Η κατεργασία με υπερήχους βελτιώνει τις αντιδράσεις Fenton
Οι αντιδράσεις sono-Fenton συνδυάζουν τη χημεία Fenton με υπερήχους υψηλής ισχύος για να εντείνουν τον σχηματισμό ριζών υδροξυλίου, να βελτιώσουν τη μεταφορά μάζας και να επιταχύνουν τις διεργασίες οξειδωτικής αποδόμησης. Για εργαστήρια, πιλοτικές εγκαταστάσεις και βιομηχανικούς χρήστες, οι συσκευές υπερήχων Hielscher παρέχουν έναν ελεγχόμενο και κλιμακώσιμο τρόπο βελτίωσης προηγμένων διεργασιών οξείδωσης (AOPs), όπως η επεξεργασία υγρών αποβλήτων, η αποδόμηση χρωστικών, η αποκατάσταση εδάφους, η προεπεξεργασία λιγνίνης και η χημική διάσπαση.
Τι είναι η αντίδραση sono-Fenton;
Η κλασική αντίδραση Fenton χρησιμοποιεί υπεροξείδιο του υδρογόνου (H₂O₂) και καταλύτες σιδήρου για να παράγει εξαιρετικά δραστικές ρίζες υδροξυλίου (•OH). Αυτές οι ρίζες οξειδώνουν οργανικούς ρύπους, χρωστικές, διαλύτες, υδρογονάνθρακες, λιγνίνη και άλλες δυσαποδόμητες ενώσεις. Όταν προστίθενται υπέρηχοι ισχύος, η διεργασία ονομάζεται αντίδραση sono-Fenton ή αντίδραση Fenton με υπερήχους.
Η κατεργασία με υπερήχους βελτιώνει τη χημεία Fenton με δύο συμπληρωματικούς τρόπους:
- Ηχοχημική επίδραση: η ακουστική σπηλαίωση προάγει την ηχόλυση του νερού και τον επιπλέον σχηματισμό ριζών.
- Ηχομηχανική επίδραση: οι μικροπίδακες σπηλαίωσης και η διάτμηση βελτιώνουν την ανάμειξη, τη διασπορά του καταλύτη, τη διεπιφανειακή επιφάνεια και τη μεταφορά μάζας.
Για τους ερευνητές και τους μηχανικούς διεργασιών, το πρακτικό όφελος είναι μια εντονότερη διεργασία οξείδωσης που μπορεί να μειώσει τον χρόνο αντίδρασης, να βελτιώσει την αποδόμηση των ρύπων, να ενισχύσει την αξιοποίηση του καταλύτη και να διευκολύνει την αύξηση της κλίμακας των επεξεργασιών τύπου Fenton.
Αναζητάτε αντιδραστήρα υπερήχων για μια διεργασία sono-Fenton;
Η Hielscher προμηθεύει επεξεργαστές υπερήχων, κεφαλές εμβάπτισης, κυψελίδες ροής και αντιδραστήρες που μπορούν να τεθούν υπό πίεση για εφαρμογές sono-Fenton κατά παρτίδες και εντός γραμμής. Η ομάδα μας μπορεί να σας βοηθήσει να επιλέξετε το κατάλληλο πλάτος ταλάντωσης, ηχοτρόδιο, γεωμετρία αντιδραστήρα και κατηγορία ισχύος για εργαστηριακές δοκιμές σκοπιμότητας, πιλοτικές δοκιμές ή παραγωγή πλήρους κλίμακας.
Τυπικές εφαρμογές
- Επεξεργασία βιομηχανικών υγρών αποβλήτων
- Αποδόμηση χρωστικών και αποβλήτων κλωστοϋφαντουργίας
- Επεξεργασία πετροχημικών υγρών αποβλήτων
- Αποκατάσταση εδάφους και ιζημάτων
- Προεπεξεργασία λιγνίνης και βιομάζας
- Οξειδωτική αποδόμηση επικίνδυνων ενώσεων
- Ανάπτυξη προηγμένων διεργασιών οξείδωσης
Πώς οι υπέρηχοι ισχύος βελτιώνουν τις αντιδράσεις Fenton
Όταν υπέρηχοι υψηλής ισχύος μεταδίδονται σε ένα υγρό, εμφανίζεται ακουστική σπηλαίωση. Μικροσκοπικές κοιλότητες ατμού μεγαλώνουν κατά τους εναλλασσόμενους κύκλους πίεσης και καταρρέουν βίαια κατά τη συμπίεση. Αυτή η κατάρρευση δημιουργεί τοπικές θερμές εστίες με πολύ υψηλές παροδικές θερμοκρασίες και πιέσεις. Σε υδατικά συστήματα, η σπηλαίωση μπορεί να προάγει τον σχηματισμό δραστικών χημικών ειδών, όπως οι ρίζες υδροξυλίου και το υπεροξείδιο του υδρογόνου.
Σε μια διεργασία Fenton ή τύπου Fenton, αυτή η χημική δράση που προκαλείται από τη σπηλαίωση λειτουργεί σε συνδυασμό με τη διάσπαση του H₂O₂ που καταλύεται από σίδηρο. Ταυτόχρονα, η διάτμηση που προκαλείται από τους υπερήχους βελτιώνει την επαφή μεταξύ οξειδωτικών μέσων, καταλυτών, αιωρούμενων στερεών και διαλυμένων ρύπων. Αυτό καθιστά τους υπερήχους ιδιαίτερα πολύτιμους για:
- ρεύματα υγρών αποβλήτων με οργανικούς ρύπους χαμηλής βιοαποδομησιμότητας·
- ετερογενείς καταλύτες όπως ο μαγνητίτης, ο γκαιτίτης, το TiO₂ ή τα οξείδια του σιδήρου·
- πολφούς, αιωρήματα εδάφους, αιωρήματα βιομάζας και υγρά που περιέχουν καταλύτη·
- προηγμένες διεργασίες οξείδωσης κατά παρτίδες και εντός γραμμής που απαιτούν αξιόπιστη αύξηση της κλίμακας.
Πλεονεκτήματα των αντιδραστήρων υπερήχων sono-Fenton
- Υψηλότερη ένταση οξείδωσης: οι υπέρηχοι αυξάνουν τον σχηματισμό ριζών και βελτιώνουν την κινητική της οξειδωτικής αποδόμησης.
- Καλύτερη αξιοποίηση του καταλύτη: η σπηλαίωση διασπείρει τους καταλύτες και βελτιώνει την επαφή υγρού–στερεού.
- Συντομότεροι χρόνοι αντίδρασης: η εντονότερη παραγωγή ριζών και ανάμειξη μπορούν να μειώσουν τον χρόνο επεξεργασίας.
- Κλιμακώσιμος σχεδιασμός αντιδραστήρων: η Hielscher προσφέρει εργαστηριακούς, πιλοτικούς και βιομηχανικούς αντιδραστήρες υπερήχων με σταθερό έλεγχο του πλάτους ταλάντωσης.
- Λειτουργία κατά παρτίδες ή εντός γραμμής: οι διεργασίες μπορούν να αναπτυχθούν σε ποτήρια ζέσεως ή δεξαμενές παρτίδων και να μεταφερθούν σε αντιδραστήρες συνεχούς ροής.
- Παρακολούθηση διεργασίας: οι ψηφιακές συσκευές υπερήχων Hielscher παρέχουν έλεγχο του πλάτους ταλάντωσης, της εισερχόμενης ισχύος, της θερμοκρασίας, της πίεσης και του χρόνου επεξεργασίας.
- Βιομηχανική λειτουργία 24/7: οι επεξεργαστές υπερήχων βαρέος τύπου έχουν σχεδιαστεί για συνεχή λειτουργία υπό πλήρες φορτίο.
Πότε πρέπει να εξετάσετε την κατεργασία sono-Fenton;
Η κατεργασία sono-Fenton ενδείκνυται ιδιαίτερα όταν μια συμβατική διεργασία Fenton είναι υπερβολικά αργή, η επαφή με τον καταλύτη είναι περιορισμένη, οι ρύποι οξειδώνονται δύσκολα ή τα αιωρούμενα στερεά μειώνουν την απόδοση της διεργασίας. Είναι επίσης χρήσιμη όταν μια διεργασία πρέπει να αναπτυχθεί από τις εργαστηριακές δοκιμές εφικτότητας έως τη βιομηχανική δυναμικότητα επεξεργασίας, χωρίς να αλλάξει η βασική χημεία της οξείδωσης.
| Πρόκληση της διεργασίας | Πώς βοηθούν οι υπέρηχοι | Τυπική απαίτηση του αγοραστή |
|---|---|---|
| Αργή αποδόμηση ρύπων | Πρόσθετος σχηματισμός ριζών και βελτιωμένη μεταφορά μάζας | Μικρότερος χρόνος αντίδρασης και υψηλότερος βαθμός μετατροπής |
| Ανεπαρκής επαφή καταλύτη–υγρού | Η σπηλαίωση διασπείρει τα σωματίδια και ανανεώνει τις επιφάνειες του καταλύτη | Αξιόπιστη απόδοση του καταλύτη σε πολτούς ή ετερογενή συστήματα |
| Κλιμάκωση από την εργαστηριακή στην πιλοτική κλίμακα | Οι επεξεργαστές υπερήχων με ελεγχόμενο πλάτος παρέχουν αναπαραγώγιμες συνθήκες λειτουργίας | Δεδομένα διεργασίας που μπορούν να μεταφερθούν σε μεγαλύτερους αντιδραστήρες |
| Βιομηχανικά απόβλητα υψηλού ρυπαντικού φορτίου | Οι υπέρηχοι υψηλής ισχύος υποστηρίζουν δραστικές συνθήκες προηγμένων διεργασιών οξείδωσης (AOP) | Ανθεκτικός εξοπλισμός για συνεχή επεξεργασία |
Σημαντικές παράμετροι διεργασίας για τη βελτιστοποίηση της sono-Fenton
Η απόδοση μιας αντίδρασης sono-Fenton εξαρτάται τόσο από χημικές παραμέτρους όσο και από παραμέτρους υπερήχων. Κατά τις δοκιμές εφικτότητας, η Hielscher βοηθά τους πελάτες να αξιολογήσουν το κατάλληλο εύρος συνθηκών λειτουργίας για τα συγκεκριμένα υγρά απόβλητα, τον πολτό ή το μίγμα αντίδρασης.
- Πλάτος υπερήχων: η κύρια παράμετρος που ελέγχει την ένταση της σπηλαίωσης στο ηχοτρόδιο.
- Πυκνότητα ισχύος και εισροή ενέργειας: καθορίζουν την ηχοχημική ένταση ανά μονάδα επεξεργαζόμενου όγκου.
- Συγκέντρωση H₂O₂: επηρεάζει την παραγωγή ριζών και την εναπομένουσα απαίτηση σε οξειδωτικό.
- Τύπος και δοσολογία καταλύτη σιδήρου: περιλαμβάνονται Fe2+, Fe3+, μαγνητίτης, γκαιτίτης, συστήματα υποβοηθούμενα από TiO₂ ή ακινητοποιημένοι καταλύτες.
- pH και θερμοκρασία: επηρεάζουν την κινητική της αντίδρασης Fenton, τη διαλυτότητα του καταλύτη και τις οδούς αντιδράσεων των ριζών.
- Χρόνος παραμονής: καθορίζει τον βαθμό μετατροπής σε δεξαμενές ασυνεχούς λειτουργίας ή σε αντιδραστήρες ροής εντός γραμμής.
- Πίεση: οι αντιδραστήρες υπερήχων που μπορούν να λειτουργούν υπό πίεση μπορούν να εντείνουν τις συνθήκες σπηλαίωσης κατά τη συνεχή λειτουργία.
Μελέτες περιπτώσεων: Αντιδράσεις Fenton ενισχυμένες με υπερήχους
Οι θετικές επιδράσεις των υπερήχων υψηλής ισχύος στις αντιδράσεις Fenton και τύπου Fenton έχουν μελετηθεί για τη χημική αποδόμηση, την απορρύπανση, την προεπεξεργασία βιομάζας και την επεξεργασία βιομηχανικών υγρών αποβλήτων. Τα παρακάτω παραδείγματα δείχνουν πώς οι υπέρηχοι μπορούν να βελτιώσουν τον σχηματισμό ριζών, τον ρυθμό αποδόμησης και την απόδοση της διεργασίας σε διαφορετικά συστήματα.
Ηχοκαταλυτική αντίδραση Fenton για ενισχυμένη παραγωγή ριζών υδροξυλίου
Οι Ninomiya et al. (2013) έδειξαν ότι ο συνδυασμός κατεργασίας με υπερήχους, TiO₂, H₂O₂ και καταλύτη σιδήρου ενίσχυσε σημαντικά την παραγωγή ριζών υδροξυλίου. Η διεργασία εφαρμόστηκε στην αποδόμηση της λιγνίνης ως στάδιο προεπεξεργασίας λιγνοκυτταρινούχας βιομάζας, υποστηρίζοντας την επακόλουθη ενζυμική υδρόλυση.
Πειραματική διάταξη: Σωματίδια TiO₂ (2 g/L), H₂O₂ (100 mM) και FeSO4·7H₂O (1 mM) προστέθηκαν στο εναιώρημα του δείγματος. Το εναιώρημα υποβλήθηκε σε κατεργασία με υπερήχους για 180 min με τον επεξεργαστή υπερήχων κατηγορίας Hielscher UP200S / UP200St με χρήση ηχοτροδίου τύπου καθετήρα σε ισχύ υπερήχων 35 W. Η θερμοκρασία του δοχείου διατηρούνταν ελεγχόμενη στους 25 °C.
Αποτέλεσμα: Η ηχοκαταλυτική αντίδραση Fenton έφτασε σε συγκέντρωση DHBA 378 μM, έναντι 115 μM για την αντίδραση Fenton χωρίς υπερήχους και TiO₂. Η αποδόμηση της λιγνίνης αυξήθηκε ταχύτερα υπό ηχοκαταλυτική κατεργασία Fenton, υποδεικνύοντας ισχυρή συνέργεια μεταξύ υπερήχων, καταλύτη και χημείας Fenton.
Μικρογραφίες ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης (SEM) βιομάζας κενάφ: (A) μάρτυρας χωρίς κατεργασία, (B) ηχοκαταλυτική κατεργασία, (C) κατεργασία Fenton και (D) ηχοκαταλυτική κατεργασία Fenton. Χρόνος προεπεξεργασίας: 360 min. Οι ράβδοι κλίμακας αντιστοιχούν σε 10 μm.
(Εικόνα και μελέτη: ©Ninomiya et al., 2013)
Από τις δοκιμές εφικτότητας στην παραγωγή
Ξεκινήστε με μια εργαστηριακή συσκευή υπερήχων για να προσδιορίσετε το εύρος συνθηκών κατεργασίας. Στη συνέχεια, προχωρήστε σε κλιμάκωση με πιλοτικούς και βιομηχανικούς αντιδραστήρες ροής υπερήχων, χρησιμοποιώντας ελεγχόμενο πλάτος, παροχή, πίεση και θερμοκρασία.
Αποδόμηση ναφθαλενίου με κατεργασία εδάφους τύπου sono-Fenton
Οι Virkutyte et al. (2009) διερεύνησαν την αποδόμηση του ναφθαλενίου στο έδαφος συνδυάζοντας υπερήχους και υπεροξείδιο του υδρογόνου. Η υψηλότερη απόδοση αποδόμησης επιτεύχθηκε σε υψηλή συγκέντρωση υπεροξειδίου του υδρογόνου και χαμηλή αρχική συγκέντρωση ναφθαλενίου. Με ακτινοβόληση υπερήχων στα 100, 200 και 400 W, αναφέρθηκαν αποδόσεις αποδόμησης 78%, 94% και 97%, αντίστοιχα.
Στη μελέτη χρησιμοποιήθηκαν οι συσκευές υπερήχων Hielscher UP100H, UP200St, και UP400St. Η βελτιωμένη αποδόμηση αποδόθηκε στη συνεργιστική επίδραση των υπερήχων και του υπεροξειδίου του υδρογόνου, συμπεριλαμβανομένου του σχηματισμού ριζών και της βελτιωμένης αλληλεπίδρασης με τα οξείδια του σιδήρου στην εδαφική μήτρα.
Μικρογραφία SEM–EDS εδάφους πριν και μετά την κατεργασία με ακτινοβόληση υπερήχων.
(Εικόνα και μελέτη: ©Virkutyte et al., 2009)
Ηχοχημική οξείδωση του διθειάνθρακα
Οι Adewuyi και Appaw κατέδειξαν την ηχοχημική οξείδωση του διθειάνθρακα (CS₂) σε υδατικό διάλυμα στα 20 kHz και 20°C. Η απομάκρυνση του CS₂ αυξανόταν με την ένταση των υπερήχων, γεγονός που συνδέθηκε με ισχυρότερη σπηλαίωση και αυξημένο σχηματισμό ριζών. Η μελέτη υποδεικνύει ότι η ηχοχημική οξείδωση μπορεί να αποτελέσει αποτελεσματική μέθοδο για την απομάκρυνση του διθειάνθρακα από υδατικά ρεύματα.
Κατεργασία sono-Fenton για λύματα που περιέχουν χρωστικές και λύματα κλωστοϋφαντουργίας
Τα υγρά απόβλητα που περιέχουν χρωστικές από την κλωστοϋφαντουργία και συναφείς βιομηχανίες μπορεί να είναι δύσκολο να υποβληθούν σε επεξεργασία, επειδή πολλές χρωστικές και τα παραπροϊόντα τους είναι ανθεκτικά στην αποδόμηση, έγχρωμα και δύσκολα βιοαποδομήσιμα. Οι προηγμένες διεργασίες οξείδωσης Fenton και τύπου Fenton χρησιμοποιούνται ευρέως για την αποδόμηση χρωστικών. Οι υπέρηχοι μπορούν να βελτιώσουν αυτές τις διεργασίες ενισχύοντας την παραγωγή ριζών, τη διασπορά του καταλύτη και τη μεταφορά μάζας.
Αποδόμηση της χρωστικής Reactive Red 120
Οι Garófalo-Villalta et al. (2020) μελέτησαν την αποδόμηση της χρωστικής Reactive Red 120 (RR-120) σε συνθετικό νερό. Συγκρίθηκαν η ομογενής κατεργασία sono-Fenton με θειικό σίδηρο(II) και η ετερογενής κατεργασία sono-Fenton με καταλύτες με βάση τον γκαιτίτη. Σε 60 min, η ομογενής διεργασία πέτυχε αποδόμηση της χρωστικής κατά 98,10%, ενώ η ετερογενής διεργασία με γκαιτίτη πέτυχε αποδόμηση κατά 96,07% σε pH 3,0.
Η μελέτη διαπίστωσε επίσης ότι οι τροποποιημένοι καταλύτες βελτίωσαν την απόδοση αποδόμησης σε σύγκριση με τον μη τροποποιημένο γκαιτίτη. Οι μετρήσεις COD, TOC και BOD/COD έδειξαν ότι η κατεργασία sono-Fenton όχι μόνο αποχρωμάτισε το διάλυμα αλλά βελτίωσε και τη βιοαποδομησιμότητα των υπολειμματικών οργανικών ενώσεων. Η εικόνα δείχνει τη συσκευή Hielscher UP100H που χρησιμοποιήθηκε στα πειράματα.
Ετερογενής αποδόμηση της αζωχρωστικής RO107 με sono-Fenton
Οι Jaafarzadeh et al. (2018) κατέδειξαν την απομάκρυνση της αζωχρωστικής Reactive Orange 107 (RO107) με διεργασία τύπου sono-Fenton που χρησιμοποιεί νανοσωματίδια μαγνητίτη (Fe₃O4) ως καταλύτη. Ο επεξεργαστής υπερήχων της κατηγορίας Hielscher UP400S / UP400St με ηχοτρόδιο 7 mm χρησιμοποιήθηκε για τη δημιουργία ακουστικής σπηλαίωσης.
Αποτέλεσμα: Πλήρης απομάκρυνση της αζωχρωστικής επιτεύχθηκε με 0,8 g/L νανοσωματιδίων μαγνητίτη, pH 5, 10 mM H₂O₂, ισχύ υπερήχων 300 W/L και χρόνο αντίδρασης 25 min. Σε πραγματικά λύματα κλωστοϋφαντουργίας, το COD μειώθηκε από 2360 mg/L σε 489,5 mg/L σε 180 min. Οι συγγραφείς προσδιόρισαν την ισχύ των υπερήχων ως έναν από τους βασικούς παράγοντες που επηρεάζουν τον ρυθμό αποδόμησης της RO107 στο ετερογενές σύστημα τύπου Fenton.
Μάθετε περισσότερα για την εξαιρετικά αποδοτική σύνθεση μαγνητίτη με κατεργασία με υπερήχους!
Αποδόμηση της RO107 σε pH 5, με 0,8 g/L MNPs, 10 mM H₂O₂, 50 mg/L RO107, ισχύ υπερήχων 300 W και χρόνο αντίδρασης 30 min.
Μελέτη και εικόνα: ©Jaafarzadeh et al., 2018.
Συσκευές υπερήχων Hielscher για sono-Fenton και προηγμένες διεργασίες οξείδωσης
Η Hielscher Ultrasonics σχεδιάζει και κατασκευάζει επεξεργαστές και αντιδραστήρες υπερήχων υψηλών επιδόσεων για απαιτητικές ηχοχημικές εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένων αντιδράσεων Fenton, αντιδράσεων sono-Fenton, ηχοφωτοχημικών αντιδράσεων και άλλων προηγμένων διεργασιών οξείδωσης. Τα διαθέσιμα συστήματα καλύπτουν από συμπαγή εργαστηριακό εξοπλισμό έως βιομηχανικούς αντιδραστήρες υπερήχων για συνεχή παραγωγή και ρεύματα προς επεξεργασία.
Πλεονεκτήματα των ηχοχημικών αντιδραστήρων Hielscher
- Διαμορφώσεις αντιδραστήρων ασυνεχούς λειτουργίας και εν σειρά
- Κατηγορίες ισχύος για εργαστηριακή, πιλοτική και βιομηχανική χρήση
- Λειτουργία 24/7/365 υπό πλήρες φορτίο
- Κατάλληλοι για μικρούς όγκους, υψηλές παροχές και εγκαταστάσεις επέκτασης με παράλληλες μονάδες
- Αντιδραστήρες με δυνατότητα λειτουργίας υπό πίεση και έλεγχο θερμοκρασίας
- Ανθεκτικά ηχοτρόδια για χημικές εφαρμογές και εφαρμογές με πολφούς
- Εύκολη εγκατάσταση, καθαρισμός και ενσωμάτωση στη διεργασία
- Ψηφιακός έλεγχος, καταγραφή δεδομένων και προαιρετικός αυτοματισμός
- Αξιόπιστη αύξηση κλίμακας από δοκιμές σε ποτήρια ζέσεως έως βιομηχανικούς αντιδραστήρες ροής
Επιλογή εξοπλισμού υπερήχων για διεργασίες sono-Fenton
Ο παρακάτω πίνακας παρέχει ενδεικτικές προτάσεις κατάλληλων συσκευών υπερήχων Hielscher για συνήθεις όγκους παρτίδας και παροχές. Η τελική επιλογή εξοπλισμού εξαρτάται από τη χημεία της διεργασίας, τον επιδιωκόμενο βαθμό μετατροπής, τον χρόνο παραμονής, την περιεκτικότητα σε στερεά, τη θερμοκρασία, την πίεση και την απαιτούμενη παρεχόμενη ενέργεια.
| Όγκος παρτίδας | Παροχή | Προτεινόμενες συσκευές | Συνήθης χρήση |
|---|---|---|---|
| 1 έως 500 mL | 10 έως 200 mL/min | UP100H | Δοκιμές εφικτότητας, προκαταρκτικός έλεγχος δειγμάτων, αξιολόγηση καταλυτών |
| 10 έως 2000 mL | 20 έως 400 mL/min | UP200Ht, UP400St | Εργαστηριακή βελτιστοποίηση και μικρές πιλοτικές δοκιμές |
| 0,1 έως 20 L | 0,2 έως 4 L/min | UIP2000hdT | Πιλοτική κλίμακα, επικύρωση διεργασίας, παραγωγή μικρής κλίμακας |
| 10 έως 100 L | 2 έως 10 L/min | UIP4000hdT | Βιομηχανικές γραμμές επεξεργασίας και προηγμένες διεργασίες οξείδωσης (AOP) υψηλής δυναμικότητας επεξεργασίας |
| n.a. | 10 έως 100 L/min | UIP16000 | Συνεχής επεξεργασία μεγάλης κλίμακας |
| n.a. | Υψηλότερες παροχές | Συστοιχίες συσκευών UIP16000 | Εγκαταστάσεις επέκτασης με παράλληλες μονάδες για πολύ υψηλή δυναμικότητα επεξεργασίας |
Πώς να ξεκινήσετε μια δοκιμή εφικτότητας sono-Fenton
Για μια αξιόπιστη πρόταση εξοπλισμού, η Hielscher εξετάζει συνήθως τη χημεία, τους ρύπους προς απομάκρυνση, τον όγκο επεξεργασίας, την παροχή, τη δοσολογία οξειδωτικού, τον τύπο καταλύτη, το εύρος pH, τα όρια θερμοκρασίας και τον απαιτούμενο βαθμό μετατροπής. Για εργαστηριακές δοκιμές, χρησιμοποιείται συνήθως μια εργαστηριακή ή επιτραπέζια συσκευή υπερήχων με ηχοτρόδιο, όπως η UP200Ht, η UP400St ή η UIP1000hdT, για τον προσδιορισμό της απαιτούμενης παρεχόμενης ενέργειας και του εύρους συνθηκών της διεργασίας.
Για συνεχή λειτουργία, η Hielscher μπορεί να διαμορφώσει κυψελίδες ροής υπερήχων και αντιδραστήρες ενσωματωμένους στη γραμμή ροής με ελεγχόμενο χρόνο παραμονής, πίεση, θερμοκρασία και παρεχόμενη ισχύ. Αυτό επιτρέπει την άμεση σύγκριση της απόδοσης της επεξεργασίας σε διαφορετικά πλάτη ταλάντωσης και παροχές.
Αφήστε μας να σας βοηθήσουμε να βελτιώσετε την αντίδραση Fenton σας!
Διάταξη ηχοχημικής επεξεργασίας κατά παρτίδες με το UIP1000hdT (1000 watts, 20 kHz) για αντιδράσεις sono-Fenton.
Συχνές ερωτήσεις σχετικά με τις αντιδράσεις sono-Fenton
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της επεξεργασίας Fenton και της επεξεργασίας sono-Fenton;
Η επεξεργασία Fenton χρησιμοποιεί υπεροξείδιο του υδρογόνου και καταλύτες σιδήρου για την παραγωγή ριζών υδροξυλίου. Η επεξεργασία sono-Fenton προσθέτει υπερήχους ισχύος. Η σπηλαίωση που προκαλείται από τους υπερήχους αυξάνει τον σχηματισμό ριζών και βελτιώνει την ανάμειξη, την επαφή με τον καταλύτη και τη μεταφορά μάζας.
Μπορεί η επεξεργασία sono-Fenton να χρησιμοποιηθεί για βιομηχανικά απόβλητα;
Ναι. Η επεξεργασία sono-Fenton χρησιμοποιείται στην ανάπτυξη διεργασιών για βιομηχανικά απόβλητα, απόβλητα που περιέχουν χρωστικές, πετροχημικά απόβλητα, ρυπασμένους πολφούς και άλλα ρεύματα που περιέχουν οργανικές ενώσεις ανθεκτικές στην αποικοδόμηση. Η εφικτότητα της βιομηχανικής εφαρμογής εξαρτάται από το φορτίο ρύπων, την απαίτηση σε οξειδωτικό, το καταλυτικό σύστημα, τον στόχο της επεξεργασίας και το ενεργειακό ισοζύγιο.
Μπορούν οι υπέρηχοι να μειώσουν την κατανάλωση χημικών;
Οι υπέρηχοι μπορούν να βελτιώσουν την αξιοποίηση οξειδωτικών και καταλυτών ενισχύοντας τον σχηματισμό ριζών και τη μεταφορά μάζας. Το κατά πόσον μπορεί να μειωθεί η κατανάλωση χημικών πρέπει να επιβεβαιωθεί σε δοκιμές με τα πραγματικά απόβλητα ή το πραγματικό μείγμα αντίδρασης.
Μπορεί να αυξηθεί η κλίμακα της διεργασίας;
Ναι. Οι συσκευές υπερήχων Hielscher έχουν σχεδιαστεί για την ανάπτυξη διεργασιών με δυνατότητα αύξησης κλίμακας. Τα αποτελέσματα των εργαστηριακών δοκιμών μπορούν να μεταφερθούν σε πιλοτικά και βιομηχανικά συστήματα μέσω του ελέγχου του πλάτους ταλάντωσης, της παρεχόμενης ενέργειας, του χρόνου παραμονής, της θερμοκρασίας, της πίεσης και της γεωμετρίας του αντιδραστήρα.
Ποιος επεξεργαστής υπερήχων είναι κατάλληλος για τη διεργασία μου;
Ο κατάλληλος επεξεργαστής εξαρτάται από τον όγκο του δείγματος, την παροχή, τον επιδιωκόμενο βαθμό μετατροπής, την περιεκτικότητα σε στερεά, το ιξώδες, τη θερμοκρασία λειτουργίας και την πίεση. Η Hielscher προσφέρει εργαστηριακές συσκευές υπερήχων, πιλοτικά συστήματα και βιομηχανικούς αντιδραστήρες υπερήχων για συνεχή επεξεργασία.
Τι είναι η διεργασία οζόνωσης με υπερήχους;
Ο οζονισμός με υπερήχους είναι μια προηγμένη διεργασία οξείδωσης που συνδυάζει την κατεργασία με όζον με υπερήχους υψηλής ισχύος για την παραγωγή πιο δραστικών ριζών και τη βελτίωση της μεταφοράς μάζας στα υγρά. Αυτή η συνέργεια επιταχύνει την αποδόμηση οργανικών ρύπων, χρωστικών, μικροβίων και δυσαποδόμητων ενώσεων στο νερό ή στα λύματα σε σύγκριση με τον οζονισμό μόνο.
Ανακαλύψτε τα πλεονεκτήματα του οζονισμού με υπερήχους!
Βιβλιογραφία / Αναφορές
- Kazuaki Ninomiya, Hiromi Takamatsu, Ayaka Onishi, Kenji Takahashi, Nobuaki Shimizu (2013): Sonocatalytic–Fenton reaction for enhanced OH radical generation and its application to lignin degradation. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 20, Issue 4, 2013. 1092-1097.
- Nematollah Jaafarzadeh, Afshin Takdastan, Sahand Jorfi, Farshid Ghanbari, Mehdi Ahmadi, Gelavizh Barzegar (2018): The performance study on ultrasonic/Fe₃O4/H₂O₂ for degradation of azo dye and real textile wastewater treatment. Journal of Molecular Liquids Vol. 256, 2018. 462–470.
- Virkutyte, Jurate; Vickackaite, Vida; Padarauskas, Audrius (2009): Sono-oxidation of soils: Degradation of naphthalene by sono-Fenton-like process. Journal of Soils and Sediments 10, 2009. 526-536.
- Garófalo-Villalta, Soraya; Medina Espinosa, Tanya; Sandoval Pauker, Christian; Villacis, William; Ciobotă, Valerian; Muñoz, Florinella; Vargas Jentzsch, Paul (2020): Degradation of Reactive Red 120 dye by a heterogeneous Sono-Fenton process with goethite deposited onto silica and calcite sand. Journal of the Serbian Chemical Society 85, 2020. 125-140.
- Ahmadi, Mehdi; Haghighifard, Nematollah; Soltani, Reza; Tobeishi, Masumeh; Jorfi, Sahand (2019): Treatment of a saline petrochemical wastewater containing recalcitrant organics using electro-Fenton process: persulfate and ultrasonic intensification. Desalination and Water Treatment 169, 2019. 241-250.
- Adewuyi, Yusuf G.; Appaw, Collins (2002): Sonochemical Oxidation of Carbon Disulfide in Aqueous Solutions: Reaction Kinetics and Pathways. Industrial & Engineering Chemistry Research 41 (20), 2002. 4957–4964.
Βιομηχανικές συσκευές υπερήχων του μοντέλου UIP1000hdT σε διάταξη συστοιχίας συνεχούς ροής για ηχοχημικές αντιδράσεις
Η Hielscher Ultrasonics κατασκευάζει επεξεργαστές υπερήχων υψηλών επιδόσεων από εργαστηριακή έως βιομηχανική κλίμακα.



