Ultrahelitöötlus parandab Fentoni reaktsioone

Fentoni reaktsioonid põhinevad vabade radikaalide, näiteks hüdroksüülide tekkel •OH radikaalne ja vesinikperoksiid (H2O2). Fentoni reaktsiooni saab ultraheliga kombineerituna oluliselt intensiivistada. Fentoni reaktsiooni lihtne, kuid väga tõhus kombinatsioon võimsuse ultraheliga on näidanud, et see parandab oluliselt soovitud radikaalset moodustumist ja töötleb seeläbi intensiivsemaid mõjusid.

Kuidas parandab võimsus ultraheli Fentoni reaktsioone?

Ultrasonic cavitation at Hielschers UIP1000hdT (1kW) ultrasonicatorKui suure võimsusega / suure jõudlusega ultraheliuur on ühendatud vedelikega, näiteks veega, võib täheldada akustilise kavitatsiooni nähtust. Kavitatsioonilise kuuma koha korral tekivad minuti vaakummullid ja kasvavad üle mitme kõrge rõhu / madala rõhu tsükli, mis on põhjustatud võimsuse ultraheli lainetest. Hetkel, kui vaakummull ei suuda rohkem energiat absorbeerida, laguneb tühimik kõrgsurve (kokkusurumise) tsükli ajal vägivaldselt. See mullide implosioon tekitab erakordselt äärmuslikke tingimusi, kus temperatuurid on kuni 5000 K, rõhud kuni 100 MPa ning tekivad väga kõrged temperatuuri ja rõhu erinevused. Lõhkevad kavitatsioonimullid tekitavad ka kiireid vedelaid mikrojette, millel on väga intensiivsed nihkejõud (sonomehaanilised mõjud), samuti vabu radikaale, nagu OH radikaalid vee hüdrolüüsi tõttu (sonokeemiline toime). Vabade radikaalide moodustumise sonokeemiline toime on ultraheli intensiivistunud Fentoni reaktsioonide peamine tegur, samas kui agitatsiooni sonomehaanilised mõjud parandavad massiülekannet, mis parandab keemilist muundamiskiirust.
(Vasakul pildil on akustiline kavitatsioon, mis tekib ultraheliator UIP1000hd. Parema nähtavuse tagamiseks kasutatakse altpoolt punast tuld)

Infonõue




Pange tähele, et meie Privaatsuspoliitika.


Ultrasonication improves oxidative Fenton reactions.

Tööstuslik ultraheli inline reaktor suuremahuliste sono-Fentoni reaktsioonide jaoks.

Eeskujulikud juhtumiuuringud sonkeemiliselt täiustatud Fentoni reaktsioonide kohta

Võimsus ultraheli positiivset mõju Fentoni reaktsioonidele on laialdaselt uuritud teadusuuringutes, pilootides ja tööstuslikes tingimustes mitmesuguste rakenduste jaoks, nagu keemiline lagunemine, saastest puhastamine ja lagunemine. Fentoni ja sono-Fentoni reaktsioon põhineb vesinikperoksiidi lagunemisel raua katalüsaatori abil, mille tulemuseks on väga reaktiivse hüdroksüülradikaalide moodustumine.
Vabad radikaalid, nagu hüdroksüülradikaalid, tekivad sageli oksüdatsioonireaktsioonide intensiivistamiseks, näiteks saasteainete, näiteks orgaaniliste ühendite lagundamiseks reovees. Kuna võimsus ultraheli on Fentoni tüüpi reaktsioonide vabade radikaalide moodustumise abiallikas, suurendas ultrahelitöötlus koos Fentoni reaktsioonidega saasteainete lagunemise määra, et lagundada saasteaineid, ohtlikke ühendeid ja tselluloosimaterjale. See tähendab, et ultraheli intensiivistunud Fentoni reaktsioon, nn sono-Fentoni reaktsioon, võib parandada hüdroksüülradikaalide tootmist, muutes Fentoni reaktsiooni oluliselt tõhusamaks.

Sonokatalüütiline-Fentoni reaktsioon suurendab OH radikaalset põlvkonda

Ninomiya jt (2013) näitavad edukalt, et sonokatlytically täiustatud Fentoni reaktsioon – ultraheliuuringu kasutamine koos titaandioksiidiga (TiO2) katalüsaatorina – näitab oluliselt täiustatud hüdroksüül (•OH) radikaalset põlvkonda. Suure jõudlusega ultraheli rakendamine võimaldas algatada täiustatud oksüdatsiooniprotsessi (AOP). Kuigi erinevate kemikaalide lagunemisele on rakendatud sonokatalüütilist reaktsiooni, kasutades TiO2 osakesi, kasutas Ninomiya uurimisrühm tõhusalt genereeritud •OH radikaalid ligniini (keeruline orgaaniline polümeer taime rakuseintes) lagundamiseks lignotselluloosilise materjali eeltöötlusena hõlbustatud järgneva ensümaatilise hüdrolüüsi jaoks.
Tulemused näitavad, et sonokatalüütiline Fentoni reaktsioon, mis kasutab TiO2 sonokatalüssina, suurendab mitte ainult ligniini lagunemist, vaid on ka lignotselluloosi biomassi tõhus eeltöötlus, et suurendada järgnevat ensümaatilist sahhareerimist.
Menetlus: Sonokatalüütilise-fentoni reaktsiooni puhul lisati proovilahusesse või suspensiooni nii TiO2 osakesi (2 g/L) kui ka Fentoni reaktiivi (st H2O2 (100 mM) ja FeSO4·7H2O (1 mM)). Sonokatalüütilise-Fentoni reaktsiooni puhul ultraheligaeriti reaktsioonianuma proovi suspensioon 180 minutiks sond-tüüpi ultraheliprotsessor UP200S (200W, 24kHz) sonotrode S14 ultraheli võimsusega 35 W. Reaktsioonianum asetati jahutusringluse abil veevanni, mille temperatuur oli 25 °C. Ultraheliuuruur viidi läbi pimedas, et vältida valguse põhjustatud mõjusid.
Mõju: See OH radikaalse põlvkonna sünergiline täiustus sonokaatlüütilise Fentoni reaktsiooni ajal on tingitud Fentoni reaktsioonist moodustunud Fe3 + regenereerimisest Fe2 + -le, mille on põhjustanud reaktsiooni sidumine sonokatalüütilise reaktsiooniga.
Tulemused: Sono-katalüütilise Fentoni reaktsiooni puhul paranes DHBA kontsentratsioon sünergiliselt 378 μM-ni, samas kui Fentoni reaktsioon ilma ultraheli ja TiO2 saavutas ainult DHBA kontsentratsiooni 115 μM. Kenafi biomassi ligniini lagunemine Fentoni reaktsiooni all saavutas ainult ligniini lagunemise suhte, mis suurenes lineaarselt kuni 120 min kD = 0,26 min−1-ga, ulatudes 49,9% -ni 180 minutil.; sonokatalüütilise-Fentoni reaktsiooni korral suurenes ligniini lagunemise suhe lineaarselt kuni 60 min kD = 0,57 min−1-ga, ulatudes 180 minutil 60,0%ni.

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

Kenafi biomassi (A) töötlemata kontrolli elektronmikrograafide (SEM) skaneerimine, eeltöötlusega (B) sonokatalüütiliste (US/TiO2), C) Fentoni (H2O2/Fe2+) ja (D) sonokatalüütilise-fentoni (USA/TiO2 + H2O2/Fe2+) reaktsioonidega. Eelravi aeg oli 360 min. Baarid esindavad 10 μm.
(Pilt ja uuring: ©Ninomiya et al., 2013)

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

Sono-Fentoni reaktsioone saab käivitada partii ja reaktori seadistustes. Pildil on kujutatud ultraheliprotsessor UIP1000hdT (1kW, 20kHz) 25-liitrises partiis.

Infonõue




Pange tähele, et meie Privaatsuspoliitika.


Naphtalene lagunemine Sonokeemilise Fentoni kaudu

suurim naftaleeni lagunemise protsent saavutati kõigi ultraheli kiiritusintensiivsuse kõrgeima (600 mg L-1 vesinikperoksiidi kontsentratsiooni) ja madalaima (200 mg kg1 naftaleeni kontsentratsiooni) taseme ristumiskohas. Selle tulemuseks oli 78%, 94% ja 97% naftaleeni lagunemise efektiivsusest, kui kasutati vastavalt 100, 200 ja 400 W ultrahelitöötlust. Oma võrdlevas uuringus kasutasid teadlased Hielscheri ultraheliatoreid. UP100H, UP200St, ja UP400St. Lagunemise efektiivsuse märkimisväärne suurenemine oli tingitud mõlema oksüdeeriva allika (ultraheli ja vesinikperoksiidi) sünergismist, mis tõlkis Fe oksiidide suurenenud pinda rakendus ultraheli ja radikaalsete tõhusama tootmise abil. Optimaalsed väärtused (600 mg L−1 vesinikperoksiidi ja 200 mg kg1 naftaleeni kontsentratsiooni 200 ja 400 W juures) näitasid kuni 97% kärbalaani kontsentratsiooni vähenemist mullas pärast 2 tundi töötlemist.
(vrd Virkutyte jt, 2009)

Ultrasonic soil remediation via Sono-Fenton reaction.

SEM–EDS mikrogramm a) elementaarne kaardistamine ja b) pinnas enne ja c) pärast ultraheli kiiritusravi
(Pilt ja uuring: ©Virkutyte et al., 2009)

Sonokeemiline süsiniku disulfiidi lagunemine

Ultrasonic batch reactor for Sono-Fenton reactions.Adewuyi ja Appaw näitasid sonokeemilises partiireaktoris ultrahelitöötluses 20 kHz ja 20 °C juures süsinikdisulfiidi (CS2) edukat oksüdeerumist. CS2 eemaldamine akvauslahust suurenes oluliselt ultraheli intensiivsuse suurenemisega. Suurem intensiivsus tõi kaasa akustilise amplituudi suurenemise, mille tulemuseks oli intensiivsem kavitatsioon. CS2 sonokeemiline oksüdatsioon sulfaadiks toimub peamiselt selle rekombinatsioonireaktsioonidest tegeda •OH radikaali ja H2O2 poolt. Lisaks näitavad selle uuringu madala ja kõrge temperatuurivahemiku madalad EA väärtused (alla 42 kJ / mol), et difusiooni kontrollitud transpordiprotsessid dikteerivad üldist reaktsiooni. Ultraheli kavitatsiooni ajal on õõnsustes oleva veeauru lagunemine H• ja •OH radikaalide lagundamiseks tihendusfaasis juba hästi uuritud. •OH radikaal on võimas ja tõhus keemiline oksüdeerija nii gaasi- kui ka vedelas faasis ning selle reaktsioonid anorgaaniliste ja orgaaniliste substraatidega on sageli difusiooni kontrollitud määra lähedal. Vee sonolüüs H2O2 ja vesinikgaasi tootmiseks hüdroksüülradikaalide ja vesinikuaatomite kaudu on hästi teada ja toimub mis tahes gaasi, O2 või puhaste gaaside (nt Ar) juuresolekul. Tulemused näitavad, et vabade radikaalide (nt •OH) kättesaadavus ja suhtelised difusioonimäärad interfacial reaktsioonitsooni määravad kiirust piirava etapi ja reaktsiooni üldise järjekorra. Üldiselt on sonokeemiline täiustatud oksüdatiivne lagunemine tõhus meetod süsinikdisulfiidi eemaldamiseks.
(Adewuyi ja Appaw, 2002)

Infonõue




Pange tähele, et meie Privaatsuspoliitika.


Ultraheli Fentoni-sarnane värvi lagunemine

Nende tootmisel värvaineid kasutavate tööstusharude heitvesi on keskkonnaprobleem, mis nõuab reovee puhastamiseks tõhusat protsessi. Oksüdatiivseid Fentoni reaktsioone kasutatakse laialdaselt värvi heitvee raviks, samas kui täiustatud Sono-Fentoni protsessid saavad üha enam tähelepanu tänu oma suuremale tõhususele ja keskkonnasõbralikkusele.

Sono-Fentoni reaktsioon reaktiivse punase 120 värvi lagunemiseks

Ultrasonicator UP100H in the experiments for red dye degradation via sono-Fenton reaction.Uuriti reaktiivpunase 120 värvi (RR-120) lagunemist sünteetilistes vetes. Kaaluti kahte protsessi: homogeenne Sono-Fenton raua (II) sulfaadiga ja heterogeenne Sono-Fenton sünteetilise goethite'i ja ränidioksiidi ja kaltsiidi liivale ladestunud feniidiga (modifitseeritud katalüsaatorid GS (ränidioksiidi liivale ladestunud goetiit) ja GC (kaltsiidi liivale ladestunud goethite). 60-minutilise reaktsiooni korral võimaldas homogeenne Sono-Fentoni protsess laguneda 98,10 %, erinevalt 96,07 % -st heterogeense Sono-Fentoni protsessi puhul, mille goethite oli pH 3,0 juures. RR-120 eemaldamine suurenes, kui modifitseeritud katalüsaatoreid kasutati palja goethiidi asemel. Keemilise hapnikunõudluse (COD) ja orgaanilise süsiniku (TOC) mõõtmised näitasid, et kõige suuremad TOC ja COD eemaldamised saavutati homogeense Sono-Fentoni protsessiga. Biokeemilise hapnikunõudluse (BOD) mõõtmised võimaldasid leida, et BOD/COD kõrgeim väärtus saavutati heterogeense Sono-Fentoni protsessiga (0,88±0,04 modifitseeritud katalüsaatori GC-ga), mis näitab, et orgaaniliste jääkühendite biolagunevus paranes märkimisväärselt.
(vrd Garófalo-Villalta jt 2020)
Vasakul pildil on kujutatud ultrasonikaator UP100H kasutatakse katsetes punase värvi lagunemiseks sono-Fentoni reaktsiooni kaudu. (Uuring ja pilt: ©Garófalo-Villalta jt, 2020.)

Asovärvi RO107 heterogeenne Sono-Fentoni lagunemine

Ultrasonication promotes Fenton reactions resulting in higher radical formation. Thereby, higher oxidation and improved conversion rates are obtained. Jaafarzadeh jt (2018) näitasid asovärvi Reactive Orange 107 (RO107) edukat eemaldamist sono-Fentoni sarnase lagunemisprotsessi kaudu, kasutades katalüsaatorina magnetiidi (Fe3O4) nanoosakesi (MNP). Oma uuringus kasutasid nad Hielscher UP400S ultraheliator varustatud 7 mm sonotroodiga 50% töötsüklis (1 s on/1 s off), et tekitada akustiline kavitatsioon, et saavutada soovitud radikaalne moodustumine. Magnetiidi nanoosakesed toimivad peroksüdaasilaadse katalüsaatorina, mistõttu katalüsaatori annuse suurenemine annab aktiivsemad rauakohad, mis omakorda kiirendab H2O2 lagunemist, mis viib reaktiivse OH tootmiseni•.
Tulemused: Asovärvi täielik eemaldamine saadi 0,8 g / L MPN-iga, pH = 5, 10 mM H2O2 kontsentratsioon, 300 W / L ultraheli võimsus ja 25-minutiline reaktsiooniaeg. Seda ultraheli Sono-Fentoni sarnase reaktsioonisüsteemi hinnati ka tõelise tekstiilireovee suhtes. Tulemused näitasid, et keemilise hapniku nõudlust (COD) vähendati 180-minutilise reaktsiooniaja jooksul 2360 mg/L-lt 489,5 mg/l-ni. Lisaks viidi läbi kulude analüüs ka USA/Fe3O4/H2O2 kohta. Lõpuks näitas ultraheli / Fe3O4 / H2O2 värvilise reovee värvimuutuse ja puhastamise suurt efektiivsust.
Ultraheli võimsuse suurenemine tõi kaasa magnetiidi nanoosakeste reaktsioonivõime ja pindala suurenemise, mis hõlbustas "Fe3 + kuni "Fe2+ muundamiskiirust.» Sama genereeritud "Fe2+ katalüüsis H2O2 reaktsiooni hüdroksüülradikaalide tootmiseks. Selle tulemusena näidati ultraheli võimsuse suurenemist, et suurendada USA / MNP / H2O2 protsessi jõudlust, kiirendades decolorisatsioonikiirust lühikese kontaktaja jooksul.
Uuringu autorid märgivad, et ultraheli võimsus on üks kõige olulisemaid tegureid, mis mõjutavad RO107 värvi lagunemiskiirust heterogeenses Fentoni sarnases süsteemis.
Lisateave ülitõhusa magnetiidisünteesi kohta ultrahelitöötluse abil!
(vrd Jaafarzadeh et al., 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 lagunemine erinevates kombinatsioonides pH juures 5, MNP annus 0,8 g/L, H2O2 kontsentratsioon 10 mM, RO107 kontsentratsioon 50 mg/L, ultraheli võimsus 300 W ja reaktsiooniaeg 30 min.
Uuring ja pilt: ©Jaafarzadeh et al., 2018.

raskeveokite ultrasonikaatorid

Hielscheri ultraheli kujundab, toodab ja levitab suure jõudlusega ultraheliprotsessoreid ja reaktoreid rasketeks rakendusteks, nagu arenenud oksüdatiivsed protsessid (AOP), Fentoni reaktsioon, samuti muud sonokeemilised, sono-fotokeemilised ja sono-elektrokeemilised reaktsioonid. Ultraheliatorid, ultrahelisondid (sonotroodid), voolurakud ja reaktorid on saadaval igas suuruses – alates kompaktsetest laborikatseseadmetest kuni suuremahuliste sonokeemiliste reaktoriteni. Hielscheri ultraheliatorid on saadaval arvukate võimsusklasside kohta labori- ja pink-top seadmetest tööstussüsteemideni, mis suudavad töödelda mitu tonni tunnis.

Täpne amplituudi juhtimine

Ultrasonic reactor with 4000 watts ultrasonicator for processing spent nuclear fuels and radioactive wasteAmplituud on üks tähtsamaid protsessiparameetrit, mis mõjutab ultraheli protsessi tulemusi. Ultraheli amplituudi täpne reguleerimine võimaldab kasutada Hielscheri ultraheliatoreid madala kuni väga suure amplituudiga ja häälestada amplituudi täpselt vajalike ultraheli protsessi tingimustega, nagu dispersioon, ekstraheerimine ja sonokeemia.
Õige sonotrode suuruse valimine ja valikuliselt amplituudi täiendava suurendamise või vähendamise või -sarve kasutamine võimaldab seadistada ideaalse ultraheli süsteemi konkreetse rakenduse jaoks. Suurema esipinnaga sonotoodi / sonotrodi kasutamine hajutab ultraheli energiat suurel alal ja madalama amplituudiga, samas kui väiksema esipinnaga sonotrode võib luua kõrgemaid amplituudi, luues fokusseerituma kavitatsioonilise kuuma koha.

Hielscheri ultraheli toodab suure jõudlusega ultraheli süsteeme, mis on väga tugevad ja suudavad pakkuda intensiivseid ultraheli laineid rasketes rakendustes nõudlikes tingimustes. Kõik ultraheliprotsessorid on ehitatud täisvõimsuse saavutamiseks 24/7 töös. Spetsiaalsed sonotoodid võimaldavad ultrahelitöötlusprotsesse kõrge temperatuuriga keskkondades.

Hielscheri keemiliste sonoreaktorite eelised

  • partii- ja reaktorid
  • tööstuslik hinne
  • 24/7/365 töö täiskoormusel
  • mis tahes mahu ja voolukiiruse puhul
  • erinevad reaktorilaevade konstruktsioonid
  • Reguleeritava temperatuuriga
  • survestatav
  • lihtne puhastada
  • lihtne paigaldada
  • ohutult kasutada
  • töökindlus + madal hooldus
  • valikuliselt automatiseeritud

Alljärgnev tabel annab teile ülevaate meie ultrahelihitiste ligikaudse töötlemisvõimsusest:

partii Köide flow Rate Soovitatavad seadmed
1 kuni 500 ml 10 kuni 200 ml / min UP100H
10 kuni 2000 ml 20 kuni 400 ml / min Uf200 ः t, UP400St
0.1 kuni 20 l 0.2 kuni 4 l / min UIP2000hdT
10 kuni 100 l 2 kuni 10 l / min UIP4000hdT
e.k. 10 kuni 100 l / min UIP16000
e.k. suurem klastri UIP16000

Võta meiega ühendust! / Küsi meiega!

Küsige lisateavet

Palun kasutage allolevat vormi, et küsida lisateavet ultraheli protsessorite, rakenduste ja hinna kohta. Meil on hea meel arutada teie protsessi teiega ja pakkuda teile ultraheli süsteem, mis vastab teie vajadustele!









Palun pange tähele, et meie Privaatsuspoliitika.


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

Sonokeemilise partii häälestus koos ultraheliator UIP1000hdT (1000 vatti, 20kHz) Sono-Fentoni reaktsioonide puhul.


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

Hielscher Ultrasonics toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid rakenduste segamiseks, hajutamiseks, emulgeerimiseks ja ekstraheerimiseks laboris, piloot- ja tööstuslikus mastaabis.



Kirjandus/viited


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 Ultrasonics toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid Lab et tööstuslik suurus.


(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));