابی قرار بگیرد. واکنش آب با مونواکسید کربن در یک کاتالیزور صنعتی بر مبنای مس (cu/z, ICI 52-1) ، به عنوان سیستم مدل بکار برده می‌شود.