
【建】 catalyst volume; catalyst wax
activator; catalyzer
【計】 catalyst
【化】 catalyst; catalyzator; catalyzer
【醫】 accelerant; catalyst; catalytic agent; catalyzator; catalyzer
contact substance
bulk; cubage; solidity; volume
【化】 volume
【醫】 volume
【經】 cubic measure; volume
在催化化學領域,"催化劑體積"指催化劑顆粒在三維空間中所占據的物理空間量度,其英譯為"catalyst volume"。該術語包含兩個關鍵維度:
顆粒體積 (Particle Volume) 指單個催化劑顆粒的實際幾何體積,計算公式為: $$ V_p = frac{4}{3}pi r $$ 其中r為顆粒半徑,該參數直接影響傳質效率和反應活性。美國材料與試驗協會(ASTM)在D3663标準中規定了催化劑顆粒體積的測量方法。
裝填體積 (Bed Volume) 指工業反應器中催化劑的堆積體積,包含顆粒間隙的孔隙體積。根據《催化反應工程》的表述,裝填體積與反應器空速(GHSV)存在反比關系: $$ GHSV = frac{V{gas}}{V{cat}} $$ 該參數是反應器設計的關鍵指标。
國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)在《催化術語手冊》中強調,催化劑體積的精确測定需同時考慮骨架密度(skeletal density)和堆密度(bulk density),通過壓汞法或氮吸附法可獲取孔隙體積數據。美國化學會(ACS Publications)的多篇研究論文證實,納米催化劑的體積效應會顯著改變表面原子配位數,進而影響催化活性位點的暴露程度。
催化劑體積的解釋需結合其物理性質和應用場景,主要涉及以下概念:
催化劑體積通常指單位質量催化劑占據的空間,計算公式為: $$ V = frac{m}{rho} $$ 其中,( V ) 為體積(立方米),( m ) 為質量(噸),( rho ) 為催化劑密度(噸/立方米)。例如,若二氧化錳催化劑密度為5.026噸/立方米,則1噸體積為 ( frac{1}{5.026} approx 0.2 , text{立方米} )()。
催化劑體積包含三部分():
催化劑體積的測量直接影響反應器設計及反應效率。例如,高孔體積的催化劑因更大的表面積(如比表面積 ( text{m}/text{g} ))可提升反應活性(、)。
催化劑體積需根據具體場景區分整體體積、孔體積或堆密度,其計算和測定方法直接影響工業應用中的性能評估。
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