Sonication verbessert Fenton Reaktiounen

Fenton Reaktiounen baséieren op der Generatioun vu fräie Radikale wéi Hydroxyl •OH Radikal a Waasserstoffperoxid (H)2O2). D'Fenton Reaktioun kann wesentlech verstäerkt ginn wann se mat Ultraschall kombinéiert ginn. Déi einfach, awer héich efficace Kombinatioun vu Fenton Reaktioun mat Kraaft-Ultraschall ass gezeechent datt d'gewënschte Radikalbildung drastesch verbessert an doduerch verstäerkt Effekter veraarbecht.

Wéi verbessert Power Ultraschall Fenton Reaktiounen?

Ultrasonic cavitation at Hielschers UIP1000hdT (1kW) ultrasonicatorWann High-Power / High-Performance Ultrasonication a Flëssegkeete wéi Waasser gekoppelt ass, kann de Phänomen vun der akustescher Kavitatioun observéiert ginn. Am kavitationalen Hotspot entstinn Minutt Vakuumblasen, a wuessen iwwer e puer Héichdrock- / Nidderdrockzyklen verursaacht duerch d'Muecht Ultraschallwellen. Zu deem Zäitpunkt, wann d'Vakuumblase net méi Energie absorbéiere kann, fällt d'Void gewalteg wärend engem Héichdrock (Kompressioun) Zyklus. Dës Bubble-Implosioun generéiert aussergewéinlech extrem Konditiounen, wou Temperaturen esou héich wéi 5000 K, Drock esou héich wéi 100 MPa, a ganz héich Temperatur- an Drockdifferenzen optrieden. Déi platzen Kavitatiounsblasen generéieren och High-Speed-Flësseg-Mikrojets mat ganz intensiven Schéierkraaft (sonomechanesch Effekter) souwéi fräi Radikal Arten wéi OH Radikale wéinst der Hydrolyse vum Waasser (sonochemeschen Effekt). De sonochemeschen Effekt vun der fräier Radikalbildung ass de wichtegste Bäitrag fir ultraschall verstäerkt Fenton Reaktiounen, wärend déi sonomechanisch Effekter vun der Agitatioun d'Masstransfer verbesseren, wat d'chemesch Konversiounsraten verbessert.
(D'Bild lénks weist akustesch Kavitatioun generéiert an der Sonotrode vum Ultraschall UIP1000hd. Rout Luucht vun ënnen gëtt fir eng verbessert Visibilitéit benotzt)

Informatiounen ufroen




Notéiert eis Privatsphär Politik.


Ultrasonication improves oxidative Fenton reactions.

Industriell Ultraschall Inline Reaktor fir grouss Skala Sono-Fenton Reaktiounen.

Exemplaresch Fallstudien fir Sonchemesch verstäerkte Fenton Reaktiounen

Déi positiv Auswierkunge vum Kraaft-Ultraschall op Fenton-Reaktiounen goufe wäit an der Fuerschung, Pilot an industriellen Astellunge studéiert fir verschidden Uwendungen wéi chemesch Degradatioun, Dekontaminatioun an Zersetzung. D'Fenton a Sono-Fenton Reaktioun baséiert op der Waasserstoffperoxid Zersetzung mat engem Eisenkatalysator, wat zu der Bildung vun héich reaktiven Hydroxylradikale resultéiert.
Fräi Radikale wéi Hydroxyl (•OH) Radikale ginn dacks bewosst a Prozesser generéiert fir d'Oxidatiounsreaktiounen ze verstäerken, zB fir Pollutanten wéi organesch Verbindungen am Ofwaasser ze degradéieren. Zënter Kraaft-Ultraschall ass eng Hëllefsquell fir fräi Radikalbildung a Fenton-Typ Reaktiounen, huet d'Sonicatioun a Kombinatioun mat Fenton-Reaktiounen d'Verschmotzungsraten verstäerkt fir d'Verschmotzung, geféierlech Verbindungen wéi och Cellulosematerialien ze degradéieren. Dëst bedeit datt eng ultraschall verstäerkt Fenton-Reaktioun, déi sougenannt Sono-Fenton-Reaktioun, d'Hydroxylradikalproduktioun verbesseren kann, wat d'Fenton-Reaktioun wesentlech méi effizient mécht.

Sonokatalytesch-Fenton Reaktioun fir d'Erhéijung vun der OH Radikal Generatioun

Ninomiya et al. (2013) beweisen erfollegräich datt eng sonokatalytesch verbessert Fenton Reaktioun – benotzt Ultraschall a Kombinatioun mat Titandioxid (TiO2) als Katalysator – weist eng wesentlech verstäerkte Hydroxyl (•OH) Radikalgeneratioun. D'Applikatioun vum High-Performance Ultraschall erlaabt e fortgeschratt Oxidatiounsprozess (AOP) ze initiéieren. Wärend sonokatalytesch Reaktioun mat TiO2 Partikelen op d'Degradatioun vu verschiddene Chemikalien applizéiert goufen, huet d'Fuerschungsteam vun Ninomiya déi effizient generéiert •OH Radikale benotzt fir Lignin (e komplexen organesche Polymer an Zellmaueren vun der Planz) als Virbehandlung vu lignocellulosescht Material fir eng erliichtert spéider enzymatesch Hydrolyse.
D'Resultater weisen datt eng sonokatalytesch Fenton-Reaktioun mat TiO2 als Sonokatalysator net nëmmen d'Degradatioun vu Lignin verbessert, awer och eng effizient Virbehandlung vun der lignocellulosescher Biomass ass fir déi spéider enzymatesch Saccharifikatioun ze verbesseren.
Prozedur: Fir d'sonocatalytic-Fenton Reaktioun, souwuel TiO2 Partikel (2 g / L) an Fenton reagent (dh H2O2 (100 mM) an FeSO4 · 7H2O (1 mM)) goufen zu der Prouf Léisung oder Suspensioun dobäi. Fir déi sonokatalytesch-Fenton Reaktioun gouf d'Proufsuspension am Reaktiounsbehälter fir 180 min mat der Sondetyp Ultraschallprozessor UP200S (200W, 24kHz) mat sonotrode S14 bei enger Ultraschallkraaft vun 35 W. D'Reaktiounsschëff gouf an engem Waasserbad gesat, deen eng Temperatur vun 25 ° C mat engem Ofkillungszirkulatioun behalen. D'Ultraschall gouf am Däischteren duerchgefouert fir all Liichtinduzéiert Effekter ze vermeiden.
Effekt: Dës synergistesch Verbesserung vun der OH radikaler Generatioun wärend der sonokatalytescher Fenton Reaktioun gëtt un der Fe3+ zougeschriwwen, geformt duerch Fenton Reaktioun, déi op Fe2+ induzéiert gëtt duerch d'Reaktiounskupplung mat der sonokatalytescher Reaktioun.
Resultater: Fir déi sono-katalytesch Fenton Reaktioun gouf d'DHBA Konzentratioun synergistesch op 378 μM erhéicht, während d'Fenton Reaktioun ouni Ultraschall an TiO2 nëmmen d'DHBA Konzentratioun vun 115 μM erreecht huet. D'Lignin Degradatioun vun Kenaf Biomass ënner Fenton Reaktioun erreecht nëmmen eng Lignin Degradatioun Verhältnis, déi linear erop bis 120 min mat kD = 0,26 min-1, Erréchen 49,9% bei 180 min.; wärend mat sonokatalytescher-Fenton Reaktioun, ass de Lignin-Degradatiounsverhältnis linear bis zu 60 min eropgaang mat kD = 0.57 min-1, erreecht 60.0% bei 180 min.

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

Scannen Elektronenmikrographen (SEM) vu Kenaf Biomass (A) onbehandelt Kontroll, virbehandelt mat (B) sonokatalytesch (US/TiO2), (C) Fenton (H2O2/Fe2+), an (D) sonokatalytesch-Fenton (US/TiO2 + H2O2) /Fe2+) Reaktiounen. Virbehandlungszäit war 360 min. Baren representéieren 10 μm.
(Bild a Studie: ©Ninomiya et al., 2013)

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

Sono-Fenton Reaktiounen kënnen a Batch- an Inline Reaktor-Setups lafen. D'Bild weist de Ultraschallprozessor UIP1000hdT (1kW, 20kHz) an enger 25 Liter Partie.

Informatiounen ufroen




Notéiert eis Privatsphär Politik.


Naphtalen Degradatioun iwwer Sonochemical Fenton

den héchste Prozentsaz vun naphthalene Degradatioun war op der Kräizung vun der héchster (600 MG L-1 Wasserstoff Peroxid Konzentratioun) an déi ënnescht (200 MG kg1 naphthalene Konzentratioun) Niveau vun béide Facteure fir all Ultraschall Bestrahlungsintensitéiten applizéiert erreecht. Et huet zu 78%, 94%, an 97% vun der Naphthalen-Degradatiounseffizienz gefouert wann d'Sonicatioun bei 100, 200 a 400 W respektiv applizéiert gouf. An hirer komparativer Studie hunn d'Fuerscher d'Hielscher Ultraschaller benotzt UP100H, An UP200St, an UP400St. Déi bedeitend Erhéijung vun der Degradatiounseffizienz gouf zum Synergismus vu béiden oxidéierende Quellen (Ultrasonikatioun a Waasserstoffperoxid) zougeschriwwen, déi an d'erhéite Uewerfläch vu Fe-Oxiden duerch applizéiert Ultraschall an déi méi effizient Produktioun vu Radikalen iwwersat ginn. Déi optimal Wäerter (600 mg L-1 Waasserstoffperoxid an 200 mg kg1 Naphthalen Konzentratioune bei 200 an 400 W) weisen bis zu enger maximaler 97% Reduktioun vun der Naphthalenkonzentratioun am Buedem no 2 Stonnen Behandlung.
(cf. Virkutyte et al., 2009)

Ultrasonic soil remediation via Sono-Fenton reaction.

SEM–EDS Mikrogramm vun a) Elementarkartéierung a b) Buedem virun an c) no Ultraschallbestralungsbehandlung
(Bild a Studie: ©Virkutyte et al., 2009)

Sonochemical Carbon Disulfide Degradatioun

Ultrasonic batch reactor for Sono-Fenton reactions.Adewuyi an Appaw bewisen déi erfollegräich Oxidatioun vu Kuelestoffdisulfid (CS2) an engem sonochemesche Batchreaktor ënner Sonikatioun bei enger Frequenz vun 20 kHz an 20 ° C. D'Entfernung vu CS2 aus der wässerlecher Léisung ass wesentlech eropgaang mat enger Erhéijung vun der Ultraschallintensitéit. Méi héich Intensitéit huet zu enger Erhéijung vun der akustescher Amplitude gefouert, wat zu enger méi intensiver Kavitatioun resultéiert. Déi sonochemesch Oxidatioun vu CS2 zu Sulfat geet haaptsächlech duerch d'Oxidatioun vum •OH Radikal an H2O2 aus senge Rekombinatiounsreaktiounen aus. Zousätzlech, déi niddreg EA Wäerter (méi niddereg wéi 42 kJ / mol) souwuel am niddereg- an héich-Temperatur Beräich an dëser Etude proposéiere datt diffusion-kontrolléiert haten Transport Prozesser d'Gesamtreaktioun diktéieren. Wärend der Ultraschallkavitatioun ass d'Zersetzung vum Waasserdamp, deen an de Huelraim präsent ass, fir H• an •OH Radikale während der Kompressiounsphase ze produzéieren scho gutt studéiert. Den •OH Radikal ass e mächtegen an effiziente chemeschen Oxidant an der Gas- a Flëssphase, a seng Reaktioune mat anorganeschen an organesche Substrate sinn dacks no bei der Diffusiounskontrolléierter Rate. D'Sonolyse vu Waasser fir H2O2 a Waasserstoffgas iwwer Hydroxylradikale a Waasserstoffatome ze produzéieren ass bekannt a geschitt a Präsenz vun all Gas, O2 oder pure Gasen (zB Ar). D'Resultater suggeréieren datt d'Disponibilitéit an d'relative Tariffer vun der Diffusioun vu fräie Radikale (zB • OH) an d'Interfacial Reaktiounszone den Taux limitéierende Schrëtt an d'Gesamtuerdnung vun der Reaktioun bestëmmen. Allgemeng ass sonochemesch verstäerkt oxidativ Degradatioun eng effektiv Method fir Kuelestoffdisulfid Entfernung.
(Adewuyi and Appaw, 2002)

Informatiounen ufroen




Notéiert eis Privatsphär Politik.


Ultraschall Fenton-ähnlech Dye Degradatioun

D'Ofwaasser aus Industrien, déi Faarfstoffer an hirer Produktioun benotzen, sinn en Ëmweltproblem, deen en effiziente Prozess erfuerdert fir d'Ofwaasser ze sanéieren. Oxidativ Fenton Reaktioune gi wäit benotzt fir Faarfeffluenten ze behandelen, wärend verbessert Sono-Fenton Prozesser ëmmer méi Opmierksamkeet kréien wéinst senger verstäerkter Effizienz a senger Ëmweltfrëndlechkeet.

Sono-Fenton Reaktioun fir Degradatioun vun Reaktiv Red 120 Dye

Ultrasonicator UP100H in the experiments for red dye degradation via sono-Fenton reaction.D'Degradatioun vum Reactive Red 120 Faarfstoff (RR-120) an syntheteschen Waasser gouf studéiert. Zwee Prozesser goufen considéréiert: homogen Sono-Fenton mat Eisen (II) Sulfat an heterogen Sono-Fenton mat syntheteschen Goethit a Goethit op Silica a Kalzitsand deposéiert (modifizéiert Katalysatoren GS (Goethit op Silica Sand deposéiert) a GC (Goethit op Kalzitsand deposéiert) ), respektiv). A 60 min Reaktioun huet den homogene Sono-Fenton Prozess eng Degradatioun vun 98,10% erlaabt, am Géigesaz zu 96,07% fir den heterogen Sono-Fenton Prozess mat Goethit bei pH 3,0. D'Entfernung vum RR-120 ass eropgaang wann déi modifizéiert Katalysatoren amplaz vu bloe Goethite benotzt goufen. Chemesch Oxygen Demand (COD) a Total Organic Carbon (TOC) Miessunge weisen datt déi héchst TOC an COD Entfernunge mam homogene Sono-Fenton Prozess erreecht goufen. Biochemesch Oxygen Demand (BOD) Miessunge erlaabt ze fannen datt den héchste Wäert vu BOD / COD mat engem heterogenen Sono-Fenton Prozess erreecht gouf (0,88 ± 0,04 mam modifizéierten Katalysator GC), wat beweist datt d'biologesch Ofbaubarkeet vun de Reschtorganesche Verbindungen bemierkenswäert verbessert gouf. .
(cf. Garófalo-Villalta et al. 2020)
D'Bild lénks weist de Ultraschall UP100H benotzt an den Experimenter fir roude Faarfdegradatioun iwwer Sono-Fenton Reaktioun.(Studie a Bild: ©Garófalo-Villalta et al., 2020.)

Heterogene Sono-Fenton Degradatioun vum Azofaarf RO107

Ultrasonication promotes Fenton reactions resulting in higher radical formation. Thereby, higher oxidation and improved conversion rates are obtained. Jaafarzadeh et al. (2018) bewisen déi erfollegräich Entfernung vun Azofaarf Reactive Orange 107 (RO107) iwwer sono-Fenton wéi Degradatiounsprozess mat Magnetit (Fe3O4) Nanopartikel (MNP) als Katalysator. An hirer Etude hunn se d' Hielscher UP400S Ultrasonicator equipéiert mat 7mm sonotrode op 50% Flicht Zyklus (1 s op / 1 s ugefaangen) akustesch cavitation ze generéieren fir déi gewënschte radikal Formatioun ze kréien. D'Magnet-Nanopartikel funktionnéieren als Peroxidase-ähnlechen Katalysator, dofir gëtt eng Erhéijung vun der Katalysatordoséierung méi aktiv Eisenplazen, déi am Tour d'Zersetzung vun H2O2 beschleunegen, wat zu der Produktioun vu reaktiven OH• féiert.
Resultat: Komplett Entfernung vun Azo-Faarfstoff gouf bei 0,8 g /L MPNs, pH = 5, 10 mM H2O2 Konzentratioun, 300 W / L Ultraschallkraaft an 25 min Reaktiounszäit kritt. Dësen Ultraschall Sono-Fenton-ähnlechen Reaktiounssystem gouf och fir echt Textilofwaasser bewäert. D'Resultater weisen datt d'chemesch Sauerstoffbedarf (COD) vun 2360 mg / L op 489,5 mg / L während enger 180 min Reaktiounszäit reduzéiert gouf. Ausserdeem gouf d'Käschteanalyse och op den US / Fe3O4 / H2O2 gemaach. Endlech huet Ultraschall / Fe3O4 / H2O2 héich Effizienz bei der Entfärbung an der Behandlung vu faarwege Ofwaasser gewisen.
Eng Erhéijung vun der Ultraschallkraaft huet zu enger Erhéijung vun der Reaktivitéit an der Uewerfläch vun de magnetit-Nanopartikelen gefouert, wat d'Transformatiounsquote vun `Fe3+ op `Fe2+ erliichtert huet. Den als generéierten `Fe2+ huet eng H2O2 Reaktioun katalyséiert fir Hydroxylradikale ze produzéieren. Als Resultat gouf d'Erhéijung vun der Ultraschallkraaft gewisen fir d'Performance vum US / MNPs / H2O2-Prozess ze verbesseren andeems d'Entfärungsquote bannent enger kuerzer Kontaktzäit beschleunegt.
D'Autoren vun der Studie bemierken datt d'Ultraschallkraaft ee vun de wesentlechste Faktoren ass, déi op d'Degradatiounsquote vum RO107 Faarfstoff am heterogenen Fenton-ähnlechen System beaflossen.
Léiert méi iwwer héich effizient Magnetitsynthese mat Sonikatioun!
(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 Degradatioun a verschiddene Kombinatioune bei pH vu 5, MNPs Doséierung vun 0,8 g / L, H2O2 Konzentratioun vun 10 mM, RO107 Konzentratioun vu 50 mg / L, Ultraschallkraaft vun 300 W an Reaktiounszäit vun 30 min.
Etude a Bild: ©Jaafarzadeh et al., 2018.

heechen Ultraschall

Hielscher Ultrasonics designt, fabrizéiert a verdeelt High-Performance Ultrasonic Prozessoren a Reaktoren fir schwéier Applikatiounen wéi fortgeschratt oxidativ Prozesser (AOP), Fenton Reaktioun, souwéi aner sonochemesch, sono-fotochemesch a sono-elektrochemesch Reaktiounen . Ultrasonicatoren, Ultraschallsonden (Sonotroden), Flowzellen a Reaktoren sinn an all Gréisst verfügbar – vu kompakt Laboratoire Testausrüstung bis grouss sonochemesch Reaktoren. Hielscher Ultraschaller si verfügbar a vill Kraaftklassen vu Laboratoire a Bench-Top Apparater bis industriell Systemer déi fäeg sinn e puer Tonnen pro Stonn ze veraarbechten.

Präzis Amplitude Kontroll

Ultrasonic reactor with 4000 watts ultrasonicator for processing spent nuclear fuels and radioactive wasteD'Amplitude ass ee vun de wichtegste Prozessparameter, déi d'Resultater vun all Ultraschallprozess beaflossen. Genau Upassung vun der Ultraschallamplitude erlaabt Hielscher Ultraschaller bei nidderegen bis ganz héijen Amplituden ze bedreiwen an d'Amplitude genau un déi erfuerderlech Ultraschallprozessbedéngungen vun Uwendungen wéi Dispersioun, Extraktioun a Sonochemie ze feinjustéieren.
Wielt déi richteg Sonotrode Gréisst a benotzt optional e Booster Horn fir eng zousätzlech Erhéijung oder Ofsenkung vun der Amplitude erlaabt en ideale Ultraschallsystem fir eng spezifesch Applikatioun opzestellen. Mat enger Sonotrode / Sonotrode mat enger méi grousser Frontfläche verbreet d'Ultraschallenergie iwwer e grousst Gebitt an eng méi niddereg Amplitude, wärend eng Sonotrode mat enger méi klenger Frontfläche méi héich Amplituden erstellen kann e méi fokusséierte kavitationalen Hotspot kreéieren.

Hielscher Ultrasonics fabrizéiert High-Performance Ultrasonic Systemer vu ganz héijer Robustheet a fäeg fir intensiv Ultraschallwellen a schwéiere Applikatiounen ënner erfuerderleche Konditiounen ze liwweren. All Ultraschallprozessoren si gebaut fir voll Kraaft an 24/7 Operatioun ze liwweren. Besonnesch Sonotroden erlaaben Sonikatiounsprozesser an héijen Temperaturen Ëmfeld.

Virdeeler vun Hielscher Chemesch Sono-Reaktoren

  • Batch an Inline Reaktoren
  • Industriebegriff
  • 24/7/365 Operatioun ënner voller Laascht
  • fir all Volumen a Flowrate
  • verschidde Reaktergefässdesignen
  • temperaturkontrolléiert
  • dréckbar
  • einfach ze botzen
  • einfach ze installéieren
  • sécher ze bedreiwen
  • Robustheet + niddereg Ënnerhalt
  • optional automatiséiert

D'Tabellner ënnert Iech en Indikatioun vun der ongeféieren Veraarbechtkapazitéit vun eisem Ultraschall:

Konte gefouert QShortcut Duerchflossrate recommandéiert Comments
1 bis 500mL 10 bis 200mL / min UP100H
10 bis 2000mL 20 bis 400mL / min UP200Ht, An UP400St
0.1 bis 20L 0.2 bis 4L / min UIP2000hdT
10 bis 100L 2 bis 10L / min UIP4000hdT
na 10 bis 100L / min UIP16000
na méi grouss Stärekoup vun UIP16000

Kontaktéiert eis! / Frot eis!

Frot méi Informatiounen

W.e.g. benotzt d'Form hei ënnen fir zousätzlech Informatiounen iwwer Ultrasonic Prozessoren, Uwendungen a Präis ze froen. Mir freeën eis Äre Prozess mat Iech ze diskutéieren an Iech en Ultrasonic System unzebidden, deen Är Ufuerderungen entsprécht!










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

Sonochemical Batch Setup mat der Ultraschall UIP1000hdT (1000 Watt, 20kHz) fir sono-Fenton Reaktioune.


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

Hielscher Ultrasonics fabrizéiert performant Ultraschall-Homogeniséierer fir Uwendungen, Dispersioun, Emulgatioun an Extraktioun am Labo, Pilot an industrieller Skala ze vermëschen.



Literatur / Referenzen


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 fabrizéiert performant Ultraschall Homogeniséierer aus Labo ze industriell Gréisst.


(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));