การใช้คลื่นอัลตราโซนิกช่วยปรับปรุงปฏิกิริยาเฟนตัน

ปฏิกิริยาโซโนเฟนตันผสานเคมีเฟนตันกับคลื่นอัลตราโซนิกกำลังสูงเพื่อเพิ่มการเกิดอนุมูลไฮดรอกซิล ปรับปรุงการถ่ายเทมวล และเร่งกระบวนการย่อยสลายด้วยออกซิเดชัน สำหรับห้องปฏิบัติการ โรงงานนำร่อง และผู้ใช้ในภาคอุตสาหกรรม เครื่องอัลตราโซนิกของ Hielscher เป็นวิธีที่ควบคุมและขยายขนาดได้ในการปรับปรุงกระบวนการออกซิเดชันขั้นสูง (AOPs) เช่น การบำบัดน้ำเสีย การย่อยสลายสีย้อม การฟื้นฟูดิน การปรับสภาพลิกนินเบื้องต้น และการสลายสารเคมี

ปฏิกิริยาโซโนเฟนตันคืออะไร?

ปฏิกิริยาเฟนตันแบบดั้งเดิมใช้ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (H₂O₂) และตัวเร่งปฏิกิริยาเหล็กเพื่อสร้างอนุมูลไฮดรอกซิล (•OH) ที่มีความไวต่อปฏิกิริยาสูง อนุมูลเหล่านี้ออกซิไดซ์สารมลพิษอินทรีย์ สีย้อม ตัวทำละลาย ไฮโดรคาร์บอน ลิกนิน และสารประกอบอื่น ๆ ที่ย่อยสลายได้ยาก เมื่อเพิ่มคลื่นอัลตราโซนิกกำลังสูง กระบวนการนี้เรียกว่าปฏิกิริยาโซโนเฟนตันหรือปฏิกิริยาเฟนตันด้วยคลื่นอัลตราโซนิก

การใช้คลื่นอัลตราโซนิกช่วยปรับปรุงเคมีเฟนตันด้วยกลไกสองประการที่เสริมกัน:

• ผลทางโซโนเคมี: คาวิเทชันจากคลื่นเสียงส่งเสริมการสลายตัวของน้ำด้วยคลื่นเสียงและการเกิดอนุมูลเพิ่มเติม
• ผลทางโซโนกลศาสตร์: ลำเจ็ตขนาดจุลภาคจากคาวิเทชันและแรงเฉือนช่วยปรับปรุงการผสม การกระจายตัวของตัวเร่งปฏิกิริยา พื้นที่ผิวสัมผัสระหว่างเฟส และการถ่ายเทมวล

สำหรับนักวิจัยและวิศวกรกระบวนการ ประโยชน์ในทางปฏิบัติคือกระบวนการออกซิเดชันที่เข้มข้นขึ้น ซึ่งสามารถลดเวลาปฏิกิริยา ปรับปรุงการย่อยสลายสารมลพิษ เพิ่มประสิทธิภาพการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา และทำให้การขยายขนาดกระบวนการบำบัดแบบเฟนตันง่ายขึ้น

คลื่นอัลตราโซนิกกำลังสูงช่วยปรับปรุงปฏิกิริยาเฟนตันได้อย่างไร

เมื่อส่งผ่านพลังงานคลื่นอัลตราโซนิกกำลังสูงเข้าสู่ของเหลว จะเกิดคาวิเทชันจากคลื่นเสียง โพรงไอขนาดจุลภาคจะเติบโตระหว่างวัฏจักรความดันที่สลับกันและยุบตัวอย่างรุนแรงในช่วงอัด การยุบตัวนี้สร้างจุดร้อนเฉพาะที่ซึ่งมีอุณหภูมิและความดันสูงมากชั่วขณะ ในระบบที่มีน้ำเป็นตัวกลาง คาวิเทชันสามารถส่งเสริมการเกิดสารที่ไวต่อปฏิกิริยา เช่น อนุมูลไฮดรอกซิลและไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์

ในกระบวนการเฟนตันหรือกระบวนการคล้ายเฟนตัน เคมีที่ขับเคลื่อนด้วยคาวิเทชันนี้ทำงานร่วมกับการสลายตัวของ H₂O₂ ที่เร่งปฏิกิริยาด้วยเหล็ก ขณะเดียวกัน แรงเฉือนจากคลื่นอัลตราโซนิกช่วยปรับปรุงการสัมผัสระหว่างสารออกซิไดซ์ ตัวเร่งปฏิกิริยา ของแข็งแขวนลอย และสารปนเปื้อนที่ละลายอยู่ จึงทำให้คลื่นอัลตราโซนิกมีประโยชน์เป็นพิเศษสำหรับ:

• กระแสน้ำเสียที่มีสารปนเปื้อนอินทรีย์ซึ่งย่อยสลายทางชีวภาพได้ยาก;
• ตัวเร่งปฏิกิริยาวิวิธพันธุ์ เช่น แมกนีไทต์ เกอไทต์ TiO₂ หรือออกไซด์ของเหล็ก;
• สลาร์รี สารแขวนลอยของดิน สารแขวนลอยของชีวมวล และของเหลวที่มีตัวเร่งปฏิกิริยา;
• กระบวนการออกซิเดชันขั้นสูงแบบแบตช์และแบบอินไลน์ที่ต้องการการขยายขนาดอย่างเชื่อถือได้

ประโยชน์ของเครื่องปฏิกรณ์โซโนเฟนตันด้วยคลื่นอัลตราโซนิก

• ความเข้มของออกซิเดชันที่สูงขึ้น: คลื่นอัลตราโซนิกเพิ่มการเกิดอนุมูลและปรับปรุงจลนพลศาสตร์ของการย่อยสลายด้วยออกซิเดชัน
• การใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น: คาวิเทชันทำให้ตัวเร่งปฏิกิริยากระจายตัวและปรับปรุงการสัมผัสระหว่างของเหลวกับของแข็ง
• เวลาปฏิกิริยาที่สั้นลง: การสร้างอนุมูลและการผสมที่เข้มข้นขึ้นสามารถลดเวลาบำบัดได้
• การออกแบบเครื่องปฏิกรณ์ที่ขยายขนาดได้: Hielscher มีเครื่องปฏิกรณ์อัลตราโซนิกระดับห้องปฏิบัติการ ระดับนำร่อง และระดับอุตสาหกรรม พร้อมการควบคุมแอมพลิจูดที่สม่ำเสมอ
• การทำงานแบบแบตช์หรือแบบอินไลน์: สามารถพัฒนากระบวนการในบีกเกอร์หรือถังแบตช์ แล้วถ่ายโอนไปยังเครื่องปฏิกรณ์แบบไหลต่อเนื่องได้
• การติดตามกระบวนการ: เครื่องอัลตราโซนิกดิจิทัลของ Hielscher ช่วยให้ควบคุมแอมพลิจูด กำลังที่ป้อนเข้า อุณหภูมิ ความดัน และเวลาดำเนินกระบวนการได้
• การทำงานในอุตสาหกรรมตลอด 24/7: เครื่องประมวลผลอัลตราโซนิกสำหรับงานหนักได้รับการออกแบบให้ทำงานอย่างต่อเนื่องภายใต้โหลดเต็มพิกัด

เมื่อใดควรพิจารณาการบำบัดด้วยโซโนเฟนตัน?

การบำบัดด้วยโซโนเฟนตันเหมาะสมที่สุดเมื่อกระบวนการเฟนตันแบบทั่วไปช้าเกินไป การสัมผัสกับตัวเร่งปฏิกิริยามีข้อจำกัด สารปนเปื้อนออกซิไดซ์ได้ยาก หรือของแข็งแขวนลอยลดประสิทธิภาพของกระบวนการ นอกจากนี้ยังมีประโยชน์เมื่อต้องพัฒนากระบวนการจากการศึกษาความเป็นไปได้ในห้องปฏิบัติการไปสู่กำลังการประมวลผลระดับอุตสาหกรรม โดยไม่เปลี่ยนเคมีออกซิเดชันพื้นฐาน

พารามิเตอร์กระบวนการที่สำคัญสำหรับการปรับโซโนเฟนตันให้เหมาะสม

ประสิทธิภาพของปฏิกิริยาโซโนเฟนตันขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ทั้งทางเคมีและทางอัลตราโซนิก ระหว่างการทดสอบความเป็นไปได้ Hielscher ช่วยลูกค้าประเมินช่วงสภาวะการทำงานที่เหมาะสมกับน้ำเสีย สลาร์รี หรือสารผสมสำหรับปฏิกิริยาแต่ละชนิด

• แอมพลิจูดอัลตราโซนิก: พารามิเตอร์หลักที่ควบคุมความเข้มของคาวิเทชันที่โซโนโทรด
• ความหนาแน่นกำลังและพลังงานที่ป้อนเข้า: กำหนดความเข้มทางโซโนเคมีต่อปริมาตรที่บำบัด
• ความเข้มข้น H₂O₂: มีผลต่อการสร้างอนุมูลและความต้องการสารออกซิไดซ์ที่ยังเหลืออยู่
• ชนิดและปริมาณตัวเร่งปฏิกิริยาเหล็ก: รวมถึง Fe²⁺, Fe³⁺, แมกนีไทต์ เกอไทต์ ระบบที่ใช้ TiO₂ ช่วย หรือตัวเร่งปฏิกิริยาที่ตรึงไว้
• pH และอุณหภูมิ: มีอิทธิพลต่อจลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยาเฟนตัน ความสามารถในการละลายของตัวเร่งปฏิกิริยา และเส้นทางปฏิกิริยาของอนุมูล
• เวลาพำนัก: กำหนดการเปลี่ยนสารในถังแบตช์หรือเครื่องปฏิกรณ์แบบไหลอินไลน์
• ความดัน: เครื่องปฏิกรณ์อัลตราโซนิกที่เพิ่มความดันได้สามารถเพิ่มความเข้มของสภาวะคาวิเทชันในการทำงานต่อเนื่อง

กรณีศึกษา: ปฏิกิริยาเฟนตันที่เพิ่มประสิทธิภาพด้วยคลื่นอัลตราโซนิก

มีการศึกษาผลเชิงบวกของคลื่นอัลตราโซนิกกำลังสูงต่อปฏิกิริยาเฟนตันและปฏิกิริยาคล้ายเฟนตันในการย่อยสลายสารเคมี การกำจัดการปนเปื้อน การปรับสภาพชีวมวลเบื้องต้น และการบำบัดน้ำเสียอุตสาหกรรม ตัวอย่างด้านล่างแสดงให้เห็นว่าคลื่นอัลตราโซนิกสามารถปรับปรุงการเกิดอนุมูล อัตราการย่อยสลาย และประสิทธิภาพของกระบวนการในระบบต่าง ๆ ได้อย่างไร

ปฏิกิริยาการเร่งด้วยคลื่นเสียง–เฟนตันเพื่อเพิ่มการสร้างอนุมูลไฮดรอกซิล

Ninomiya et al. (2013) แสดงให้เห็นว่าการผสานการใช้คลื่นอัลตราโซนิก TiO₂ H₂O₂ และตัวเร่งปฏิกิริยาเหล็กเพิ่มการสร้างอนุมูลไฮดรอกซิลอย่างมีนัยสำคัญ กระบวนการนี้ถูกนำไปใช้ย่อยสลายลิกนินในขั้นตอนการปรับสภาพชีวมวลลิกโนเซลลูโลสเบื้องต้น เพื่อสนับสนุนการไฮโดรไลซิสด้วยเอนไซม์ในขั้นตอนถัดไป

การจัดชุดทดลอง: เติมอนุภาค TiO₂ (2 g/L), H₂O₂ (100 mM) และ FeSO₄·7H₂O (1 mM) ลงในสารแขวนลอยตัวอย่าง สารแขวนลอยได้รับคลื่นอัลตราโซนิกเป็นเวลา 180 min ด้วย เครื่องประมวลผลอัลตราโซนิกในกลุ่ม Hielscher UP200S / UP200St โดยใช้โซโนโทรดแบบโพรบที่กำลังอัลตราโซนิก 35 W ภาชนะได้รับการควบคุมอุณหภูมิที่ 25 °C

ผลลัพธ์: ปฏิกิริยาการเร่งด้วยคลื่นเสียง–เฟนตันให้ความเข้มข้น DHBA ถึง 378 μM เทียบกับ 115 μM สำหรับปฏิกิริยาเฟนตันที่ไม่ใช้คลื่นอัลตราโซนิกและ TiO₂ การย่อยสลายลิกนินเพิ่มขึ้นเร็วกว่าเมื่อใช้การบำบัดด้วยการเร่งด้วยคลื่นเสียง–เฟนตัน ซึ่งบ่งชี้ถึงการเสริมฤทธิ์อย่างมากระหว่างคลื่นอัลตราโซนิก ตัวเร่งปฏิกิริยา และเคมีเฟนตัน

ภาพจากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) ของชีวมวลปอแก้ว: (A) ตัวอย่างควบคุมที่ไม่ผ่านการบำบัด (B) การบำบัดด้วยการเร่งด้วยคลื่นเสียง (C) การบำบัดด้วยเฟนตัน และ (D) การบำบัดด้วยการเร่งด้วยคลื่นเสียง–เฟนตัน เวลาปรับสภาพเบื้องต้น: 360 min แถบมาตราส่วนแทนระยะ 10 μm
(ภาพและการศึกษา: ©Ninomiya et al., 2013)

การย่อยสลายแนฟทาลีนด้วยการบำบัดดินแบบคล้ายโซโนเฟนตัน

Virkutyte et al. (2009) ศึกษาการย่อยสลายแนฟทาลีนในดินโดยผสานคลื่นอัลตราโซนิกกับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ประสิทธิภาพการย่อยสลายสูงสุดเกิดขึ้นที่ความเข้มข้นไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์สูงและความเข้มข้นแนฟทาลีนเริ่มต้นต่ำ เมื่อฉายคลื่นอัลตราโซนิกที่ 100, 200 และ 400 W มีรายงานประสิทธิภาพการย่อยสลายที่ 78%, 94% และ 97% ตามลำดับ

การศึกษานี้ใช้เครื่องอัลตราโซนิกของ Hielscher รุ่น UP100H, UP200St และ UP400St การย่อยสลายที่ดีขึ้นมีสาเหตุมาจากผลเสริมฤทธิ์ของคลื่นอัลตราโซนิกและไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ซึ่งรวมถึงการเกิดอนุมูลและการมีปฏิสัมพันธ์กับออกไซด์ของเหล็กในเมทริกซ์ดินที่ดีขึ้น

ภาพจุลทรรศน์ SEM–EDS ของดินก่อนและหลังการบำบัดด้วยการฉายคลื่นอัลตราโซนิก
(ภาพและการศึกษา: ©Virkutyte et al., 2009)

ออกซิเดชันทางโซโนเคมีของคาร์บอนไดซัลไฟด์

Adewuyi และ Appaw แสดงให้เห็นการออกซิเดชันทางโซโนเคมีของคาร์บอนไดซัลไฟด์ (CS₂) ในสารละลายน้ำที่ 20 kHz และ 20°C การกำจัด CS₂ เพิ่มขึ้นตามความเข้มของคลื่นอัลตราโซนิก ซึ่งเชื่อมโยงกับคาวิเทชันที่รุนแรงขึ้นและการเกิดอนุมูลที่เพิ่มขึ้น การศึกษานี้บ่งชี้ว่าออกซิเดชันทางโซโนเคมีสามารถเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการกำจัดคาร์บอนไดซัลไฟด์ออกจากกระแสของเหลวที่มีน้ำเป็นตัวกลาง

การบำบัดด้วยโซโนเฟนตันสำหรับน้ำเสียจากสีย้อมและสิ่งทอ

น้ำทิ้งที่มีสีย้อมจากอุตสาหกรรมสิ่งทอและอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องอาจบำบัดได้ยาก เนื่องจากสีย้อมและผลพลอยได้จากสีย้อมหลายชนิดย่อยสลายได้ยาก มีสี และย่อยสลายทางชีวภาพได้ยาก กระบวนการออกซิเดชันขั้นสูงแบบเฟนตันและแบบคล้ายเฟนตันใช้กันอย่างแพร่หลายในการย่อยสลายสีย้อม คลื่นอัลตราโซนิกสามารถปรับปรุงกระบวนการเหล่านี้โดยเพิ่มการสร้างอนุมูล การกระจายตัวของตัวเร่งปฏิกิริยา และการถ่ายเทมวล

การย่อยสลายสีย้อม Reactive Red 120

Garófalo-Villalta et al. (2020) ศึกษาการย่อยสลายสีย้อม Reactive Red 120 (RR-120) ในน้ำสังเคราะห์ โดยเปรียบเทียบการบำบัดด้วยโซโนเฟนตันแบบเอกพันธุ์ที่ใช้ไอรอน(II) ซัลเฟตกับการบำบัดด้วยโซโนเฟนตันแบบวิวิธพันธุ์ที่ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาฐานเกอไทต์ ภายใน 60 min กระบวนการเอกพันธุ์ย่อยสลายสีย้อมได้ 98.10% ขณะที่กระบวนการวิวิธพันธุ์ที่ใช้เกอไทต์ย่อยสลายได้ 96.07% ที่ pH 3.0

การศึกษายังพบว่าตัวเร่งปฏิกิริยาที่ผ่านการดัดแปรให้สมรรถนะการย่อยสลายดีขึ้นเมื่อเทียบกับเกอไทต์ที่ไม่ได้ดัดแปร การวัด COD, TOC และ BOD/COD แสดงให้เห็นว่าการบำบัดด้วยโซโนเฟนตันไม่เพียงกำจัดสีของสารละลาย แต่ยังเพิ่มความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพของสารประกอบอินทรีย์ที่เหลืออยู่ด้วย ภาพแสดง Hielscher UP100H ที่ใช้ในการทดลอง

การย่อยสลายสีย้อมเอโซ RO107 ด้วยโซโนเฟนตันแบบวิวิธพันธุ์

Jaafarzadeh et al. (2018) แสดงให้เห็นการกำจัดสีย้อมเอโซ Reactive Orange 107 (RO107) โดยใช้กระบวนการคล้ายโซโนเฟนตันที่มีอนุภาคนาโนแมกนีไทต์ (Fe₃O₄) เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา โดยใช้ เครื่องอัลตราโซนิกในกลุ่ม Hielscher UP400S / UP400St ที่ติดตั้งโซโนโทรดขนาด 7 mm เพื่อสร้างคาวิเทชันจากคลื่นเสียง

ผลลัพธ์: สามารถกำจัดสีย้อมเอโซได้อย่างสมบูรณ์ที่ปริมาณอนุภาคนาโนแมกนีไทต์ 0.8 g/L, pH 5, H₂O₂ 10 mM, กำลังอัลตราโซนิก 300 W/L และเวลาปฏิกิริยา 25 min ในน้ำเสียสิ่งทอจริง COD ลดลงจาก 2360 mg/L เป็น 489.5 mg/L ภายใน 180 min ผู้เขียนระบุว่ากำลังอัลตราโซนิกเป็นหนึ่งในปัจจัยสำคัญที่มีอิทธิพลต่ออัตราการย่อยสลาย RO107 ในระบบคล้ายเฟนตันแบบวิวิธพันธุ์

เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการสังเคราะห์แมกนีไทต์อย่างมีประสิทธิภาพสูงด้วยคลื่นอัลตราโซนิก!

การย่อยสลาย RO107 ที่ pH 5, MNPs 0.8 g/L, H₂O₂ 10 mM, RO107 50 mg/L, กำลังอัลตราโซนิก 300 W และเวลาปฏิกิริยา 30 min
การศึกษาและภาพ: ©Jaafarzadeh et al., 2018.

เครื่องอัลตราโซนิกของ Hielscher สำหรับโซโนเฟนตันและกระบวนการออกซิเดชันขั้นสูง

Hielscher Ultrasonics ออกแบบและผลิตเครื่องประมวลผลและเครื่องปฏิกรณ์อัลตราโซนิกสมรรถนะสูงสำหรับการใช้งานโซโนเคมีงานหนัก รวมถึงปฏิกิริยาเฟนตัน ปฏิกิริยาโซโนเฟนตัน ปฏิกิริยาโซโนโฟโตเคมี และกระบวนการออกซิเดชันขั้นสูงอื่น ๆ มีระบบตั้งแต่อุปกรณ์ห้องปฏิบัติการขนาดกะทัดรัดไปจนถึงเครื่องปฏิกรณ์อัลตราโซนิกระดับอุตสาหกรรมสำหรับการผลิตอย่างต่อเนื่องและกระแสของเหลวที่ต้องบำบัด

การเลือกอุปกรณ์อัลตราโซนิกสำหรับกระบวนการโซโนเฟนตัน

ตารางด้านล่างให้แนวทางเกี่ยวกับเครื่องอัลตราโซนิกของ Hielscher ที่เหมาะสมกับปริมาตรแบตช์และอัตราการไหลทั่วไป การเลือกอุปกรณ์ขั้นสุดท้ายขึ้นอยู่กับเคมีของกระบวนการ การเปลี่ยนสารเป้าหมาย เวลาพำนัก ปริมาณของแข็ง อุณหภูมิ ความดัน และพลังงานที่ต้องป้อนเข้า

วิธีเริ่มต้นการทดสอบความเป็นไปได้ของโซโนเฟนตัน

เพื่อให้คำแนะนำอุปกรณ์ที่เชื่อถือได้ โดยทั่วไป Hielscher จะทบทวนเคมี สารปนเปื้อนเป้าหมาย ปริมาตรที่ต้องบำบัด อัตราการไหล ปริมาณสารออกซิไดซ์ ชนิดตัวเร่งปฏิกิริยา ช่วง pH ขีดจำกัดอุณหภูมิ และการเปลี่ยนสารที่ต้องการ สำหรับการทดลองในห้องปฏิบัติการ มักใช้เครื่องอัลตราโซนิกแบบโพรบสำหรับห้องปฏิบัติการหรือแบบตั้งโต๊ะ เช่น UP200Ht, UP400St หรือ UIP1000hdT เพื่อกำหนดพลังงานที่ต้องป้อนเข้าและช่วงสภาวะกระบวนการ

สำหรับการทำงานต่อเนื่อง Hielscher สามารถจัดเซลล์ไหลอัลตราโซนิกและเครื่องปฏิกรณ์แบบอินไลน์ที่ควบคุมเวลาพำนัก ความดัน อุณหภูมิ และกำลังที่ป้อนเข้าได้ จึงสามารถเปรียบเทียบสมรรถนะการบำบัดที่แอมพลิจูดและอัตราการไหลต่าง ๆ ได้โดยตรง

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับปฏิกิริยาโซโนเฟนตัน

การบำบัดด้วยเฟนตันกับโซโนเฟนตันแตกต่างกันอย่างไร?

การบำบัดด้วยเฟนตันใช้ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์และตัวเร่งปฏิกิริยาเหล็กเพื่อสร้างอนุมูลไฮดรอกซิล การบำบัดด้วยโซโนเฟนตันเพิ่มคลื่นอัลตราโซนิกกำลังสูง คาวิเทชันจากคลื่นอัลตราโซนิกเพิ่มการเกิดอนุมูลและปรับปรุงการผสม การสัมผัสกับตัวเร่งปฏิกิริยา และการถ่ายเทมวล

สามารถใช้การบำบัดด้วยโซโนเฟนตันกับน้ำเสียอุตสาหกรรมได้หรือไม่?

ได้ การบำบัดด้วยโซโนเฟนตันใช้ในการพัฒนากระบวนการสำหรับน้ำเสียอุตสาหกรรม น้ำทิ้งที่มีสีย้อม น้ำเสียปิโตรเคมี สลาร์รีที่ปนเปื้อน และกระแสของเหลวอื่น ๆ ที่มีสารประกอบอินทรีย์ซึ่งย่อยสลายได้ยาก ความเป็นไปได้ในระดับอุตสาหกรรมขึ้นอยู่กับภาระสารปนเปื้อน ความต้องการสารออกซิไดซ์ ระบบตัวเร่งปฏิกิริยา เป้าหมายการบำบัด และสมดุลพลังงาน

คลื่นอัลตราโซนิกสามารถลดการใช้สารเคมีได้หรือไม่?

คลื่นอัลตราโซนิกสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้สารออกซิไดซ์และตัวเร่งปฏิกิริยาโดยเพิ่มความเข้มของการเกิดอนุมูลและการถ่ายเทมวล การจะลดการใช้สารเคมีได้หรือไม่นั้นต้องยืนยันด้วยการทดลองโดยใช้น้ำเสียหรือสารผสมสำหรับปฏิกิริยาจริง

กระบวนการนี้ขยายขนาดได้หรือไม่?

ได้ เครื่องอัลตราโซนิกของ Hielscher ได้รับการออกแบบสำหรับการพัฒนากระบวนการที่ขยายขนาดได้ ผลจากการทดสอบในห้องปฏิบัติการสามารถถ่ายโอนไปยังระบบระดับนำร่องและระดับอุตสาหกรรมได้ โดยควบคุมแอมพลิจูด พลังงานที่ป้อนเข้า เวลาพำนัก อุณหภูมิ ความดัน และรูปทรงเครื่องปฏิกรณ์

เครื่องประมวลผลอัลตราโซนิกรุ่นใดเหมาะกับกระบวนการของฉัน?

เครื่องประมวลผลที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับปริมาตรตัวอย่าง อัตราการไหล การเปลี่ยนสารเป้าหมาย ปริมาณของแข็ง ความหนืด อุณหภูมิการทำงาน และความดัน Hielscher มีเครื่องอัลตราโซนิกสำหรับห้องปฏิบัติการ ระบบระดับนำร่อง และเครื่องปฏิกรณ์อัลตราโซนิกระดับอุตสาหกรรมสำหรับการประมวลผลต่อเนื่อง

กระบวนการโซโนโอโซเนชันคืออะไร?

โซโนโอโซเนชันเป็นกระบวนการออกซิเดชันขั้นสูงที่ผสานการบำบัดด้วยโอโซนกับคลื่นอัลตราโซนิกกำลังสูงเพื่อสร้างอนุมูลที่มีความไวต่อปฏิกิริยามากขึ้นและปรับปรุงการถ่ายเทมวลในของเหลว การเสริมฤทธิ์นี้เร่งการย่อยสลายสารมลพิษอินทรีย์ สีย้อม จุลินทรีย์ และสารประกอบที่ย่อยสลายได้ยากในน้ำหรือน้ำเสีย เมื่อเทียบกับการใช้โอโซนเพียงอย่างเดียว

สำรวจข้อดีของโซโนโอโซเนชัน!

วรรณกรรม / เอกสารอ้างอิง

• Kazuaki Ninomiya, Hiromi Takamatsu, Ayaka Onishi, Kenji Takahashi, Nobuaki Shimizu (2013): Sonocatalytic–Fenton reaction for enhanced OH radical generation and its application to lignin degradation. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 20, Issue 4, 2013. 1092-1097.
• Nematollah Jaafarzadeh, Afshin Takdastan, Sahand Jorfi, Farshid Ghanbari, Mehdi Ahmadi, Gelavizh Barzegar (2018): The performance study on ultrasonic/Fe₃O₄/H₂O₂ for degradation of azo dye and real textile wastewater treatment. Journal of Molecular Liquids Vol. 256, 2018. 462–470.
• Virkutyte, Jurate; Vickackaite, Vida; Padarauskas, Audrius (2009): Sono-oxidation of soils: Degradation of naphthalene by sono-Fenton-like process. Journal of Soils and Sediments 10, 2009. 526-536.
• Garófalo-Villalta, Soraya; Medina Espinosa, Tanya; Sandoval Pauker, Christian; Villacis, William; Ciobotă, Valerian; Muñoz, Florinella; Vargas Jentzsch, Paul (2020): Degradation of Reactive Red 120 dye by a heterogeneous Sono-Fenton process with goethite deposited onto silica and calcite sand. Journal of the Serbian Chemical Society 85, 2020. 125-140.
• Ahmadi, Mehdi; Haghighifard, Nematollah; Soltani, Reza; Tobeishi, Masumeh; Jorfi, Sahand (2019): Treatment of a saline petrochemical wastewater containing recalcitrant organics using electro-Fenton process: persulfate and ultrasonic intensification. Desalination and Water Treatment 169, 2019. 241-250.
• Adewuyi, Yusuf G.; Appaw, Collins (2002): Sonochemical Oxidation of Carbon Disulfide in Aqueous Solutions: Reaction Kinetics and Pathways. Industrial & Engineering Chemistry Research 41 (20), 2002. 4957–4964.