سونيكيشن يحسن ردود فعل فنتون

تستند ردود فعل فنتون على توليد الجذور الحرة مثل الهيدروكسيل • OH الراديكالية وبيروكسيد الهيدروجين (H2ال2). يمكن تكثيف رد فعل فنتون بشكل كبير عند دمجه مع ultrasonication. بسيطة، ولكن مزيج فعال للغاية من رد فعل فنتون مع الموجات فوق الصوتية السلطة وقد ثبت أن تحسن بشكل كبير تشكيل الراديكالية المطلوبة، وبالتالي معالجة الآثار تكثيف.

كيف تعمل الموجات فوق الصوتية على تحسين ردود فعل فنتون؟

Ultrasonic cavitation at Hielschers UIP1000hdT (1kW) ultrasonicatorعندما يقترن بالموجات فوق الصوتية عالية الطاقة / عالية الأداء في السوائل مثل الماء ، يمكن ملاحظة ظاهرة التجويف الصوتي. في بقعة ساخنة التجويف، تنشأ فقاعات فراغ دقيقة، وتنمو على مدى عدة دورات الضغط العالي / الضغط المنخفض الناجمة عن موجات الموجات فوق الصوتية السلطة. عند هذه النقطة، عندما فقاعة فراغ لا يمكن أن تمتص المزيد من الطاقة، ينهار الفراغ بعنف خلال دورة الضغط العالي (ضغط). هذا الانفجار فقاعة يولد ظروفا قاسية للغاية حيث درجات حرارة تصل إلى 5000 K، والضغوط تصل إلى 100 MPa، وارتفاع درجة الحرارة جدا والفروق في الضغط تحدث. فقاعات التجويف انفجار تولد أيضا microjets السائل عالية السرعة مع قوى القص مكثفة جدا (الآثار السونوميشانية) ، فضلا عن الأنواع الراديكالية الحرة مثل OH الجذور بسبب التحلل المائي للمياه (تأثير سونوتشيميكال). التأثير سونوتشيميكال لتشكيل الجذور الحرة هي المساهم الرئيسي لتفاعلات فنتون كثفت بالموجات فوق الصوتية، في حين أن الآثار السونومييكانية للهياج تحسين نقل الكتلة، مما يحسن معدلات التحويل الكيميائي.
(الصورة اليسرى يظهر التجويف الصوتية ولدت في سونوترودي من الموجات فوق الصوتية UIP1000hd. الضوء الأحمر من الأسفل يستخدم لتحسين الرؤية)

طلب معلومات





Ultrasonication improves oxidative Fenton reactions.

مفاعل مضمن بالموجات فوق الصوتية الصناعية لردود فعل سونو فنتون على نطاق واسع.

دراسات حالة مثالية لتفاعلات فنتون المحسنة كيميائيا

وقد درست الآثار الإيجابية للموجات فوق الصوتية السلطة على ردود فعل فنتون على نطاق واسع في البحوث والظروف التجريبية والصناعية لتطبيقات مختلفة مثل التدهور الكيميائي، وإزالة التلوث والتحلل. ويستند رد فعل فنتون سونو فنتون على تحلل بيروكسيد الهيدروجين باستخدام محفز الحديد، مما يؤدي إلى تشكيل الجذور الهيدروكسيل رد الفعل للغاية.
غالبا ما يتم توليد الجذور الحرة مثل الجذور الهيدروكسيل (OH) عن قصد في عمليات تكثيف تفاعلات الأكسدة ، على سبيل المثال ، لتحلل الملوثات مثل المركبات العضوية في مياه الصرف الصحي. منذ الموجات فوق الصوتية السلطة هو مصدر مساعد لتشكيل الجذور الحرة في ردود الفعل نوع فنتون، سونيكيشن بالاشتراك مع ردود فعل فنتون تعزيز معدلات تدهور الملوثات من أجل تدهور الملوثات والمركبات الخطرة وكذلك مواد السليلوز. وهذا يعني أن رد فعل فنتون المكثف بالموجات فوق الصوتية ، ما يسمى رد فعل سونو فنتون ، يمكن أن يحسن الإنتاج الراديكالي الهيدروكسيل مما يجعل رد فعل فنتون أكثر كفاءة بشكل ملحوظ.

رد فعل سونوكاتاليتيك فنتون لتعزيز OH الجيل الراديكالي

نينوميا وآخرون (2013) تثبت بنجاح أن رد فعل فنتون المعزز سونوكالاتيليتيكي – باستخدام ultrasonication في تركيبة مع ثاني أكسيد التيتانيوم (TiO2) كمحفز – يعرض توليد الهيدروكسيل المعزز بشكل كبير (•OH) الراديكالي. يسمح تطبيق الموجات فوق الصوتية عالية الأداء لبدء عملية أكسدة متقدمة (AOP). في حين تم تطبيق التفاعل السونوكاتلي باستخدام جزيئات TiO2 على تدهور المواد الكيميائية المختلفة ، استخدم فريق البحث في نينوميا الجذور المتولدة بكفاءة •OH لتحلل اللجنين (بوليمر عضوي معقد في جدران الخلايا النباتية) كمرحلة ما قبل المعالجة من المواد الليجنوسيلولوسية لتحلل هيدروماتيكي لاحق سهل.
تظهر النتائج أن رد فعل فنتون سونوكاتليتيك باستخدام TiO2 كما سونوكاتليست، يعزز ليس فقط تدهور اللجنين ولكن أيضا هو المعالجة المسبقة الفعالة للكتلة الحيوية lignocellulosic من أجل تعزيز السكر الأنزيمي اللاحقة.
إجراء: بالنسبة لرد فعل سونوكاتاليتيك-فنتون، أضيفت جزيئات TiO2 (2 غرام/لتر) وكواشف فنتون (أي H2O2 (100 mM) وFeSO4·7H2O (1 mM)) إلى محلول العينة أو التعليق. لرد فعل سونوكاتاليتيك-فنتون، تم سونيكاتيد تعليق العينة في وعاء رد الفعل لمدة 180 دقيقة مع probe-نوع المعالج بالموجات فوق الصوتية UP200S (200W، 24kHz) مع سونوترودي S14 في قوة الموجات فوق الصوتية من 35 واط. تم وضع وعاء التفاعل في حمام مائي يحافظ على درجة حرارة 25 درجة مئوية باستخدام مدور التبريد. تم إجراء ultrasonication في الظلام من أجل تجنب أي آثار الناجمة عن الضوء.
أثر: ويعزى هذا التعزيز التآزري للجيل OH الراديكالية خلال رد فعل فنتون سونوكاثيليك إلى Fe3 + التي شكلتها رد فعل فنتون يجري تجديدها إلى Fe2 + الناجمة عن اقتران رد الفعل مع رد فعل سونوكاناليتيك.
النتائج: بالنسبة لرد فعل فنتون الحفاز سونو، تم تعزيز تركيز DHBA بشكل تآزري إلى 378 ميكرومتر، في حين أن رد فعل فنتون بدون الموجات فوق الصوتية وTiO2 حقق تركيز DHBA فقط من 115 ميكرومتر. لم يحقق تدهور اللجنين للكتلة الحيوية كيناف تحت رد فعل فنتون سوى نسبة تدهور اللجنين، والتي زادت خطيا حتى 120 دقيقة مع دينار كويتي = 0.26 دقيقة−1، لتصل إلى 49.9٪ في 180 دقيقة. بينما مع رد فعل سونوكاتليتيك فنتون، زادت نسبة تدهور اللجنين خطيا حتى 60 دقيقة مع دينار كويتي = 0.57 دقيقة−1، لتصل إلى 60.0٪ في 180 دقيقة.

Ultrasonication in combination with TiO2 as sonocatalyst improves Fenton reaction and hydroxyl radical formation.

مسح ميكروجرافات الإلكترون (SEM) من الكتلة الحيوية كيناف (A) السيطرة غير المعالجة، المعالجة مسبقا مع (B) سونوكاتيليك (الولايات المتحدة / TiO2)، (C) فنتون (H2O2/Fe2+)، و (D) سونوكالاتيك-فنتون (الولايات المتحدة/ TiO2 + H2O2/Fe2+) ردود الفعل. وكان وقت المعالجة المسبقة 360 دقيقة. تمثل الأشرطة 10 ميكرومتر.
(الصورة والدراسة: ©ننوميا وآخرون، 2013)

Ultrasonicator UIP1000hdT in a batch reactor used for a sono-Fenton reaction

يمكن تشغيل ردود فعل سونو فنتون في مجموعات وإعدادات المفاعل المضمنة. تظهر الصورة المعالج بالموجات فوق الصوتية UIP1000hdT (1kW، 20kHz) في دفعة سعة 25 لتر.

طلب معلومات





تدهور نابتالين عبر سونوتشيميكال فنتون

تحققت أعلى نسبة من تدهور النفثالين عند تقاطع أعلى (600 ملغ L-1 تركيز بيروكسيد الهيدروجين) وأدنى مستويات (200 ملغ kg1 النفثالين) من كلا العاملين لجميع كثافة التشعيع بالموجات فوق الصوتية المطبقة. ونتج عن ذلك 78٪، 94٪، و 97٪ من كفاءة تدهور النفثالين عندما تم تطبيق سونيكيشن في 100، 200، و 400 واط، على التوالي. في دراستهم المقارنة ، استخدم الباحثون أجهزة الموجات فوق الصوتية Hielscher UP100H، UP200Stو UP400St. وتعزى الزيادة الكبيرة في كفاءة التدهور إلى التآزر بين كل من المصادر المؤأكسدة (ultrasonication وبيروكسيد الهيدروجين) التي ترجمت إلى زيادة مساحة سطح أكاسيد Fe عن طريق الموجات فوق الصوتية التطبيقية والإنتاج الأكثر كفاءة للجذور. القيم المثلى (600 ملغ لتر−1 من بيروكسيد الهيدروجين و 200 ملغ كجم1 من تركيزات النفثالين عند 200 و 400 واط) تشير إلى انخفاض يصل إلى الحد الأقصى 97٪ في تركيز النفثالين في التربة بعد 2 ساعة من العلاج.
(راجع Virkutyte وآخرون، 2009)

Ultrasonic soil remediation via Sono-Fenton reaction.

SEM-EDS ميكروغرام من أ) رسم الخرائط عنصري وب) التربة قبل و ج) بعد العلاج بالإشعاع بالموجات فوق الصوتية
(الصورة والدراسة: ©الفيركوت وآخرون، 2009)

السونوكيميائي الكربون ديسولفيد تدهور

Ultrasonic batch reactor for Sono-Fenton reactions.وأظهر أديويي وأباو نجاح أكسدة ثنائي كبريتيد الكربون في مفاعل دفعة سونوتشيميكال تحت صوتنة بتردد 20 كيلوهرتز و20 درجة مئوية. إزالة CS2 من محلول مائي زيادة كبيرة مع زيادة في كثافة الموجات فوق الصوتية. أدى ارتفاع الكثافة إلى زيادة في السعة الصوتية ، مما يؤدي إلى تجويف أكثر كثافة. الأكسدة سونوتشيميكال CS2 إلى كبريتات العائدات أساسا من خلال الأكسدة عن طريق •OH الراديكالية وH2O2 المنتجة من ردود الفعل إعادة التركيب. وبالإضافة إلى ذلك، فإن القيم المنخفضة EA (أقل من 42 كيلوجول/ مول) في كل من النطاق المنخفض ودرجة الحرارة العالية في هذه الدراسة تشير إلى أن عمليات النقل التي يتم التحكم فيها الانتشار تملي التفاعل العام. أثناء التجويف بالموجات فوق الصوتية ، تم بالفعل دراسة تحلل بخار الماء الموجود في التجاويف لإنتاج H • و • OH الجذور خلال مرحلة الضغط بشكل جيد. •OH radical هو مادة أكسدة كيميائية قوية وفعالة في كل من مرحلة الغاز والسائل ، وغالبا ما تكون ردود فعله مع الركائز غير العضوية والعضوية بالقرب من المعدل الذي يتم التحكم فيه. إن انحلال الماء لإنتاج H2O2 وغاز الهيدروجين عبر الجذور الهيدروكسيلية وذرات الهيدروجين معروف ويحدث في وجود أي غاز أو O2 أو غازات نقية (على سبيل المثال، Ar). وتشير النتائج إلى أن توافر الجذور الحرة ومعدلات انتشارها النسبية (مثل OH) إلى منطقة التفاعل بين البينية يحددان الخطوة المقيدة للأسعار والنظام العام لرد الفعل. وعموما، فإن التحلل التأكسدي المعزز بالسونوكيميائي هو طريقة فعالة لإزالة ثاني كبريتيد الكربون.
(أديويي وأباو، 2002)

طلب معلومات





الموجات فوق الصوتية فنتون مثل تدهور صبغ

النفايات السائلة من الصناعات التي تستخدم الأصباغ في إنتاجها هي مشكلة بيئية، وهو ما يتطلب عملية فعالة من أجل إصلاح مياه الصرف الصحي. تستخدم ردود فعل فنتون التأكسدية على نطاق واسع لعلاج النفايات السائلة الصبغية ، في حين أن عمليات Sono-Fenton المحسنة تحظى باهتمام متزايد بسبب كفاءتها المعززة وملاءمتها للبيئة.

سونو فنتون رد فعل لتدهور رد الفعل الأحمر 120 صبغة

Ultrasonicator UP100H in the experiments for red dye degradation via sono-Fenton reaction.تمت دراسة تدهور صبغة Red 120 التفاعلية (RR-120) في المياه الاصطناعية. تم النظر في عمليتين: سونو فنتون متجانسة مع الحديد (II) كبريتات وغير متجانسة سونو فنتون مع غوتيت الاصطناعية وgethite المودعة على السيليكا والرمال الكالسيت (المحفزات المعدلة GS (goethite المودعة على رمال السيليكا) وGC (goethite المودعة على الرمال الكالسيت)، على التوالي). في 60 دقيقة من رد الفعل، سمحت عملية سونو فنتون المتجانسة بتدهور بنسبة 98.10٪، على النقيض من 96.07٪ لعملية سونو فنتون غير المتجانسة مع goethite عند درجة الحموضة 3.0. إزالة RR-120 زادت عندما تم استخدام المحفزات المعدلة بدلا من غوتيت عارية. وأظهرت قياسات الطلب على الأكسجين الكيميائي (COD) ومجموع الكربون العضوي (TOC) أن أعلى عمليات إزالة توك وCOD تحققت مع عملية سونو فنتون المتجانسة. سمحت قياسات الطلب على الأكسجين الكيميائي الحيوي (BOD) بالعثور على أن أعلى قيمة ل BOD /COD تحققت مع عملية سونو فنتون غير المتجانسة (0.88±0.04 مع المحفز المعدل GC) ، مما يدل على أن التحلل الحيوي للمركبات العضوية المتبقية قد تحسن بشكل ملحوظ.
(راجع غاروفالو - فيلالتا وآخرون 2020)
تظهر الصورة إلى اليسار الموجات فوق الصوتية UP100H المستخدمة في التجارب لتدهور الصبغة الحمراء عن طريق رد فعل سونو فنتون. (دراسة وصورة: ©Garófalo-Villalta وآخرون، 2020).)

غير متجانسة سونو فنتون تدهور أزو صبغ RO107

Ultrasonication promotes Fenton reactions resulting in higher radical formation. Thereby, higher oxidation and improved conversion rates are obtained. أظهر جعفر زاده وآخرون (2018) الإزالة الناجحة لصبغة الأزو البرتقالي التفاعلي 107 (RO107) عبر سونو فنتون مثل عملية التحلل باستخدام الجسيمات النانوية المغناطيسية (Fe3O4) (MNP) كمحفز. في دراستهم، استخدموا Hielscher UP400S بالموجات فوق الصوتية مجهزة سونوترودي 7mm في دورة واجب 50٪ (1 ق على / 1 ق قبالة) لتوليد التجويف الصوتية من أجل الحصول على تشكيل الراديكالية المطلوبة. تعمل الجسيمات النانوية المغنطيسية كمحفز يشبه البيروكسيديز ، وبالتالي فإن زيادة الجرعة المحفزة توفر مواقع حديدية أكثر نشاطا ، والتي بدورها تسرع تحلل H2O2 مما يؤدي إلى إنتاج OH التفاعلية.•.
النتائج: تم الحصول على إزالة كاملة من صبغة أزو في 0.8 غرام / لتر MPNs، درجة الحموضة = 5، 10 mM تركيز H2O2، 300 W/ L الطاقة بالموجات فوق الصوتية و 25 دقيقة وقت رد الفعل. هذا الموجات فوق الصوتية سونو فنتون مثل نظام رد الفعل كما تم تقييمها لمياه الصرف الصحي النسيج الحقيقي. وأظهرت النتائج أن الطلب على الأكسجين الكيميائي (COD) انخفض من 2360 ملغم/لتر إلى 489.5 ملغم/لتر خلال فترة تفاعل 180 دقيقة. وعلاوة على ذلك، أجري تحليل للتكاليف أيضا على متن الولايات المتحدة/Fe3O4/H2O2. وأخيرا، أظهر الموجات فوق الصوتية/Fe3O4/H2O2 كفاءة عالية في إزالة اللون ومعالجة مياه الصرف الصحي الملونة.
أدت زيادة في الطاقة بالموجات فوق الصوتية إلى تعزيز في التفاعل ومساحة السطح من الجسيمات النانوية المغنطيسية ، مما سهل معدل التحول من 'Fe3 + إلى 'Fe2 +. كما ولدت 'Fe2 + حفز تفاعل H2O2 من أجل إنتاج الجذور الهيدروكسيل. ونتيجة لذلك، تبين أن زيادة الطاقة بالموجات فوق الصوتية لتعزيز أداء الولايات المتحدة / MNPs / H2O2 عملية عن طريق تسريع معدل إزالة اللون في غضون فترة قصيرة من وقت الاتصال.
لاحظ مؤلفو الدراسة أن الطاقة بالموجات فوق الصوتية هي واحدة من أهم العوامل المؤثرة على معدل تدهور صبغ RO107 في النظام غير المتجانس الشبيه ب Fenton.
معرفة المزيد عن توليف المغنطيسية عالية الكفاءة باستخدام sonication!
(راجع جعفر زاده وآخرون، 2018)

Ultrasonic power is one of the most essential factors influencing on the degradation rate of RO107 dye in the heterogeneous Fenton-like system.

RO107 تدهور في تركيبات مختلفة في درجة الحموضة من 5، جرعة MNPs من 0.8 غرام / لتر، تركيز H2O2 من 10 mM، تركيز RO107 من 50 ملغم / لتر، قوة الموجات فوق الصوتية من 300 واط ووقت رد الفعل من 30 دقيقة.
دراسة وصورة: © جعفر زاده وآخرون، 2018.

ultrasonicators الثقيلة

Hielscher Ultrasonics تصاميم وتصنيع وتوزيع المعالجات عالية الأداء بالموجات فوق الصوتية والمفاعلات للتطبيقات الثقيلة مثل العمليات التأكسدية المتقدمة (AOP)، رد فعل فنتون، فضلا عن غيرها من التفاعلات سونوتشيميكال، سونو الصورة الكيميائية، والسونو الكهربائية والكيميائية. Ultrasonicators، مسابير بالموجات فوق الصوتية (سونوتروديس)، وتدفق الخلايا والمفاعلات متوفرة في أي حجم – من معدات الاختبار المختبري المدمجة إلى المفاعلات السونوكيميائية واسعة النطاق. Hielscher ultrasonicators تتوفر العديد من فئات الطاقة من المختبرات ومقاعد البدلاء أعلى الأجهزة إلى النظم الصناعية قادرة على معالجة عدة أطنان في الساعة.

تحكم دقيق في السعة

Ultrasonic reactor with 4000 watts ultrasonicator for processing spent nuclear fuels and radioactive wasteالسعة هي واحدة من المعلمة العملية الأكثر أهمية التأثير على نتائج أي عملية بالموجات فوق الصوتية. تعديل دقيق للسعه بالموجات فوق الصوتية يسمح لتشغيل Hielscher ultrasonicators في السعة منخفضة إلى عالية جدا وصقل السعة بالضبط لظروف عملية الموجات فوق الصوتية المطلوبة من التطبيقات مثل التشتت والاستخراج وsonochemistry.
اختيار حجم سونوترودي الحق واستخدام اختياريا قرن الداعم لزيادة إضافية أو نقصان من السعة يسمح لإعداد نظام الموجات فوق الصوتية مثالية لتطبيق معين. باستخدام مسبار / سونوترودي مع مساحة أكبر من السطح الأمامي سوف تبدد الطاقة بالموجات فوق الصوتية على مساحة كبيرة واتساع أقل، في حين أن سونوترودي مع أصغر مساحة السطح الأمامي يمكن أن تخلق سعة أعلى خلق بقعة ساخنة التجويف أكثر تركيزا.

Hielscher Ultrasonics بتصنيع أنظمة الموجات فوق الصوتية عالية الأداء من قوة عالية جدا وقادرة على تقديم موجات الموجات فوق الصوتية مكثفة في التطبيقات الثقيلة في ظل ظروف صعبة. تم بناء جميع المعالجات بالموجات فوق الصوتية لتقديم الطاقة الكاملة في عملية 24/7. سونوتروديس خاصة تسمح لعمليات سونيكيشن في بيئات درجة حرارة عالية.

مزايا مفاعلات سونو الكيميائية هيلشر

  • مفاعلات الدفعة والمفاعل المضمنة
  • الصف الصناعية
  • 24/7/365 عملية تحت حمولة كاملة
  • لأي حجم ومعدل تدفق
  • تصاميم مختلفة لسفينة المفاعل
  • التحكم في درجة الحرارة
  • قابل للضغط
  • سهلة لتنظيف
  • سهلة التركيب
  • آمنة للعمل
  • قوة + صيانة منخفضة
  • مؤتمت اختياريا

الجدول أدناه يعطيك مؤشرا على قدرة المعالجة التقريبية لultrasonicators لدينا:

دفعة حجم معدل المد و الجزر الأجهزة الموصى بها
1 إلى 500ML 10 إلى 200ML / دقيقة UP100H
10 إلى 2000ML 20 إلى 400ML / دقيقة Uf200 ः ر، UP400St
00.1 إلى 20L 00.2 إلى 4L / دقيقة UIP2000hdT
10 إلى 100L 2 إلى 10L / دقيقة UIP4000hdT
زمالة المدمنين المجهولين 10 إلى 100L / دقيقة UIP16000
زمالة المدمنين المجهولين أكبر مجموعة من UIP16000

اتصل بنا! / اسألنا!

اطلب المزيد من المعلومات

يرجى استخدام النموذج أدناه لطلب معلومات إضافية حول المعالجات بالموجات فوق الصوتية والتطبيقات والسعر. سنكون سعداء لمناقشة العملية الخاصة بك معك ونقدم لكم نظام الموجات فوق الصوتية تلبية الاحتياجات الخاصة بك!









يرجى ملاحظة لدينا سياسة الخصوصية.


Ultrasonication significantly improves the efficiency of Fenton reactions, since power ultrasound increases the formation of fee radicals.

إعداد الدفعة سونوتشيميكال مع الموجات فوق الصوتية UIP1000hdT (1000 واط، 20kHz) لردود فعل سونو فنتون.


Ultrasonic high-shear homogenizers are used in lab, bench-top, pilot and industrial processing.

Hielscher الفوق صوتيات بتصنيع عالية الأداء المجانسة بالموجات فوق الصوتية لخلط التطبيقات، تشتت، استحلاب واستخراج على المختبر، والطيارية ومقياس الصناعية.



الأدب / المراجع


High performance ultrasonics! Hielscher's product range covers the full spectrum from the compact lab ultrasonicator over bench-top units to full-industrial ultrasonic systems.

Hielscher الفوق صوتيات بتصنيع عالية الأداء المجانسة بالموجات فوق الصوتية من مختبر إلى حجم الصناعية.


(function ($) { const $searchForms = $('form[role="search"].hi-sf'); $.each($searchForms, function (index, searchForm) { const $searchForm = $(searchForm); const label = $searchForm.find('.hi-sf__lab').text(); $searchForm.find('.hi-sf__in').attr('placeholder', label); }); }(jQuery));