Anh hùng HAZOP: Ngăn chặn sự thoát nhiệt của MOF
Các phép đo ReactIR và RC1mx được sử dụng để hiểu rõ hơn về động học và truyền nhiệt trong quá trình tổng hợp, kết tinh và mở rộng quy mô của ZIF-8 MOF.
Có một số phương pháp để sản xuất MOF, nhưng phương pháp thực tế và có thể kiểm soát được nhất để sản xuất công nghiệp MOF là tổng hợp nhiệt dung môi trong lò phản ứng. Nhiệt độ phản ứng rất quan trọng trong quá trình tổng hợp MOF và ảnh hưởng đến diện tích bề mặt và sự phân bố kích thước hạt. Để mở rộng quy mô một cách an toàn và đạt được các thuộc tính sản phẩm mong muốn, cần phải hiểu các hành vi giải phóng nhiệt độ và nhiệt độ.
Trong nghiên cứu được mô tả trong bài viết này, zeolitic imidazolate framework-8 (ZIF-8) đã được sử dụng làm ví dụ để nghiên cứu tổng hợp mở rộng quy mô MOF. Các giai đoạn khác nhau của sự hình thành ZIF-8 ở nhiệt độ phòng, bao gồm tạo mầm, tăng trưởng và đứng yên, đã được nghiên cứu bằng cách sử dụng FTIR tại chỗ để xác định sự tiến hóa nồng độ 2-methylimidazole theo thời gian. Dữ liệu từ các thí nghiệm này sau đó được sử dụng trong phương trình Avrami, mô tả cách chất rắn biến đổi từ pha này sang pha khác ở nhiệt độ không đổi, để tương quan động học phản ứng dựa trên kết quả nồng độ thu được. Từ những thí nghiệm này, người ta xác định rằng hằng số Avrami cho quá trình kết tinh ZIF-8 thay đổi theo thể tích lò phản ứng. Các thí nghiệm FTIR được thực hiện trong hệ thống lò phản ứng RC1e, tạo điều kiện thuận lợi cho việc xác định đồng thời nhiệt độ phản ứng và hành vi giải phóng nhiệt. Các phép đo này cho phép tránh các đặc tính sản phẩm không nhất quán do thoát nhiệt khi mở rộng quy mô sản xuất ZIF-8 từ mililit sang lít. Hơn nữa, phân tích HAZOP đầy đủ cho từng bước tổng hợp đã được thực hiện để điều tra ảnh hưởng của sai lệch và đảm bảo hoạt động an toàn trong các cơ sở sản xuất.
Quân, Y., Parker, TF, Hua, Y., Jeong, H., & Wang, Q. (2023). Làm sáng tỏ quy trình và phân tích mối nguy của Tổng hợp mở rộng quy mô khung kim loại-hữu cơ: Nghiên cứu điển hình về ZIF-8. Nghiên cứu Hóa học Công nghiệp & Kỹ thuật, 62(12), 5035–5041. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.2c04570
