Kalvoreaktori
Kalvoreaktori tai membraanireaktori[1] on kemiallinen reaktori, jossa käytetään puoliläpäisevää kalvoa erottamaan reaktion tuote lähtöaineista. Itse reaktio ja tuotteen puhdistus tapahtuu siis samassa astiassa. Kalvoreaktoreilla on useita teollisia sovellutuksia.
Periaate ja käyttö
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]Kalvoreaktori voi olla tyypiltään katalyytillä pakattu tai leijukerrosreaktori. Reaktion lähtöaineet ja katalyytti syötetään reaktoriin, ja reaktion tuotteet ja sivutuotteet erotetaan kalvoerotusprosessilla. Erotusprosessi voi olla esimerkiksi kalvosuodatus, kalvotislaus, dialyysi tai pervaporaatio. Kalvoreaktoreissa erotuksen avulla saadaan tuote puhdistettua lähtöaineista ja katalyytistä ja lisäksi tuotetta poistamalla saadaan reaktion tasapainoa ajettua tuotteen suuntaan.[2][3]
Kalvoreaktorin kalvon materiaali on joko epäorgaaninen tai orgaaninen. Epäorgaanisia kalvoja ovat esimerkiksi ohuet platina- tai palladiumlevyt tai zeoliitit. Orgaanisia kalvoja valmistetaan useista polymeereistä: esimerkiksi polydimetyylisiloksaanista, perfluoratuista polymeereistä tai sulfonihapporyhmiä sisätälvistä polymeereistä. Epäorgaaniset kalvot kestävät orgaanisia paremmin korkeita lämpötiloja ja reaktiivisia kemikaaleja. Kalvoreaktorin kalvo voi olla katalyyttisesti aktiivinen tai vain erotukseen soveltuva katalyyttisesti passiivinen kalvo.[2][3]
Kalvoreaktorin etuja ovat muun muassa helppo tuotteen puhdistus, erityisesti bioreaktoreissa, helppo katalyytin kierrätys sekä hyvät saannot. Huonona puolena ovat kalvon likaantuminen ja se, että kalvon läpäisykyky rajoittaa kapasiteettia. Kalvoreaktoreja käytetään esimerkiksi vedyn ja synteesikaasun valmistamiseen, esteröinneissä, vedenpuhdistuksessa ja entsyymien, aminohappojen tai lääkeaineiden tuottamiseen bioreaktoreissa.[3][4][5]
Lähteet
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]- ↑ Katalyysisanasto Suomen Katalyysiseura ry. Viitattu 30.8.2023.
- ↑ a b H. Scott Fogler: Elements of Chemical Reaction Engineering, s. 207–209. Pearson International, 2006. ISBN 0-13-127839-8 (englanniksi)
- ↑ a b c Enrico Drioli & Enrica Fontananova: "Membrane Reactors", teoksessa Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, John Wiley & Sons, New York, 2010. Vol. 22, s. 393–411
- ↑ Sean Moran & Klaus-Dieter Henkel: "Reactor Types and Their Industrial Applications", teoksessa Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, John Wiley & Sons, New York, 2016. s. 47 (Luvun sisäinen sivunumerointi)
- ↑ Jiří E. Přenosil, Ömer M. Kut, Irving J. Dunn & Elmar Heinzle: "Biocatalysis, 2. Immobilized Biocatalysts", teoksessa Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, John Wiley & Sons, New York, 2009. Vol. 5, s. 507