Ultraskaņas apstrāde uzlabo Fentona reakcijas

Fenton reakcijas ir balstītas uz brīvo radikāļu, piemēram, hidroksil•OH radikālā un ūdeņraža peroksīda (H2O2). Fenton reakciju var ievērojami pastiprināt, ja to apvieno ar ultrasonication. Ir pierādīts, ka vienkārša, bet ļoti efektīva Fenton reakcijas kombinācija ar jaudas ultraskaņu krasi uzlabo vēlamo radikālo veidošanos un tādējādi turpina pastiprināt efektus.

Kā Power Ultraskaņa uzlabo Fenton reakcijas?

Ultraskaņas kavitācija Hielschers UIP1000hdT (1kW) ultrasonikatorāJa lieljaudas / augstas veiktspējas ultrasonication tiek savienots šķidrumos, piemēram, ūdenī, var novērot akustiskās kavitācijas fenomenu. Kavitācijas karstajā punktā rodas minūtes vakuuma burbuļi un aug vairākos augstspiediena / zema spiediena ciklos, ko izraisa jaudas ultraskaņas viļņi. Brīdī, kad vakuuma burbulis nespēj absorbēt vairāk enerģijas, tukšums spēcīgi sabrūk augsta spiediena (kompresijas) cikla laikā. Šis burbuļu sabrukums rada ārkārtīgi ekstremālus apstākļus, kad temperatūra ir pat 5000 K, spiediens, kas pārsniedz 100 MPa, un rodas ļoti augstas temperatūras un spiediena atšķirības. Plīstoši KAVITĀCIJAS burbuļi rada arī ātrgaitas šķidruma mikroreaktīvās lidmašīnas ar ļoti intensīviem bīdes spēkiem (sonomechanical efekti), kā arī brīvo radikāļu sugas, piemēram, OH radikāļus ūdens hidrolīzes dēļ (sonoķīmiskā iedarbība). Brīvo radikāļu veidošanās sonoķīmiskā iedarbība ir galvenais ultrasoniski intensificēto Fenton reakciju veicinātājs, bet uzbudinājuma sonomechanical iedarbība uzlabo masas pārnesi, kas uzlabo ķīmisko konversijas līmeni.
(Kreisajā attēlā redzama akustiskā kavitācija, kas rodas ultrasonikators UIP1000hd. Lai uzlabotu redzamību, tiek izmantota sarkana gaisma no apakšas)

Informācijas pieprasījums




Ņemiet vērā, ka mūsu Privātuma politika.


Ultrasonication uzlabo oksidatīvās Fenton reakcijas.

Rūpnieciskais ultraskaņas inline reaktors liela mēroga sono-Fenton reakcijām.

Priekšzīmīgi gadījumu pētījumi sonķīmiski uzlabotām fentona reakcijām

Jaudas ultraskaņas pozitīvā ietekme uz Fenton reakcijām ir plaši pētīta pētniecībā, izmēģinājuma un rūpnieciskajā vidē dažādiem lietojumiem, piemēram, ķīmiskajai degradācijai, dekontaminācijai un sadalīšanās. Fentona un sono-Fentona reakcija ir balstīta uz ūdeņraža peroksīda sadalīšanos, izmantojot dzelzs katalizatoru, kā rezultātā veidojas ļoti reaktīvi hidroksilradikāļi.
Brīvos radikāļus, piemēram, hidroksilradi (•OH) radikāļus, bieži vien mērķtiecīgi rada procesos, lai pastiprinātu oksidācijas reakcijas, piemēram, lai noārdētu piesārņotājus, piemēram, organiskos savienojumus notekūdeņos. Tā kā jaudas ultraskaņa ir papildu brīvo radikāļu veidošanās avots Fentona tipa reakcijās, ultraskaņas apstrāde kombinācijā ar Fenton reakcijām uzlaboja piesārņotāju noārdīšanās ātrumu, lai degradētu piesārņotājus, bīstamus savienojumus, kā arī celulozes materiālus. Tas nozīmē, ka ultrasoniski pastiprināta Fenton reakcija, tā sauktā sono-Fenton reakcija, var uzlabot hidroksilradikāla ražošanu, padarot Fenton reakciju ievērojami efektīvāku.

Sono katalītiskā–Fentona reakcija uzlabo OH radikālo paaudzi

Ninomiya et al. (2013) veiksmīgi parāda, ka sono katalītiski uzlabota Fentona reakcija – izmantojot ultrasonication kombinācijā ar titāna dioksīdu (TiO2) kā katalizatoru – ir ievērojami uzlabota hidroksils (•OH) radikālā paaudze. Augstas veiktspējas ultraskaņas pielietošana ļāva uzsākt uzlabotu oksidācijas procesu (AOP). Lai gan dažādu ķīmisko vielu noārdīšanai tika izmantota sono katalītiskā reakcija, izmantojot TiO2 daļiņas, Ninomiya pētnieku grupa izmantoja efektīvi radītos •OH radikāļus lignīna (kompleksa organiskā polimēra augu šūnu sienās) noārdīšanai kā lignocelulozā materiāla pirmapstrādi, lai atvieglotu turpmāko fermentatīvo hidrolīzi.
Rezultāti liecina, ka sono katalītiskā Fentona reakcija, izmantojot TiO2 kā sonocatalyst, uzlabo ne tikai lignīna noārdīšanos, bet arī ir efektīva lignocelulozes biomasas pirmatnējā reakcija, lai uzlabotu turpmāko fermentatīvo saharizāciju.
Procedūru: Sono katalītiskajai–Fenton reakcijai parauga šķīdumam vai suspensijai tika pievienotas gan TiO2 daļiņas (2 g/l), gan Fenton reaģents (t. i., H2O2 (100 mM) un FeSO4·7H2O (1 mM)). Sono katalītiskās–Fentona reakcijas gadījumā parauga suspensija reakcijas traukā tika 180 min ar sniknotu ar zondes tipa ultraskaņas procesors UP200S (200W, 24kHz) ar sonotrode S14 ar ultraskaņas jaudu 35 W. Reakcijas trauks tika ievietots ūdens vannā, uzturot temperatūru 25°C, izmantojot dzesēšanas cirkulācijas sūkni. Ultrasonication tika veikta tumsā, lai izvairītos no gaismas izraisītas ietekmes.
Efekts: Šis OH radikālās paaudzes sinerģiskais uzlabojums sono katalītiskās Fentona reakcijas laikā ir saistīts ar Fe3+, ko veido Fentona reakcija, kas tiek atjaunota fe2+, ko izraisa reakcijas savienojums ar sono katalītisko reakciju.
Rezultāti: Sonokatalītiskās Fentona reakcijas gadījumā DHBA koncentrācija sinerģiski tika palielināta līdz 378 μM, bet Fenton reakcija bez ultraskaņas un TiO2 sasniedza tikai DHBA koncentrāciju 115 μM. Kenafaf biomasas lignīna noārdīšanās Fentona reakcijas laikā sasniedza tikai lignīna noārdīšanās koeficientu, kas lineāri palielinājās līdz 120 min ar kD = 0,26 min−1, sasniedzot 49,9% pie 180 min.; ar sono katalītisko–Fentona reakciju lignīna noārdīšanās attiecība lineāri palielinājās līdz 60 min ar kD = 0,57 min−1, sasniedzot 60,0% 180 min.

Ultrasonication kombinācijā ar TiO2 kā sonocatalyst uzlabo Fenton reakciju un hidroksilradikālu veidošanos.

Kenaf biomasas (A) neapstrādātās vadības elektronu mikrografiku skenēšana (SEM), kas iepriekš apstrādāti ar (B) sonokatalītiskām (US/TiO2), (C) Fenton (H2O2/Fe2+) un (D) sono katalītiskām–Fentona (US/TiO2 + H2O2/Fe2+) reakcijām. Pirmapstrādes laiks bija 360 min. Stieņi pārstāv 10 μm.
(Attēls un pētījums: ©Ninomiya et al., 2013)

Ultrasonicator UIP1000hdT partijas reaktorā, ko izmanto sono-Fenton reakcijai

Sono-Fenton reakcijas var veikt partijas un inline reaktora iestatījumos. Attēlā redzams ultraskaņas procesors UIP1000hdT (1kW, 20kHz) 25 litru partijā.

Informācijas pieprasījums




Ņemiet vērā, ka mūsu Privātuma politika.


Naphtalene degradācija, izmantojot Sonochemical Fenton

augstākais naftalīna noārdīšanās procentuālais daudzums tika sasniegts, krustojot augstāko (600 mg L-1 ūdeņraža peroksīda koncentrācija) un zemāko (200 mg kg1 naftalīna koncentrācija) abu faktoru līmeni visām piemērotajām ultraskaņas apstarošanas intensitātēm. Tas radīja 78%, 94% un 97% naftalīna noārdīšanās efektivitātes, kad tika piemērota ultraskaņas apstrāde attiecīgi 100, 200 un 400 W. Salīdzinošajā pētījumā pētnieki izmantoja Hielscher ultrasonikatorus UP100H, UP200St, un UP400St. Ievērojamais degradācijas efektivitātes pieaugums tika saistīts ar abu oksidējošo avotu sinerģismu (ultrasonication un ūdeņraža peroksīdu), kas ar izmantoto ultraskaņu un efektīvāku radikāļu ražošanu pārvērš palielinātajā Fe oksīdu virsmas laukumā. Optimālās vērtības (600 mg L−1 ūdeņraža peroksīda un 200 mg kg1 naftalīna koncentrācijas pie 200 un 400 W) liecināja par naftalīna koncentrācijas samazināšanos augsnē līdz ne vairāk kā 97% pēc 2 ārstēšanas h.
(sal. ar Virkutyte et al., 2009)

Ultraskaņas augsnes sanācija, izmantojot Sono-Fenton reakciju.

SEM–EDS mikrograms no a) elementārās kartēšanas un b) augsnes pirms un c) pēc ultraskaņas apstarošanas apstrādes
(Attēls un pētījums: ©Virkutyte et al., 2009)

Sonoķīmiskā oglekļa disulfīda noārdīšanās

Ultraskaņas partijas reaktors Sono-Fenton reakcijām.Adewuyi un Appaw demonstrēja veiksmīgu oglekļa disulfīda (CS2) oksidēšanos sonoķīmiskā partijas reaktorā ultraskaņu 20 kHz un 20 °C frekvencē. CS2 izņemšana no ūdens šķīduma ievērojami palielinājās, palielinoties ultraskaņas intensitātei. Augstāka intensitāte izraisīja akustiskās amplitūdas palielināšanos, kā rezultātā kavitācija bija intensīvāka. CS2 sonoķīmiskā oksidēšanās sulfāta ietekmē galvenokārt ar oksidāciju, ko veic •OH radikālis un H2O2, kas rodas no tā rekombinācijas reakcijām. Turklāt zemās EA vērtības (zemākas par 42 kJ/mol) gan zemas, gan augstas temperatūras diapazonā šajā pētījumā liecina, ka difūzijas kontrolēti transportēšanas procesi nosaka vispārējo reakciju. Ultraskaņas kavitācijas laikā ūdens tvaiku sadalīšanās dobumos, lai ražotu H • un •OH radikāļus kompresijas fāzē, jau ir labi izpētīta. •OH radikālis ir spēcīgs un efektīvs ķīmiskais oksidēklis gan gāzes, gan šķidrā fāzē, un tā reakcijas ar neorganiskiem un organiskiem substrātiem bieži vien ir tuvu difūzijas kontrolētajam ātrumam. Ūdens sonolīze H2O2 un ūdeņraža gāzes ražošanai caur hidroksilradikāļiem un ūdeņraža atomiem ir labi zināma un notiek jebkuras gāzes, O2 vai tīru gāzu (piemēram, Ar) klātbūtnē. Rezultāti liecina, ka brīvo radikāļu (piemēram, •OH) pieejamība un relatīvais biežums starpsajūtu reakcijas zonā nosaka ātrumu ierobežojošo soli un reakcijas vispārējo secību. Kopumā sonoķīmiska pastiprināta oksidatīvā noārdīšanās ir efektīva oglekļa disulfīdu atdalīšanas metode.
(Adewuyi un Appaw, 2002)

Informācijas pieprasījums




Ņemiet vērā, ka mūsu Privātuma politika.


Ultraskaņas fentonveida krāsvielas degradācija

Notekūdeņi no nozarēm, kas ražošanā izmanto krāsvielas, ir vides problēma, kas prasa efektīvu procesu, lai attīrītu notekūdeņus. Oksidatīvās Fenton reakcijas tiek plaši izmantotas krāsvielu notekūdeņu ārstēšanai, savukārt uzlabotie Sono-Fenton procesi kļūst arvien nozīmīgāki, pateicoties tā uzlabotajai efektivitātei un videi draudzīgumam.

Sono-Fenton reakcija uz reaktīvās sarkanās 120 krāsvielas degradāciju

Ultrasonicator UP100H eksperimentos sarkano krāsu degradācijai, izmantojot sono-Fenton reakciju.Tika pētīta Reactive Red 120 krāsvielas (RR-120) noārdīšanās sintētiskajos ūdeņos. Tika apsvērti divi procesi: homogēns Sono-Fentons ar dzelzs (II) sulfātu un neviendabīgs Sono-Fentons ar sintētisko goetītu un goetītu, kas nogulsnēts uz silīcija dioksīda un kalcīta smiltīm (modificēti katalizatori GS (goetīts nogulsnējas silīcija smiltīs) un GC (goetīts, kas nogulsnēts kalcīta smiltīs). 60 minūšu reakcijas laikā homogēnais Sono-Fenton process ļāva noārdīšanos par 98,10 % pretstatā 96,07 % neviendabīgajam Sono-Fenton procesam ar goetītu pie pH 3,0. RR-120 noņemšana palielinājās, kad kaila goetīta vietā tika izmantoti modificētie katalizatori. Ķīmiskā skābekļa patēriņa (ĶSP) un kopējā organiskā oglekļa (TOC) mērījumi liecināja, ka ar homogēno Sono-Fenton procesu tika panākta vislielākā toc un ĶSP atdalīšana. Bioķīmiskie skābekļa patēriņa (BSP) mērījumi ļāva konstatēt, ka augstākā BSP/ĶSP vērtība tika sasniegta ar neviendabīgu Sono-Fenton procesu (0,88±0,04 ar modificēto katalizatoru GC), kas liecina, ka atlikušo organisko savienojumu bionoārdīšanās ir ievērojami uzlabojusies.
(sal. ar Garófalo-Villalta et al. 2020)
Atlikušais attēls parāda Ultrasonikators UP100H izmanto sarkano krāsvielu noārdīšanās eksperimentos ar sono-Fenton reakciju. (Pētījums un attēls: ©Garófalo-Villalta et al., 2020.)

Azokrāsvielas RO107 heterogēna Sono-Fenton noārdīšanās

Ultrasonication veicina Fentona reakcijas, kas izraisa augstāku radikālu veidošanos. Tādējādi tiek iegūta augstāka oksidēšanās un uzlabotas konversijas likmes. Jaafarzadeh et al. (2018) demonstrēja veiksmīgu azokrāsvielas Reactive Orange 107 (RO107) noņemšanu, izmantojot sono-Fenton līdzīgu noārdīšanās procesu, izmantojot magnetīta (Fe3O4) nanodaļiņas (MNP) kā katalizatoru. Savā pētījumā viņi izmantoja Hielscher UP400S ultrasonikators aprīkots ar 7mm sonotrode pie 50% darba cikla (1 s on/1 s off), lai radītu akustisko kavitāciju, lai iegūtu vēlamo radikālo veidošanos. Magnetīta nanodaļiņas darbojas kā peroksidāzim līdzīga katalizators, tāpēc katalizatora devas palielināšana nodrošina aktīvākas dzelzs vietas, kas savukārt paātrina H2O2 sadalīšanos, izraisot reaktīvā OH•.
Rezultātus: Pilnīga azokrāsvielas noņemšana tika iegūta ar 0,8 g/L MPN, pH = 5, 10 mM H2O2 koncentrāciju, 300 W/L ultraskaņas jaudu un 25 min reakcijas laiku. Šī ultraskaņas Sono-Fenton, piemēram, reakcijas sistēma, tika novērtēta arī attiecībā uz īstiem tekstila notekūdeņiem. Rezultāti liecināja, ka ķīmiskais skābekļa patēriņš (ĶSP) samazinājās no 2360 mg/l līdz 489,5 mg/l reakcijas laikā 180 min. Turklāt izmaksu analīze tika veikta arī attiecībā uz ASV/Fe3O4/H2O2. Visbeidzot, ultraskaņas / Fe3O4 / H2O2 parādīja augstu efektivitāti krāsainu notekūdeņu atkrāsošanā un attīrīšanā.
Ultraskaņas jaudas palielināšanās izraisīja magnetīta nanodaļiņu reaktivitātes un virsmas laukuma palielināšanos, kas atviegloja transformācijas ātrumu "Fe3+ līdz "Fe2+". Kā radītais Fe2+ katalizēja H2O2 reakciju, lai radītu hidroksilradikāļus. Tā rezultātā tika pierādīts, ka ultraskaņas jaudas pieaugums uzlabo ASV / MNPs / H2O2 procesa veiktspēju, paātrinot decolorization ātrumu īsā kontakta laikā.
Pētījuma autori atzīmē, ka ultraskaņas jauda ir viens no būtiskākajiem faktoriem, kas ietekmē RO107 krāsvielas noārdīšanās ātrumu neviendabīgā Fentonveida sistēmā.
Uzziniet vairāk par ļoti efektīvu magnetīta sintēzi, izmantojot ultraskaņu!
(sal. Ar Jaafarzadeh et al., 2018)

Ultraskaņas jauda ir viens no būtiskākajiem faktoriem, kas ietekmē RO107 krāsas noārdīšanās ātrumu neviendabīgajā Fenton līdzīgā sistēmā.

RO107 noārdīšanās dažādās kombinācijās pie pH 5, MNPs deva 0,8 g/l, H2O2 koncentrācija 10 mM, RO107 koncentrācija 50 mg/l, ultraskaņas jauda 300 W un reakcijas laiks 30 min.
Pētījums un attēls: ©Jaafarzadeh et al., 2018.

lieljaudas ultrasonikatori

Hielscher Ultrasonics projektē, ražo un izplata augstas veiktspējas ultraskaņas procesorus un reaktorus lieljaudas lietojumiem, piemēram, progresīviem oksidatīvajiem procesiem (AOP), Fenton reakcijai, kā arī citām sonoķīmiskām, sono-fotoķīmiskām un sono-elektroķīmiskām reakcijām. Ultrasonikatori, ultraskaņas zondes (sonotrodes), plūsmas šūnas un reaktori ir pieejami jebkurā izmērā – no kompaktām laboratorijas testēšanas iekārtām līdz liela mēroga sonoķīmiskiem reaktoriem. Hielscher ultrasonikatori ir pieejami daudzas jaudas klases no laboratorijas un stenda ierīcēm līdz rūpnieciskām sistēmām, kas spēj apstrādāt vairākas tonnas stundā.

Precīza amplitūdas vadīkla

Ultraskaņas reaktors ar 4000 vatu ultrasonikatoru izlietotās kodoldegvielas un radioaktīvo atkritumu pārstrādeiAmplitūda ir viens no svarīgākajiem procesa parametriem, kas ietekmē jebkura ultraskaņas procesa rezultātus. Precīza ultraskaņas amplitūdas regulēšana ļauj darbināt Hielscher ultrasonikatorus zemās līdz ļoti augstās amplitūdās un precīzi noregulēt amplitūdu tieši uz nepieciešamajiem ultraskaņas procesa apstākļiem lietojumiem, piemēram, dispersiju, ekstrakciju un sonoķīmiju.
Izvēloties pareizo sonotrode izmēru un pēc izvēles izmantojot pastiprinātāja ragu un papildu amplitūdas palielināšanu vai samazināšanu, ļauj iestatīt ideālu ultraskaņas sistēmu konkrētam lietojumam. Izmantojot zondi / sonotrode ar lielāku priekšējās virsmas laukumu, ultraskaņas enerģija izkliedēsies lielā platībā un zemākā amplitūdā, bet sonotrode ar mazāku priekšējās virsmas laukumu var radīt augstākas amplitūdas, radot mērķtiecīgāku KAVITĀCIJAS karsto punktu.

Hielscher Ultrasonics ražo augstas veiktspējas ultraskaņas sistēmas ar ļoti augstu izturību un spēj nodrošināt intensīvus ultraskaņas viļņus lieljaudas lietojumos sarežģītos apstākļos. Visi ultraskaņas procesori ir veidoti, lai nodrošinātu pilnu jaudu 24/7 darbībā. Īpaši sonotrodes ļauj veikt ultraskaņas apstrādes procesus augstas temperatūras vidē.

Hielscher chemical sono-reactors priekšrocības

  • partijas un inline reaktori
  • rūpnieciskās kategorijas
  • 24/7/365 darbība ar pilnu slodzi
  • jebkuram apjomam un plūsmas ātrumam
  • dažādas reaktora kuģu konstrukcijas
  • Temperatūras kontrolēts
  • presējams
  • viegli tīrāms
  • viegli uzstādāms
  • drošs darbam
  • robustums + zema apkope
  • pēc izvēles automatizēts

Zemāk redzamā tabula sniedz norādes par mūsu ultraskaņas aparātu aptuveno apstrādes jaudu:

partijas apjoms Plūsmas ātrums Ieteicamie ierīces
1 līdz 500mL 10 līdz 200 ml / min UP100H
10 līdz 2000mL 20 līdz 400 ml / min UP200Ht, UP400St
0.1 līdz 20L 0.2 līdz 4 l / min UIP2000hdT
10 līdz 100 l 2 līdz 10 l / min UIP4000hdT
nav | 10 līdz 100 l / min UIP16000
nav | lielāks klasteris UIP16000

Sazinies ar mums! / Uzdot mums!

Lūgt vairāk informācijas

Lūdzu, izmantojiet zemāk esošo formu, lai pieprasītu papildu informāciju par ultraskaņas procesoriem, lietojumprogrammām un cenu. Mēs labprāt apspriedīsim jūsu procesu ar jums un piedāvāsim jums ultraskaņas sistēmu, kas atbilst jūsu prasībām!









Lūdzu, ņemiet vērā mūsu Privātuma politika.


Ultrasonication ievērojami uzlabo Fentona reakciju efektivitāti, jo jaudas ultraskaņa palielina maksas radikāļu veidošanos.

Sonoķīmiskās partijas iestatījumi ar ultrasonikators UIP1000hdT (1000 vati, 20kHz) sono-Fenton reakcijām.


Ultraskaņas augstas bīdes homogenizatori tiek izmantoti laboratorijā, stendā, izmēģinājuma un rūpnieciskajā apstrādē.

Hielscher Ultrasonics ražo augstas veiktspējas ultraskaņas homogenizatorus lietojumprogrammu sajaukšanai, dispersijai, emuulģēšanai un ekstrakcijai laboratorijā, pilotā un rūpnieciskajā mērogā.



Literatūra/atsauces


Augstas veiktspējas ultrasonics! Hielscher produktu klāsts aptver visu spektru no kompaktā laboratorijas ultrasonikatora virs stenda vienībām līdz pilnas rūpniecības ultraskaņas sistēmām.

Hielscher Ultrasonics ražo augstas veiktspējas ultraskaņas homogenizatorus no Laboratorija lai rūpnieciskais izmērs.