Ar sonicación mejora ya reacciones Fenton

Ya reacciones Fenton bí basan jár generación ar radicales libres komongu ar radical hidroxilo — o ne peróxido hidrógeno (H₂O₂). Reacción Fenton to intensificar ar significativamente nu'bu̲ combina ko ar ultrasonicación. Ar xi demostrado ne ar combinación simple pe altamente xi hño ar reacción Fenton ko ultrasonidos nts'edi mejora drásticamente ar formación ar radicales deseada ne, ir ya efectos intensificadores ar proceso.

¿Tema mejora ultrasonido nts'edi ya reacciones Fenton?

Nu'bu̲ ultrasonicación mextha nts'edi ne mar hñets'i rendimiento ar acopla da líquidos ar dehe, ar tsa̲ da observar ar fenómeno ar cavitación acústica. Ja ar punto mpa cavitación, surgen diminutas burbujas ar vacío da crecen a lo largo de varios ciclos alta yá xí hñets'i'i presión causados ir nge ya ondas ultrasonido nts'edi. Jar t'olo ora da burbuja ar vacío Hindi tsa̲ da absorber mäs energía, ar vacío colapsa violentamente Nxoge 'nar ciclo mextha presión (compresión). Nuna ar implosión ar burbuja genera nkohi extraordinariamente extremas nu'u da producen temperaturas asta 5000 ë, presiones ga 100 ar MPa ne diferenciales mpat'i ne presión xi altos. Estallido ya burbujas cavitación 'nehe genera microjets líquidos ma mextha velocidad ko ya ndu nzafi ar cizallamiento xi hmä (efectos sonomecánicos), nja'bu̲ komongu ar especies ar radicales libres komongu ya radicales o nu'bya hidrólisis ar dehe (ntsoni sonoquímico). Ár ntsoni sonoquímico ar formación ar radicales xi hño ge ar principal contribuyente ja ya reacciones ar Fenton intensificadas ya ultrasonidos, Gem'bu̲ ya efectos sonomecánicos ar agitación mejoran ar transferencia masa, nä'ä mi mejora ya tasas ar conversión química.
(Ar tsita ar izquierda gi 'ñudi ar cavitación acústica generada ar sonotrodo ar ar) ultrasonicador UIP1000hd. Ár tsibi nthe̲ni ar xeni inferior ar gi japu̲'be̲fi pa mejorar ar visibilidad)

Nsadi casos ejemplares pa reacciones ar Fenton mejoradas sonquímicamente

Ya efectos positivos ya ultrasonidos nts'edi ja ya reacciones Fenton ar xi estudiado ampliamente jar entornos nthoni, piloto ne industriales pa ya 'na'ño aplicaciones, komongu ar degradación química, ar descontaminación ne ar descomposición. Reacción Fenton ne sono — Fenton ar basa jar descomposición peróxido hidrógeno utilizando 'nar catalizador hierro, nä'ä xta lugar da formación radicales hidroxilo altamente reactivos.
Ya radicales xi hño, komongu ya radicales hidroxilo (•OH), tso̲kwa menudo ar generan deliberadamente jar procesos da intensificar ya reacciones oxidación, ngu, pa nda degradar contaminantes komongu ya compuestos orgánicos ja ya dehe residuales. Dado ke ya ultrasonidos nts'edi ge 'nar fuente auxiliar formación ar radicales libres ja ya reacciones klase Fenton, sonicación jar combinación ko ya reacciones Fenton mejoró ya tasas degradación ar contaminantes jar 'mui degradar contaminantes, compuestos peligrosos ne materiales celulosa. 'Me̲hna ir bo̲ni da 'nar reacción Fenton intensificada ya ultrasonidos, llamada reacción sono — Fenton, pe mejorar ar producción radicales hidroxilo o̲t'e ne ar reacción Fenton da significativamente mäs nt'ot'e xi hño.

Reacción sonocatalítica — Fenton pa mejorar ar generación radicales o

Ninomiya et jar ar. (2013) demuestran ko éxito da 'nar reacción Fenton mejorada sonocatalíticamente – utilizando ar ultrasonicación jar combinación ko dióxido titanio (TiO2) ngu catalizador – exhibe 'nar generación radicales hidroxilo (•OH) significativamente mejorada. Ár nt'ot'e ultrasonidos mextha resolución permitió da du'mi 'nar proceso oxidación dätä jä'i (AOP). Gem'bu̲ ar reacción sonocatalítica ko partículas TiO2 ar xi 'yot'e ar Ts'ut'ubi da degradación yá productos químicos, equipo nthoni Ninomiya utilizó ya radicales •OH generados ar bí nt'ot'e xi hño pa da degradar ar lignina ('nar polímero orgánico complejo ja ya paredes celulares ya do̲ni) komongu ar pretratamiento ar hñei lignocelulósico pa 'nar hidrólisis enzimática 'mefa ár njäts'i Tange'u facilitada.
Ya resultados muestran ke 'nar reacción sonocatalítica Fenton utilizando TiO2 komongu ar sonocatalizador, mejora hingi ho̲ntho ar degradación ar ar lignina, ho̲ntho mi 'nehe ge 'nar pretratamiento nt'ot'e xi hño ar biomasa lignocelulósica jar 'mui mejorar ar sacarificación enzimática 'mefa ár njäts'i Tange'u.
Nt'ot'e: Pa ar reacción sonocatalítica — Fenton, ar añadieron partículas TiO2 (2 g/L) ne reactivo Fenton (es decir, H2O2 (100 mM) ne FeSO4·7H2O (1 mM)) a la solución o suspensión de la muestra. Pa ar reacción sonocatalítica — Fenton, ar suspensión ar muestra ar recipiente reacción ar sonicó Nxoge 180 min ko ar procesador ultrasónico ar klase sonda UP200S (200 W, 24 ar kHz) ko sonotrodo S14 ja 'nar nts'edi ultrasónica 35 ar W. Recipiente reacción ar colocó ja 'nar nsaha ar dehe manteniendo 'nar mpat'i 25 °C utilizando un circulador de enfriamiento. Ar ultrasonicación ar realizó ja ar oscuridad pa nu'bu 'na ntsoni inducido ir nge ar tsibi.
Ntsoni: Nuna ar aumento ar sinérgico ar generación radicales o Nxoge ar reacción sonocatalítica Fenton ar atribuye da ar Fe3 + formado ya reacción Fenton ar regenera da Fe2 + inducido ya acoplamiento ar reacción ar reacción sonocatalítica.
Resultados: Pa ar reacción sonocatalítica Fenton, concentración DHBA ar incrementó sinérgicamente a 378 μM, mente da reacción de Fenton sin ultrasonidos y TiO2 solo alcanzó una concentración de DHBA de 115 μM. Degradación lignina ar biomasa kenaf jár reacción ar Fenton logró ho̲ntho 'nar nthe degradación lignina, nä'ä bi linealmente hñuts'i asta 120 min ko kD = 0.26 min — 1, alcanzando 49.9% 180 min.; Mente da ko ar reacción sonocatalítica — Fenton, ar nthe degradación lignina bi hñuts'i linealmente asta 60 min con kD = 0,57 min−1, alcanzando el 60,0% a 180 min.

Micrografías electrónicas barrido (SEM) ar biomasa kenaf (ma) control hinda japi, pretratadas ko (B) reacciones sonocatalíticas (US yá TiO2), (C) Fenton (H2O2 yá Fe2 +) ne (D) sonocatalíticas — Fenton (US yá TiO2 + H2O2 yá Fe2 +). Ar pa pretratamiento bí 360 ar min. Las barras udi 10 μm.
(Tsita ne estudio: ©Ninomiya et jar el., 2013)

Degradación naftaleno a través de Fenton sonoquímico

porcentaje mäs degradación naftaleno ar logró jar intersección ya niveles mäs altos (600 mg ar concentración peróxido hidrógeno L — 1) ne mäs bajos (concentración ar 200 mg kg1 naftaleno) ja ga̲ yoho factores pa ga̲tho ya intensidades irradiación ultrasónica aplicadas. Ar nt'uni ma 'nar 78%, 94% ne 97% ar dätä nt'ot'e ja ar degradación ar naftaleno nu'bu̲ bí aplicó ar sonicación ma 100, 200 ne 400 W, respectivamente. Ár estudio comparativo, ja ya investigadores utilizaron ya ultrasonidos Hielscher UP100H, UP200Sty UP400St. Aumento significativo ar dätä nt'ot'e ar degradación bí atribuyó bí sinergismo ar ambas ya 'mui mbo oxidantes (ultrasonidos ne peróxido hidrógeno), nä'ä da 'nehe bí 'rats'u̲hñä ko ja 'nar aumento ar superficie ya óxidos nt'eme ir nge ya ultrasonidos aplicados ne 'nar producción mäs nt'ot'e xi hño ar radicales. Ya valores óptimos (600 mg L — 1 peróxido hidrógeno ne 200 mg kg1 concentraciones naftaleno 200 ne 400 W) indicaron 'nar reducción máxima ar 97% jar concentración naftaleno jar ha̲i 'mefa xta 2 h ar nt'ot'e.
(cf. Virkutyte et jar el., 2009)

Microgramo SEM — EDS a) ya mapeo mäs mahyoni ne b) ha̲i nu'bu̲ ne c) después ya nt'ot'e irradiación ultrasónica
(Tsita ne estudio: ©Virkutyte et jar el., 2009)

Degradación sonoquímica disulfuro carbono

Adewuyi ne Appaw demostraron oxidación exitosa ar disulfuro carbono (CS2) jar 'nar reactor sonoquímico discontinuo jár sonicación 'nar frecuencia ar 20 ar kHz ne ar 20°C. Eliminación CS2 ár njäts'i acuosa bi hñuts'i significativamente ko ar aumento ar intensidad ar ecografía. 'Nar dätä intensidad umbi lugar ma 'nar aumento ar amplitud acústica, nä'ä traduce ja 'nar cavitación mäs intensa. Ar oxidación sonoquímica ar CS2 bí sulfato ar produce principalmente a través de ar oxidación ya radical ar •OH ne ar H2O2 producido a partir de yá reacciones ya recombinación. 'Nehe, ya bajos valores ar EA (inferiores jar 42 kJ yá mol) jar rango xí hñets'i'i ne mextha mpat'i jar nuna ar estudio sugieren ke ya procesos ar transporte controlados ya difusión dictan ar reacción Nxoge. Nxoge ar cavitación ultrasónica, ya ar xi estudiado xi hño ár descomposición ar vapor ar dehe 'mui ja ya cavidades pa producir radicales H — ne •OH Nxoge ar fase compresión. Radical o ge 'nar oxidante químico potente ne ya nt'ot'e xi hño tanto ja ar fase gaseosa nu'u̲ ja ar líquida, ne yá reacciones sustratos inorgánicos ne orgánicos nzäm'bu̲ 'bu̲i cerca de ar tasa difusión controlada. Ar sonólisis ar dehe pa producir H2O2 ne hidrógeno gaseoso a través de radicales ar hidroxilo ne ar átomos hidrógeno ar hño conocida ne produce jar 'bu̲i Kwä 'na gas, O2 wa gases puros (nt'udi, el). Ya resultados sugieren ne ar disponibilidad ne ya tasas hmä difusión ar radicales libres (nt'udi, •OH) jar xe̲ni reacción interfacial determinan ar bi thogi limitante ar ar velocidad ne ar teni Nxoge ar reacción. Da general, ar degradación oxidativa mejorada ya sonoquímica ge 'nar nt'ot'e xi hño pa ar eliminación disulfuro carbono.
(Adewuyi ne Appaw, 2002)

Degradación ultrasónica tintes klase Fenton

Ya efluentes ya industrias da utilizan ya tintes ár producción ja ya 'nar hñäki ambiental, da requiere ar proceso 'nar nt'ot'e xi hño pa da remediar ya dehe residuales. Ya reacciones oxidativas Fenton ar utilizan ampliamente pa ar nt'ot'e ya efluentes tintes, Gem'bu̲ ya procesos mejorados Sono — Fenton gi 'bu̲hu̲ recibiendo nu'bu̲ japi mäs Ntheti nu'bya ár dätä dätä nt'ot'e ne ár nt'emunsu ja ar nt'uni mbo jar ximha̲i.

Reacción ar Sono — Fenton pa ar degradación ar colorante rojo reactivo 120

Ar estudió ar degradación ar colorante Rojo Reactivo 120 (RR — 120) jar dehe sintéticas. Ar consideraron yoho ya procesos: Sono — Fenton homogéneo ko sulfato hierro (II) ne Sono — Fenton heterogéneo goethita sintética ne goethita depositada dige ar arena sílice ne calcita (catalizadores modificados GS (goethita depositada dige ar arena sílice) ne GC () goethita depositada dige ar arena calcita), respectivamente). Jar 60 min ar reacción, ar proceso homogéneo Sono — Fenton permitió 'nar degradación ar 98,10%, ja ya contraste ko ar 96,07% ar ar proceso heterogéneo Sono — Fenton ko goethita pH 3,0. Eliminación RR — 120 bi hñuts'i nu'bu̲ da utilizaron ya catalizadores modificados en lugar de goethita pura. Ya mediciones ar demanda química oxígeno (DQO) ne ar carbono orgánico Nxoge (COT) mostraron mi pe̲ts'i ya eliminaciones COT ne DQO ar lograron ko ar proceso homogéneo Sono — Fenton. Ya mediciones ar ar Demanda Bioquímica ar Oxígeno (DBO) permitieron tingigi mbo ke ár hmädi mäs DBO yá DQO ar alcanzó ko 'nar proceso Sono — Fenton heterogéneo (0,88±0,04 ko ar catalizador GC modificado), demostrando da biodegradabilidad ya compuestos orgánicos residuales mejoró notablemente.
(cf. Garófalo — Villalta et jar el. 2020)
Ar tsita ar izquierda gi 'ñudi ar ultrasonido UP100H utilizado ja ya experimentos pa ar degradación ar tinte xí nthe̲ni a través de ar reacción Sono — Fenton. (Estudio ne ya tsita: ©Garófalo — Villalta et jar el., 2020).

Degradación heterogénea Sono — Fenton ar ar colorante azoico RO107

Jaafarzadeh et jar ar. (2018) demostraron eliminación exitosa ar colorante azoico Reactive Orange 107 (RO107) ir nge 'nar proceso degradación similar ja ar sono — Fenton utilizando nanopartículas magnetita (Fe3O4) (MNP) komongu ar catalizador. Ja ár estudio, utilizaron ár nt'ot'e Ultrasonido Hielscher UP400S Equipado ko sonotrodo 7 mm ja ar 50% ar ciclo ar 'be̲fi (1 s encendido yá 1 s apagado) pa generar cavitación acústica jar 'mui uni ar formación ar radicales deseada. Ya nanopartículas magnetita funcionan komongu catalizadores similares 'na jar peroxidasa, ir 'nar aumento ar dosis catalizador proporciona mäs sitios ar hierro activos, nä'ä da japi ár acelera ar descomposición H2O2 conduce producción o reactivo.
Resultados: Eliminación completa del colorante azoico ar obtuvo da 0,8 g/L de NMP, pH = 5, concentración de 10 mM de H2O2, potencia ultrasónica de 300 W/L y tiempo de reacción de 25 min. Nuna ko ya reacción ultrasónico similar ja ar Sono — Fenton 'nehe ar evaluó pa ar dehe residuales textiles reales. Ya resultados mostraron da demanda química oxígeno (DQO) bí redujo ar 2360 mg yá L ya 489,5 mg yá L Nxoge 'nar pa reacción 180 min. 'Nehe, 'nehe bí realizó 'nar análisis costos ja ar US yá Fe3O4 yá H2O2. Ir último, ya ultrasonidos yá Fe3O4 yá H2O2 mostraron 'nar mextha eficacia ar decoloración ne ar nt'ot'e ya dehe residuales coloreadas.
'Nar aumento ár nts'edi ultrasónica condujo ja 'nar mejora ar reactividad ne ar área superficial ya nanopartículas magnetita, nä'ä facilitó ar tasa transformación ja 'nar Fe3 + ja 'nar Fe2 +. Ar 'nar Fe2 + generado catalizó 'nar reacción H2O2 pa producir radicales ar hidroxilo. Komongu ar nt'uni, bí demostró da aumento ár nts'edi ultrasónica mejora rendimiento proceso US yá MNPs yá H2O2 ya ar acelerar ar tasa decoloración ja 'nar hingi maa período pa contacto.
Ya 'yot'u̲he̲'mi 'mu̲i ar estudio señalan ke ár nts'edi ultrasónica ge 'na ya factores mäs esenciales da influyen jar tasa degradación colorante RO107 jar ko ya heterogéneo klase Fenton.
Mäs ungumfädi dige ar síntesis magnetita altamente nt'ot'e xi hño ir nge ya sonicación.
(cf. Jaafarzadeh et jar el., 2018)

Degradación RO107 ja ya 'na'ño combinaciones ma pH ar 5, dosis MNPs 0,8 g/L, concentración H2O2 10 mM, concentración RO107 50 mg yá L, nts'edi ultrasónica 300 W ne pa reacción 30 ar min.
Estudio ne ya tsita: ©Jaafarzadeh et jar el., 2018.

ULTRASONIDOS MEXTHA RESISTENCIA

Hielscher Ultrasonics diseña, fabrica ne distribuye procesadores ne reactores ultrasónicos mar hñets'i rendimiento pa aplicaciones pesadas komongu procesos oxidativos avanzados (AOP), reacción Fenton, nja'bu Komo ma'ra reacciones sonoquímicas, sonofotoquímicas ne sonoelectroquímicas. Ya ultrasonidos, ya sondas ultrasónicas (sonotrodos), ya celdas flujo ne ya reactores gi 'bu̲hu̲ da 'mui jar 'na tamaño – ndezu̲ ar equipos ar ntsa̲ laboratorio compactos asta reactores sonoquímicos jar Nar dätä hño ar escala. Ya ultrasonidos Hielscher gi 'bu̲hu̲ da 'mui jar numerosas nsa̲di nts'edi, ndezu̲ dispositivos laboratorio ne sobremesa asta sistemas industriales mar tsa̲ ndi procesar ndunthe ya toneladas ya ora.

Control preciso ar amplitud

Ar amplitud ge 'na ya parámetros ar proceso mäs mahyoni da influyen ya resultados 'na proceso ultrasónico. Ar za preciso ar amplitud ultrasónica permite utilizar ya ultrasonidos Hielscher ma amplitudes bajas wa na altas ne ajustar ar amplitud exactamente ja ya nkohi proceso ultrasónico requeridas pa aplicaciones komongu ar dispersión, ar extracción ne ar sonoquímica.
Ar nt'ets'i tamaño sonotrodo adecuado ne ar opcional ya ndu 'nar bocina refuerzo pa 'nar aumento wa disminución adicional ar amplitud permite configurar 'nar ko ya ultrasónico ideal pa 'nar nt'ot'e específica. Njapu'befi 'nar sonda yá sonotrodo ko 'nar superficie frontal mäs dätä disipará energía ultrasónica área 'nar dätä ne 'nar amplitud mäs xí hñets'i'i, mente ne 'nar sonotrodo ko 'nar superficie frontal mäs t'olo to da t'ot'e amplitudes mäs altas creando 'nar punto mpa cavitacional mäs enfocado.

Hielscher Ultrasonics fabrica sistemas ultrasónicos mar hñets'i rendimiento xi mextha robustez ne mar tsa̲ ndi emitir hmä ondas ultrasónicas jar aplicaciones hontho pesado jar nkohi exigentes. Ga̲tho ya procesadores ultrasónicos gi 'bu̲hu̲ construidos pa ofrecer nga̲tho ár nts'edi ja ya funcionamiento 24 yá 7. Ya sonotrodos hontho permiten procesos sonicación jar entornos mextha ar mpat'i.

Xtí tabla bí xta ar 'nar indicación ya mfeni ya procesamiento aproximada ar HMUNTS'UJE ultrasonidos: