Sonication משפר תגובות פנטון

תגובות פנטון מבוססות על דור של רדיקלים חופשיים כגון הידרוקסיל •OH רדיקלי ומי חמצן (H2הו2). תגובת פנטון יכולה להיות מוגברת באופן משמעותי בשילוב עם ultrasonication. השילוב הפשוט, אך היעיל מאוד של תגובת פנטון עם אולטרסאונד כוח הוכח לשפר באופן דרסטי את היווצרות רדיקלית הרצוי ובכך לעבד את ההשפעות המעצימות.

כיצד כוח אולטראסאונד לשפר את תגובות פנטון?

Ultrasonic cavitation at Hielschers UIP1000hdT (1kW) ultrasonicatorכאשר כוח גבוה / ultrasonication ביצועים גבוהים הוא מצמיד לתוך נוזלים כגון מים, התופעה של cavitation אקוסטי ניתן לראות. בנקודה החמה cavitational, בועות ואקום דקות להתעורר, ולגדול על פני מספר מחזורים בלחץ גבוה / בלחץ נמוך הנגרמים על ידי גלי אולטרסאונד כוח. בנקודה, כאשר בועת הוואקום אינה יכולה לספוג יותר אנרגיה, החלל מתמוטט באלימות במהלך מחזור בלחץ גבוה (דחיסה). קריסת בועה זו יוצרת תנאים קיצוניים במיוחד שבהם טמפרטורות גבוהות עד 5000 K, לחצים גבוהים ככל 100 MPa, והפרשי טמפרטורה ולחץ גבוהים מאוד להתרחש. בועות cavitation מתפוצץ גם ליצור microjets נוזלי במהירות גבוהה עם כוחות גיזה אינטנסיביים מאוד (אפקטים sonomechanical) כמו גם מינים רדיקלים חופשיים כגון רדיקלים OH עקב הידרוליזה של מים (אפקט sonochemical). ההשפעה הסונוכימית של היווצרות רדיקלים חופשיים הם התורם העיקרי לתגובות פנטון מוגברות באולטרסאונד, בעוד ההשפעות sonomechanical של תסיסה לשפר את העברת ההמונים, אשר משפר את שיעורי ההמרה הכימית.
(התמונה משמאל מציגה cavitation אקוסטי שנוצר ב sonotrode של אולטרה סאונדטור UIP1000hd. אור אדום מלמטה משמש לשיפור הנראות)

בקשת מידע





Ultrasonication improves oxidative Fenton reactions.

כור מוטבע קולי תעשייתי לתגובות סונו-פנטון בקנה מידה גדול.

מקרי בוחן למופת לתגובות פנטון משופרות מבחינה סונוכימית

ההשפעות החיוביות של אולטרסאונד כוח על תגובות פנטון נחקרו בהרחבה במחקר, פיילוט והגדרות תעשייתיות עבור יישומים שונים כגון השפלה כימית, טיהור ופירוק. תגובת פנטון וסונו-פנטון מבוססת על פירוק מי חמצן באמצעות זרז ברזל, אשר גורם להיווצרות של רדיקלים הידרוקסיל תגובתי מאוד.
רדיקלים חופשיים כגון הידרוקסיל (•OH) רדיקלים נוצרים לעתים קרובות בכוונה בתהליכים כדי להגביר את תגובות חמצון, למשל, כדי לבזות מזהמים כגון תרכובות אורגניות בשפכים. מאז אולטרסאונד כוח הוא מקור עזר של היווצרות רדיקלים חופשיים בתגובות מסוג פנטון, sonication בשילוב עם תגובות פנטון משופרת שיעורי השפלה מזהמים על מנת לבזות מזהמים, תרכובות מסוכנות, כמו גם חומרים תאית. משמעות הדבר היא כי תגובת פנטון מוגברת באולטרסאונד, מה שנקרא תגובת סונו-פנטון, יכול לשפר את הייצור הרדיקלי הידרוקסיל מה שהופך את תגובת פנטון ביעילות רבה יותר באופן משמעותי.

תגובת סונוקטליטית-פנטון משפרת את הדור הרדיקלי של OH

Ninomiya ואח ' (2013) להדגים בהצלחה כי תגובת פנטון משופרת sonocatalyticly – באמצעות ultrasonication בשילוב עם טיטניום דו חמצני (TiO2) כזרז – מציג ייצור רדיקלי משופר משמעותית של הידרוקסיל (•OH). היישום של אולטרסאונד ביצועים גבוהים מותר ליזום תהליך חמצון מתקדם (AOP). בעוד תגובה סונוקטליטית באמצעות חלקיקי TiO2 הוחלו על השפלה של כימיקלים שונים, צוות המחקר של Ninomiya השתמש ביעילות שנוצר • OH רדיקלים להשפיל ליגנין (פולימר אורגני מורכב בקירות התא של הצמח) כמו טיפול מקדים של חומר ליגנוקלולוסי עבור הידרוליזה אנזימטית הקלה לאחר מכן.
התוצאות מראות כי תגובת פנטון sonocatalytic באמצעות TiO2 כמו sonocatalyst,משפר לא רק את השפלה של ליגנין, אלא גם הוא טיפול יעיל של ביומסה ליגנוקולוזית על מנת לשפר את ההטעיה אנזימטית לאחר מכן.
תהליך: לתגובת הסונוקטליטית-פנטון, נוספו לפתרון המדגם או להשעיה שני חלקיקי TiO2 (2 גרם/ליטר). לתגובת הסונוקטליטית-פנטון, ההשעיה המדגם בכלי התגובה הייתה sonicated במשך 180 דקות עם מעבד אולטרה סאונד מסוג בדיקה UP200S (200W, 24kHz) עם sonotrode S14 ב כוח אולטרסאונד של 35 W. כלי התגובה הונח באמבט מים תוך שמירה על טמפרטורה של 25 מעלות צלזיוס באמצעות מחזור קירור. ultrasonication בוצע בחושך על מנת למנוע את כל ההשפעות המושרה אור.
אפקט: שיפור סינרגטי זה של הדור הרדיקלי OH במהלך תגובת פנטון sonocatalytic מיוחס Fe3 + שנוצר על ידי תגובת פנטון להיות מחדש Fe2 + המושרה על ידי צימוד התגובה עם התגובה sonocatalytic.
תוצאות: עבור תגובת פנטון sono-קטליטי, ריכוז DHBA היה משופר בסינרגיה ל 378 מיקרומטר, בעוד התגובה פנטון ללא אולטרסאונד ו TiO2 השיג רק ריכוז DHBA של 115 מיקרומטר. השפלת ליגנין של ביומסה קנאף תחת תגובת פנטון השיגה רק יחס השפלה ליגנין, אשר גדל ליניארית עד 120 דקות עם kD = 0.26 דקות−1, להגיע 49.9% ב 180 דקות.; בעוד עם תגובת sonocatalytic-פנטון, יחס השפלת ליגנין גדל ליניארית עד 60 דקות עם kD = 0.57 דקות−1, והגיע ל -60.0% ב 180 דקות.

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

סריקת מיקרוגרפים אלקטרונים (SEM) של ביומסה קנאף (A) שליטה לא מטופלת, מטופלת מראש עם (B) סונוקליטית (ארה"ב/TiO2), (C) פנטון (H2O2/Fe2+) ו-(D) סונוקטליטית-פנטון (US/TiO2 + H2O2/Fe2+). זמן טיפול מקדים היה 360 דקות. ברים מייצגים 10 מיקרומטר.
(תמונה ולימוד: ©ניומיה ואח', 2013)

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

תגובות סונו-פנטון יכולות להיות מופעלות באצווה ובמערך כור מוטבע. התמונה מציגה את מעבד אולטרה סאונד UIP1000hdT (1kW, 20kHz) באצווה של 25 ליטר.

בקשת מידע





השפלת נפטלין באמצעות פנטון סונוכימי

האחוז הגבוה ביותר של השפלת נפטלין הושג בצומת של הגבוה ביותר (600 מ"ג L-1 ריכוז מי חמצן) ואת הרמות הנמוכות ביותר (200 מ"ג kg1 ריכוז נפטלין) של שני הגורמים עבור כל עוצמות הקרנת אולטרסאונד מוחל. זה הביא 78%, 94%, ו 97% של יעילות השפלת naphthalene כאשר sonication ב 100, 200, ו 400 W, בהתאמה, הוחל. במחקר ההשוואתי שלהם, החוקרים השתמשו ultrasonicators Hielscher מעלהay, בית Seating, ו UP400St. העלייה המשמעותית ביעילות ההשפלה יוחסה הסינרגיה של שני מקורות חמצוניים (ultrasonication ומי חמצן) שתורגמו לאזור הפנים המוגבר של תחמוצות Fe על ידי אולטרסאונד מיושם וייצור יעיל יותר של רדיקלים. הערכים האופטימליים (600 מ"ג L−1 של מי חמצן ו 200 מ"ג kg1 של ריכוזי נפטלין ב 200 ו 400 W) הצביעו על ירידה מקסימלית של 97% בריכוז נפטלין בקרקע לאחר 2 שעות של טיפול.
(cf. Virkutyte et al., 2009)

Ultrasonic soil remediation via Sono-Fenton reaction.

מיקרוגרם SEM-EDS של a) מיפוי אלמנטרי ו- b) קרקע לפני ו- c) לאחר טיפול הקרנת אולטרסאונד
(תמונה ומחקר: ©ווירקוטיטה ואח', 2009)

השפלת דיסולפיד פחמן סונוכימי

Ultrasonic batch reactor for Sono-Fenton reactions.Adewuyi ואפאו הדגימו את החמצון המוצלח של דיסולפיד פחמן (CS2) של כור אצווה סונוכימי תחת sonication בתדר של 20 kHz ו 20 ° C. הסרת CS2 מהפתרון מימי גדל באופן משמעותי עם עלייה בעוצמת אולטרסאונד. עוצמה גבוהה יותר הביאה לעלייה במשרעת האקוסטית, מה שגורם ל cavitation אינטנסיבי יותר. החמצון הסונוכימי של CS2 לגופרתית ממשיך בעיקר באמצעות חמצון על ידי רדיקל •OH ו- H2O2 המיוצר מתגובות רקומבינציה שלה. בנוסף, ערכי EA הנמוכים (נמוכים מ-42 קילו-ג'יי/מול) בטווח הטמפרטורה הנמוכה והגבוהה במחקר זה מצביעים על כך שתהליכי הובלה מבוקרי דיפוזיה מכתיבות את התגובה הכוללת. במהלך cavitation קולי, פירוק אדי מים נוכח בחללים כדי לייצר H• ו • OH רדיקלים במהלך שלב הדחיסה כבר נחקר היטב. ה-•OH הקיצוני הוא חמצון כימי רב עוצמה ויעיל הן בשלב הגז והן בשלב הנוזלי, ותגובותיו עם מצעים אנאורגניים ואורגניים קרובות קרובות ליד קצב בקרת הדיפוזיה. sonolysis של מים כדי לייצר H2O2 וגז מימן באמצעות רדיקלים הידרוקסיל אטומי מימן ידועה ומתרחשת בנוכחות כל גז, O2, או גזים טהורים (למשל, Ar). התוצאות מצביעות על כך שהזמינות והשיעורים היחסיים של דיפוזיה של רדיקלים חופשיים (למשל, •OH) לאזור התגובה הבין-דתית קובעים את הצעד המגביל את הקצב ואת הסדר הכולל של התגובה. בסך הכל, sonochemical משופר חמצון השפלה היא שיטה יעילה להסרת דיסולפיד פחמן.
(Adewuyi ו- Appaw, 2002)

בקשת מידע





השפלת צבע דמוית פנטון אולטרה סאונד

הקולחים מתעשיות המשתמשות בצבעים בייצורם הם בעיה סביבתית, הדורשת תהליך יעיל על מנת לתקן את מי השפכים. תגובות פנטון חמצוניות נמצאות בשימוש נרחב לטיפול בתהליכי צבע, בעוד תהליכי סונו-פנטון משופרים מקבלים תשומת לב הולכת וגוברת בשל יעילותו המשופרת וידידותיותה הסביבתית.

תגובת סונו-פנטון להשפלה של צבע אדום 120 מגיב

Ultrasonicator UP100H in the experiments for red dye degradation via sono-Fenton reaction.השפלה של צבע אדום 120 תגובתי (RR-120) במים סינתטיים נחקרה. שני תהליכים נחשבו: סונו-פנטון הומוגני עם ברזל (II) סולפט והטרוגני סונו-פנטון עם גותיט וגותיט סינתטיים שהופקדו על חול סיליקה וקלציט (זרזים מותאמים GS (גותיט שהופקד על חול סיליקה) ו- GC (גותיט שהופקד על חול קלציט), בהתאמה). ב 60 דקות של תגובה, תהליך סונו-פנטון הומוגני אפשר השפלה של 98.10 %, לעומת 96.07 % עבור תהליך סונו-פנטון הטרוגניים עם גותיט ב pH 3.0. הסרת RR-120 גדל כאשר זרזים שונה שימשו במקום גותיט חשוף. ביקוש לחמצן כימי (COD) ומדידות פחמן אורגני כולל (TOC) הראו כי הסרת ה- TOC וה- COD הגבוהה ביותר הושגו בתהליך סונו-פנטון הומוגני. מדידות ביקוש חמצן ביוכימי (BOD) אפשרו למצוא כי הערך הגבוה ביותר של BOD / COD הושג עם תהליך סונו-פנטון הטרוגניים (0.88±0.04 עם הזרז שונה GC), המוכיח כי מתכלה של תרכובות אורגניות שיורית השתפר להפליא.
(cf. Garófalo-Villalta ואח' 2020)
התמונה משמאל מציגה את אולטראסאונדטור UP100H משמש בניסויים להשפלת צבע אדום באמצעות תגובת סונו-פנטון. (מחקר ותמונה: ©גרופלו-ויללטה ואח', 2020.)

השפלה הטרוגנית סונו-פנטון של אזו צבע RO107

Ultrasonication promotes Fenton reactions resulting in higher radical formation. Thereby, higher oxidation and improved conversion rates are obtained. Jaafarzadeh ואח ' (2018) הדגים את ההסרה המוצלחת של azo dye תגובתי כתום 107 (RO107) באמצעות סונו-פנטון כמו תהליך השפלה באמצעות מגנטיט (Fe3O4) חלקיקים (MNP) כזרז. במחקר שלהם, הם השתמשו ב הילדשר UP400S ultrasonicator מצויד sonotrode 7mm ב 50% מחזור החובה (1 s on/1 s off) כדי ליצור cavitation אקוסטי על מנת להשיג את היווצרות רדיקלית הרצויה. חלקיקי מגנטיט לתפקד כמו זרז דמוי peroxidase, ולכן עלייה במינון הזרז מספק אתרי ברזל פעילים יותר, אשר בתורו מאיץ את הפירוק של H2O2 המוביל לייצור של אוה תגובתי OH•.
תוצאות: הסרה מלאה של צבע אזו הושג ב 0.8 g / L MPNs, pH = 5, 10 mM H2O2 ריכוז, 300 W / L כוח קולי וזמן תגובה 25 דקות. זה אולטרה סאונד סונו-פנטון כמו מערכת תגובה הוערך גם עבור שפכי טקסטיל אמיתיים. התוצאות הראו כי ביקוש חמצן כימי (COD) הופחת מ 2360 מ"ג / ליטר ל 489.5 מ"ג / ליטר במהלך זמן תגובה של 180 דקות. יתר על כן, ניתוח עלויות נערך גם על ארה"ב / Fe3O4 / H2O2. לבסוף, אולטרה סאונד / Fe3O4 / H2O2 הראה יעילות גבוהה דה-צבע וטיפול בשפכים צבעוניים.
עלייה בכוח הקולי הובילה לשיפור תגובתיות ושטח הפנים של חלקיקי מגנטיט, אשר הקל על קצב הטרנספורמציה של 'Fe3+ ל- 'Fe2+. 'Fe2+ שנוצר זירז תגובת H2O2 על מנת לייצר רדיקלים הידרוקסיל. כתוצאה מכך, הגידול של כוח קולי הוכח כדי לשפר את הביצועים של תהליך US / MNPs / H2O2 על ידי האצת קצב decolorization בתוך פרק זמן מגע קצר.
מחברי המחקר מציינים כי כוח קולי הוא אחד הגורמים החיוניים ביותר המשפיעים על שיעור ההשפלה של צבע RO107 במערכת דמוית פנטון הטרוגנית.
למידע נוסף על סינתזת מגנטיט יעילה מאוד באמצעות sonication!
(cf. 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 השפלה בשילובים שונים ב- pH של 5, מינון MNPs של 0.8 גרם / ליטר, ריכוז H2O2 של 10 mM, ריכוז RO107 של 50 מ"ג / ליטר, כוח קולי של 300 W וזמן תגובה של 30 דקות.
מחקר ותמונתו: ©ג'אפרזאדה ואח', 2018.

ultrasonicators הכבדות

Hielscher אולטרסוניקה מתכננת, מייצרת ומפיצה מעבדים קוליים בעלי ביצועים גבוהים וכורים ליישומים כבדים כגון תהליכי חמצון מתקדמים (AOP), תגובת פנטון, כמו גם סונוכימיים אחרים, סונו-פוטו-כימי, ותגובות סונו-אלקטרו-כימיות. Ultrasonicators, בדיקות קוליות (sonotrodes), תאי זרימה וכורים זמינים בכל גודל – מציוד בדיקת מעבדה קומפקטי לכורים סונוכימיים בקנה מידה גדול. Hielscher ultrasonicators זמינים שיעורי כוח רבים ממכשירי מעבדה וספסל העליון למערכות תעשייתיות המסוגלים לעבד כמה טונות לשעה.

בקרת משרעת מדויקת

Ultrasonic reactor with 4000 watts ultrasonicator for processing spent nuclear fuels and radioactive wasteמשרעת היא אחד הפרמטרים החשובים ביותר תהליך המשפיע על התוצאות של כל תהליך קולי. התאמה מדויקת של משרעת קולית מאפשר להפעיל אולטראסאונדטורים Hielscher ב משרעת נמוכה עד גבוהה מאוד כדי לכוונן את המשרעת בדיוק לתנאי התהליך הקולי הנדרשים של יישומים כגון פיזור, מיצוי סונוכימיה.
בחירת גודל sonotrode הנכון ושימוש אופציונלי קרן האצה עבור תוספת להגדיל או להקטין של משרעת מאפשר להגדיר מערכת קולית אידיאלית עבור יישום מסוים. באמצעות בדיקה / sonotrode עם שטח פנים קדמי גדול יותר יפזור את האנרגיה הקולית על שטח גדול משרעת נמוכה יותר, בעוד sonotrode עם שטח פנים קדמי קטן יותר יכול ליצור משרעת גבוהה יותר יצירת נקודה חמה cavitational ממוקד יותר.

Hielscher אולטרסוניקה מייצרת מערכות קוליות ביצועים גבוהים של חוסן גבוה מאוד ומסוגל לספק גלי אולטרסאונד אינטנסיביים ביישומים כבדים בתנאים תובעניים. כל מעבדי הקול נבנה כדי לספק כוח מלא בפעולה 24/7. סונוטרודים מיוחדים מאפשרים תהליכי sonication בסביבות בטמפרטורה גבוהה.

היתרונות של כורים סונו כימיים Hielscher

  • אצווה וכורים מוטבעים
  • כיתה תעשייתית
  • פעולת 24/7/365 תחת עומס מלא
  • עבור כל אמצעי אחסון וקצב זרימה
  • עיצובים שונים של כלי כור
  • מבוקר טמפרטורה
  • ניתן ללחץ
  • קל לנקות
  • קל להתקנה
  • בטוח לתפעול
  • חוסן + תחזוקה נמוכה
  • אוטומטי אופציונלי

הטבלה להלן נותן לך אינדיקציה של יכולת עיבוד משוער של ultrasonicators שלנו:

נפח תצווה קצב זרימה התקנים מומלצים
1 עד 500mL 10 עד 200mL / min מעלהay
10 עד 2000mL 20 עד 400mL / min Uf200 ः t, UP400St
0.1 ל 20L 0.2 ל 4 ליטר / דקה UIP2000hdT
10 עד 100 ליטר 2 עד 10L / min UIP4000hdT
N.A. 10 עד 100L / min UIP16000
N.A. יותר גדול אשכול UIP16000

תיצור איתנו קשר! / שאל אותנו!

בקש מידע נוסף

אנא השתמש בטופס שלהלן כדי לבקש מידע נוסף אודות מעבדים אולטרה סאונד, יישומים ומחיר. נשמח לדון בתהליך שלך איתך ולהציע לך מערכת אולטרה סאונד לפגישה הדרישות שלך!









הינכם מתבקשים לשים לב מדיניות פרטיות.


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

הגדרת אצווה סונוכימית עם אולטרה סאונדטור UIP1000hdT (1000 וואט, 20kHz) לתגובות סונו-פנטון.


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

Hielscher אולטרסוניקה מייצרת הומוגניזרים אולטראסוניות ביצועים גבוהים עבור ערבוב יישומים, פיזור, אמולסיה וחילוץ על מעבדה, טייס בקנה מידה תעשייתי.



ספרות/הפניות


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 אולטרסוניקה מייצרת homogenizers קולי ביצועים גבוהים מ מַעבָּדָה ל גודל תעשייתי.


(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));