Reactive flash volatilization
எதிர்வினை ஃபிளாஷ் ஆவியாதல் (ஆர். எஃப். வி) என்பது ஒரு இரசாயன செயல்முறையாகும், இது வினையூக்கி வேதியியக்கங்களுடன் ஒருங்கிணைப்பதற்காக வெப்ப சிதைவு மூலம் நிலையற்ற திடப்பொருட்கள் மற்றும் திரவங்களை கொந்தளிப்பான சேர்மங்களாக விரைவாக மாற்றுகிறது. எரிபொருள்கள் அல்லது இரசாயனங்களுக்கு கார்போஹைட்ரேட்டுகள் (C6H10O5) n நிறைந்த கனமான புதைபடிவ எரிபொருள்கள் அல்லது பயோமாஸைப் பயன்படுத்துவதற்கு பைரோலிசிஸ் எனப்படும் ஆரம்ப வெப்ப வேதியியல் செயல்முறை தேவைப்படுகிறது, இது பெரிய பாலிமர்களை சிறிய கொந்தளிப்பான கரிம சேர்மங்களின் (VOC கள்) கலவைகளாக உடைக்கிறது. "ஃபாஸ்ட் பைரோலிசிஸ்" என்று அழைக்கப்படும் உயிர்த்திரளின் பைரோலிசிஸின் ஒரு குறிப்பிட்ட முறை, உயிர்த்திரளின் துகள்களை சுமார் 10 சதவீதம் கார்பன் நிறைந்த திடப்பொருளான சார் என்றும், சுமார் 15 சதவீதம் கார்பன் டை ஆக்சைடு போன்ற வாயுக்களாகவும், 70 சதவீதம் கரிம சேர்மங்களின் கலவையாகவும் மாற்றுகிறது. பைரோலிசிஸ்ஃ பயோமாஸ் + வெப்பம் → 0.70VOCs + 0.10Char + 0.15Gases ஆவியாகும் கரிமங்களை ஒரு பழுப்பு, அதிக அமில திரவமாக சேகரித்து, நீராவி சீர்திருத்தம், வாயுவாக்குதல், வினையூக்கி பகுதி ஆக்சிஜனேற்றம், வினையூக்கி விரிசல், எரிப்பு அல்லது ஹைட்ரோட்ரீட்டிங் போன்ற பாரம்பரிய செயல்முறைகளால் மேலும் வெப்ப வேதியியல் மாற்றத்திற்காக சேகரிக்க முடியும். வினையூக்கி நீராவி சீர்திருத்தம்ஃ VOCs + H2O + வெப்பம் + வினையூக்கி → H2 + CO + வினையூக்கி வினையூக்கி பகுதி ஆக்சிஜனேற்றம்ஃ VOCs + O2 + வினையூக்கி → H2 + CO + வெப்பம் + வினையூக்கி வினையூக்கி எரிப்புஃ VOCs + O2 + வினையூக்கி → CO2 + H2O + வெப்பம் + வினையூக்கி இந்த இரண்டு செட் வேதியியக்கங்கள், பைரோலிசிஸ் மற்றும் வினையூக்கி செயலாக்கம், எதிர்வினை ஃபிளாஷ் ஆவியாதல் செயல்முறையை உருவாக்க இணைக்கப்படுகின்றன. திட ஹைட்ரோகார்பன்கள் அல்லது பயோமாஸ் அதிக வெப்பநிலை (500-900 °C) வினையூக்கிகளுடன் தொடர்பு கொண்டு வாயுக்கள் மற்றும் கொந்தளிப்பான கரிம சேர்மங்களை உருவாக்குகின்றன. கொந்தளிப்பான இனங்கள் ஒரு வினையூக்கியுடன் (H2, O2, அல்லது H2O) வினையூக்கியில் பாய்ந்து விரும்பத்தக்க தயாரிப்புகளாக (H2, CO, H2O, CO2, அல்லது VOCs) மாற்றப்படுகின்றன. RFV: பயோமாஸ் + வெப்பம் + எதிர்வினை + வினையூக்கி → வாயுக்கள் + VOCs + எதிர்வினை + வினையூக்கி → தயாரிப்புகள் + வினையூக்கி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி டிஸ்கவரி ட கனரக எரிபொருள்களின் முழுமையான, தொடர்ச்சியான வினையூக்கி மாற்றம் ஆச்சரியமாக இருந்தது, ஏனென்றால் ஆரம்ப பைரோலிடிக் வேதியியல் "சார்" எனப்படும் திட எச்சங்களை கணிசமான அளவில் உருவாக்குவதாகக் காட்டப்பட்டுள்ளது, இது எதிர்வினை சேர்மங்களுக்கும் திட உலோக வினையூக்கிக்கும் இடையிலான தேவையான தொடர்புகளைத் தடுக்கும் என்று எதிர்பார்க்கப்பட்டது. இந்த செயல்முறை விவரிக்கப்பட்டுள்ளது, "இந்த உயிரி எரிபொருள் தீவனங்களின் குறைந்த நிலையற்ற தன்மை அவை உள் எரிப்பு இயந்திரங்களில் நேரடியாகப் பயன்படுத்தப்படும்போது கறை உற்பத்திக்கு வழிவகுப்பது மட்டுமல்லாமல், தொழில்துறை வினையூக்கிகளை கார்பனின் செயலிழக்கும் அடுக்குடன் பூசுவதற்கும் காரணமாகிறது, இதனால் அவை இலகுவான தயாரிப்புகளுக்கு மாறுவதைத் தடுக்கிறது. சோயாபீன் எண்ணெய் அல்லது பயோடீசல் போன்ற கனரக எரிபொருள்கள் சூடான ரோடியம்-சீரியம் வினையூக்கிகளில் ஆக்ஸிஜனின் முன்னிலையில் நுண்ணிய நீர்த்துளிகளாக தெளிக்கப்பட்டால், எரிபொருள்கள் தானாகவே வெப்பமடைந்து கார்பன் உருவாக்கம் மற்றும் வினையூக்கி செயலிழப்பு இல்லாமல் ஹைட்ரஜனை உருவாக்க முழுமையாக வினைபுரியும் என்று ஜேம்ஸ் ரிச்சர்ட் சால்ஜ் மற்றும் சகாக்கள் காட்டுகிறார்கள். RFV: ட்ரைகிளிசரைடு + O2 + வினையூக்கி → எத்திலீன் + புரோபிலீன் + CO2 + H2O + வினையூக்கி இந்த செயல்முறை சோயா-எண்ணெய் ட்ரைகிளிசரைடுகளில் உள்ள அணு ஹைட்ரஜனில் 70 சதவீதத்தை மூலக்கூறு H2 ஆகவும், 60 சதவீத அணு கார்பனை கார்பன் மோனாக்சைடாகவும் Rh அடிப்படையிலான வினையூக்கியில் மாற்றுகிறது. வெவ்வேறு செயல்பாட்டு நிலைமைகளின் கீழ், இந்த செயல்முறை குறிப்பிடத்தக்க அளவு எத்திலீன் மற்றும் புரோபிலீனை உற்பத்தி செய்ய முடியும். எதிர்வினை ஃபிளாஷ் ஆவியாதலின் முதல் ஆர்ப்பாட்டம் தொடர்ச்சியான சோதனை நடவடிக்கைகளால் ஏற்பட்டதுஃ ஆராய்ச்சியாளர்கள் தூய சோயாபீன் எண்ணெய் அல்லது தடிமனான சர்க்கரை பாகுடன் தொடங்குகிறார்கள். அணு உலை ஒரு வாகன எரிபொருள் உட்செலுத்தியைக் கொண்டுள்ளது, இது ஒரு குழாய் வழியாக எண்ணெய் அல்லது சிரப்பை நுண்ணிய நீர்த்துளிகளாக தெளிக்கப் பயன்படுகிறது. குழாயில் ஒரு பிளக் போல உட்கார்ந்திருப்பது ரோடியம்-சீரியம் வினையூக்கி பொருளால் செய்யப்பட்ட ஒரு நுண்ணிய பீங்கான் வட்டு ஆகும். மேற்பரப்பு வெப்பநிலை 1,000 டிகிரி செல்சியஸாக இருக்கும் வட்டைத் தாக்கும்போது, வெப்பமும் ஆக்ஸிஜனும் எண்ணெய் அல்லது சர்க்கரையின் மூலக்கூறுகளை உடைக்கின்றன. வினையூக்கி நீராவி மற்றும் கார்பனை விட சின்காஸின் உற்பத்தியை நோக்கி முறிவுக்கு வழிகாட்டுகிறது. சின்காஸ் நுண்ணிய வட்டு வழியாகச் சென்று குழாயில் கீழ்நோக்கி சேகரிக்கப்படுகிறது. இரசாயன எதிர்வினைகள் எண்ணெய் அல்லது சர்க்கரையின் மூலக்கூறுகளை உடைக்க போதுமான வெப்பத்தை வெளியிடுவதால் வெளிப்புற வெப்பம் தேவையில்லை. 300 டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பநிலையை அடைய ஒரு ஆரம்ப வெப்ப வழங்கல் அவசியம், அதன் பிறகு எதிர்வினை தொடங்குகிறது, அல்லது "ஒளியை அணைக்கிறது", மேலும் விரைவாக 700-800 டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பநிலைக்கு உயர்கிறது. நிலையான நிலைமைகளின் கீழ், எதிர்வினை அதிக வெப்பநிலையை பராமரிக்க போதுமான வெப்பத்தை உருவாக்குகிறது, மிக விரைவான வேதியியல். கனமான, நிலையற்ற சேர்மங்களை கொந்தளிப்பான அல்லது வாயு இனங்களாக மாற்றுவதற்கான மொத்த நேரம் மில்லி விநாடிகளில் (அல்லது வினாடிக்கு ஆயிரத்தில் ஒரு பங்கு) நிகழ்கிறது. செல்லுலோஸ், ஸ்டார்ச், லிக்னின், குவாக்கிங் ஆஸ்பென் (பாபுலஸ் ட்ரெமுலோயிட்ஸ்) மர சில்லுகள் மற்றும் பாலிஎதிலீன் ஆகியவற்றால் ஆன திடத் துகள்களின் திட பயோமாஸ் எதிர்வினை ஃபிளாஷ் ஆவியாதலுக்கான பயன்பாடு 2007 ஆம் ஆண்டில் அறிவியல் இதழான ஏஞ்ச்வாண்ட்டே கெமியில் நிரூபிக்கப்பட்டது. செல்லுலோஸின் துகள்கள் முற்றிலும் 30 மில்லி விநாடிகளில் சின்காஸ் (H2 மற்றும் CO) மற்றும் எரிப்பு பொருட்களாக (H2O மற்றும் CO2) மாற்றப்பட்டன. 500-900 டிகிரி செல்சியஸில் செயல்படும் போது வெளிப்புற வெப்ப மூலத்தின் தேவை இல்லாமல் அனைத்து பொருட்களின் வினையூக்கி சீர்திருத்தம் ஏற்பட்டது. உகந்த நிலைமைகளின் கீழ், அனைத்து அணு ஹைட்ரஜனில் 50 சதவீதமும், அனைத்து அணு கார்பனில் 50 சதவீதமும் மூலக்கூறு H2 மற்றும் கார்பன் மோனாக்சைடாக 30 மில்லி விநாடிகளில் மாற்றப்படலாம். Rh-CE/அலுமினா வினையூக்கி மற்றும் Ni-CE/அலுமினா வினையூக்கி ஆகிய இரண்டிலும் எதிர்வினை வேதியியல் நிரூபிக்கப்பட்டது. அறிவியல் இதழான கிரீன் கெமிஸ்ட்ரியில் வெளியிடப்பட்ட ஒரு வெளியீடு, எதிர்வினை ஃபிளாஷ் ஆவியாதல் செயல்முறையை வெப்ப மற்றும் வேதியியல் ஒருங்கிணைப்பு மூலம் நிகழும் பல உலகளாவிய வேதியியலின் கலவையாகக் கருதலாம் என்பதை நிரூபித்தது. வலதுபுறத்தில் உள்ள வரைபடத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, பயோமாஸ் துகள் (பச்சை) சூடான வினையூக்கியை (ஆரஞ்சு) உடல் ரீதியாக தொடர்பு கொள்ளும்போது ஆரம்ப பைரோலிசிஸ் வேதியியல் ஏற்படுகிறது. நிலையற்ற கரிம சேர்மங்கள் (VOCs) ஆக்ஸிஜனுடன் வினையூக்கிக்குள் பாய்கின்றன, Rh அணுக்களில் உறிஞ்சப்படுகின்றன, மேலும் எரிப்பு பொருட்கள் (H2O மற்றும் CO2) மற்றும் சின்காஸ்கள் (H2 மற்றும் CO) உருவாக்க எதிர்வினையாற்றுகின்றன. இந்த ஆரம்ப வேதியியலுக்குப் பிறகு, மூன்று முக்கிய உலகளாவிய எதிர்வினைகள் நிகழ்கின்றன. எரிப்பு பொருட்கள் நீர்-வாயு மாற்ற எதிர்வினை மூலம் சின்காஸுடன் வினையூக்கியாக வினைபுரிகின்றன. மேலும், கொந்தளிப்பான கரிமங்கள் நீராவியுடன் (H2O) வினையூக்கியாக வினைபுரிந்து புதிய எரிப்பு பொருட்கள் மற்றும் சின்காஸ்களை உருவாக்குகின்றன. இறுதியாக, கொந்தளிப்பான உயிரினங்கள் வாயு கட்டத்தில் ஒரே மாதிரியாக உடைந்து சிறிய கொந்தளிப்பான உயிரினங்களை உருவாக்கலாம். இயக்க வெப்பநிலை வினையூக்கி நீளத்திற்குள் மாறுபடுவதாகக் காட்டப்பட்டுள்ளது, அதே நேரத்தில் பயோமாஸ்-க்கு-ஆக்ஸிஜன் விகிதத்தின் வலுவான செயல்பாடாகவும் உள்ளது. உயிர்த்திரளை வெப்ப ரீதியாக உடைக்க தேவையான வெப்பம் வினையூக்கி படுக்கைக்குள் மேற்பரப்பு ஆக்சிஜனேற்ற எதிர்வினைகள் மூலம் உருவாக்கப்பட்டது என்று ஒரு சோதனை ஆய்வு காட்டுகிறது. சமநிலையில் கார்பன் உருவாவதைத் தடுக்க வெப்பநிலை விவரக்குறிப்பு (மற்றும் எதிர்வினை வெப்பநிலை) மிகவும் முக்கியமானது என்று காட்டப்பட்டது. மிக விரைவான மாற்றம் அதிக இயக்க வெப்பநிலைகளுக்கு காரணமாக உள்ளது, ஆனால் அதிகபட்ச செல்லுலோஸ் செயலாக்க விகிதம் தீர்மானிக்கப்படவில்லை. இருப்பினும், கொந்தளிப்பான கரிம சேர்மங்களின் வினையூக்கி பகுதி ஆக்சிஜனேற்றம் 10 மில்லி விநாடிகளுக்குள் முழுமையான மாற்றம் ஏற்படலாம் என்பதைக் காட்டுகிறது. மினசோட்டா பல்கலைக்கழகத்தில் லான்னி டி. ஷ்மிட்டின் ஆராய்ச்சிக் குழு அடிப்படை ஆராய்ச்சி தேவைகள்ஃ மினசோட்டா பல்கலைக்கழகத்தில் ஆற்றல் வேதியியல் பொறியியல் மற்றும் பொருள் அறிவியலுக்கான வினையூக்கம் மினசோட்டா வேதியியல் செயல்முறைகள் பல்கலைக்கழகத்தில் பால் ஜே. டவுன்ஹாவரின் ஆராய்ச்சிக் குழு