Sonication Fenton Reaksiyonlarını Geliştirir

Fenton reaksiyonları hidroksil gibi serbest radikallerin üretimine dayanır •OH radikal ve hidrojen peroksit (H2O2). Fenton reaksiyon ultrasonication ile birleştirildiğinde önemli ölçüde yoğunlaştırılabilir. Fenton reaksiyonunun güç ultrason ile basit, ancak son derece etkili kombinasyonunun, istenen radikal oluşumu büyük ölçüde iyileştirdiği ve böylece yoğunlaşan etkileri işlediği gösterilmiştir.

Güç Ultrason Fenton Reaksiyonları Nasıl İyileştirir?

Hielschers UIP1000hdT (1kW) ultrasonicator ultrasonik kavitasyonYüksek güçlü / yüksek performanslı ultrasonication su gibi sıvılar halinde birleştiğinde, akustik kavitasyon olgusu gözlenebilir. Kavitasyonel sıcak noktada, dakika vakum kabarcıkları ortaya çıkar ve güç ultrason dalgalarının neden olduğu birkaç yüksek basınç / düşük basınç döngüsü üzerinde büyür. Bu noktada, vakum kabarcığı daha fazla enerji ememediğinde, boşluk yüksek basınç (sıkıştırma) döngüsü sırasında şiddetli bir şekilde çöker. Bu kabarcık patlaması, 5000 K'ya kadar sıcaklıkların, 100 MPa'ya kadar yüksek basınçların ve çok yüksek sıcaklık ve basınç farklarının meydana geldiği olağanüstü aşırı koşullar oluşturur. Patlayan kavitasyon kabarcıkları ayrıca çok yoğun kesme kuvvetlerine (sonomekanik etkiler) sahip yüksek hızlı sıvı mikrojetlerin yanı sıra suyun hidrolizi (sonokimyasal etki) nedeniyle OH radikalleri gibi serbest radikal türleri de oluşturur. Serbest radikal oluşumunun sonokimyasal etkisi ultrasonik olarak yoğunlaşmış Fenton reaksiyonları için en büyük katkıda bulunurken, ajitasyonun sonomekanik etkileri, kimyasal dönüşüm oranlarını artıran kütle transferini geliştirir.
(Resimde sol, sonotrode'da oluşturulan akustik kavitasyon gösterir. ultrasonicator UIP1000hd. Daha iyi görünürlük için alttan kırmızı ışık kullanılır)

Bilgi talebi





Ultrasonication oksidatif Fenton reaksiyonları geliştirir.

Büyük ölçekli sono-Fenton reaksiyonları için endüstriyel ultrasonik satır içi reaktör.

Sonkimyasal Olarak Geliştirilmiş Fenton Reaksiyonları için Örnek Vaka Çalışmaları

Güç ultrasonunun Fenton reaksiyonları üzerindeki olumlu etkileri, kimyasal bozulma, dekontaminasyon ve ayrışma gibi çeşitli uygulamalar için araştırma, pilot ve endüstriyel ortamlarda yaygın olarak incelenmiştir. Fenton ve sono-Fenton reaksiyonu, yüksek reaktif hidroksil radikallerinin oluşumuna neden olan demir katalizör kullanılarak hidrojen peroksit ayrışmasına dayanır.
Hidroksil (•OH) radikalleri gibi serbest radikaller genellikle, örneğin atık sulardaki organik bileşikler gibi kirleticileri bozmak için oksidasyon reaksiyonlarını yoğunlaştırmak için proseslerde kasıtlı olarak üretilir. Güç ultrason Fenton tipi reaksiyonlarda serbest radikal oluşumun yardımcı bir kaynağı olduğundan, Fenton reaksiyonları ile birlikte sonication kirleticileri, tehlikeli bileşikleri ve selüloz maddeleri bozmak için kirletici bozulma oranlarını artırdı. Bu, ultrasonik olarak yoğunlaşmış bir Fenton reaksiyonu olan sono-Fenton reaksiyonu, Fenton reaksiyonunu önemli ölçüde daha verimli hale getiren hidroksil radikal üretimini iyileştirebileceği anlamına gelir.

OH Radikal Neslini Geliştirmek için Sonocatalytic-Fenton Reaksiyon

Ninomiya ve ark. (2013) başarılı bir şekilde bir sonocatalytically fenton reaksiyonu gelişmiş göstermek – katalizör olarak titanyum dioksit (TiO2) ile birlikte ultrasonication kullanarak – önemli ölçüde geliştirilmiş hidroksil (•OH) radikal nesil sergiler. Yüksek performanslı ultrason uygulaması gelişmiş bir oksidasyon süreci (AOP) başlatmak için izin verdi. TiO2 parçacıkları kullanılarak yapılan sonokatalitik reaksiyon çeşitli kimyasalların bozulmasına uygulanırken, Ninomiya araştırma ekibi, lignin (bitkinin hücre duvarlarında karmaşık bir organik polimer) bozulması için verimli bir şekilde üretilen •OH radikallerini, daha sonra kolaylaştırılmış bir enzimatik hidroliz için lignoselülozik malzemenin ön işlem olarak kullandı.
Sonuçlar, TiO2'yi sonocatalyst olarak kullanan bir sonocatalytic Fenton reaksiyonunun, sadece lignin bozulmasını değil, aynı zamanda sonraki enzymatic sakkarifikasyonu geliştirmek için lignoselülozik biyokütlenin verimli bir ön işlem olduğunu göstermektedir.
Prosedür: Sonocatalytic-Fenton reaksiyonu için, numune çözeltisine veya süspansiyona hem TiO2 parçacıkları (2 g/L) hem de Fenton reaktifi (yani H2O2 (100 mM) ve FeSO4·7H2O (1 mM)) eklendi. Sonocatalytic-Fenton reaksiyonu için, reaksiyon kabındaki örnek süspansiyon, prob tipi ultrasonik işlemci UP200S (200W, 24kHz) 35 W ultrason gücünde sonotrode S14 ile. Reaksiyon kabı, soğutma sirkülatörü kullanılarak 25°C sıcaklığını koruyan bir su banyosuna yerleştirildi. Ultrasonication herhangi bir ışık kaynaklı etkileri önlemek için karanlıkta gerçekleştirildi.
Etki: Sonocatalytic Fenton reaksiyonu sırasında OH radikal neslinin bu sinerjik artışı, Fenton reaksiyonunun sonokatalitik reaksiyonla birleşmesiyle fe2+ indüklenen Fe3+ ile oluşur.
Bulgular: Sono-katalitik Fenton reaksiyonu için DHBA konsantrasyonu sinerjik olarak 378 μM'ye, ultrasonsuz Fenton reaksiyonu ve TiO2 ise sadece 115 μM DHBA konsantrasyonuna ulaştı. Fenton reaksiyonu altında kenaf biyokütlesinin lignin bozulması, kD = 0.26 dk−1 ile doğrusal olarak 120 dakikaya kadar artan ve 180 dk'da% 49.9'a ulaşan bir lignin bozulma oranı elde etti.; sonocatalytic-Fenton reaksiyonu ile lignin bozulma oranı kD = 0.57 dk−1 ile doğrusal olarak 60 dk'ya kadar artarak 180 dk'da `.0'a ulaştı.

Ultrasonication sonocatalyst olarak TiO2 ile birlikte Fenton reaksiyon ve hidroksil radikal oluşumunu geliştirir.

(B) sonocatalytic (US/TiO2), (C) Fenton (H2O2/Fe2+) ve (D) sonocatalytic-Fenton (US/TiO2 + H2O2/Fe2+) reaksiyonları ile önceden tedavi edilen kenaf biyokütle (A) işlenmemiş kontrolün elektron mikrografilerinin (SEM) taranması. Ön işlem süresi 360 dk idi. Çubuklar 10 μm'dir.
(Resim ve çalışma: ©Ninomiya vd., 2013)

Ultrasonicator UIP1000hdT bir sono-Fenton reaksiyonu için kullanılan bir parti reaktöründe

Sono-Fenton reaksiyonları toplu ve hat içi reaktör kurulumlarında çalıştırılabilir. Resimde, ultrasonik işlemci UIP1000hdT (1kW, 20kHz) 25 litrelik bir parti halinde.

Bilgi talebi





Sonokimya Fenton ile Naftalin Bozulması

naftalin bozulmasının en yüksek yüzdesi, uygulanan tüm ultrason ışınlama yoğunlukları için her iki faktörün en yüksek (600 mg L-1 hidrojen peroksit konsantrasyonu) ve en düşük (200 mg kg1 naftalin konsantrasyonu) seviyelerinin kesişiminde elde edildi. Sırasıyla 100, 200 ve 400 W'da sonikasyon uygulandığında naftalin bozulması verimliliğinin% 78, % 94 ve% 97'si ile sonuçlandı. Karşılaştırmalı çalışmalarında, araştırmacılar Hielscher ultrasonicators'ı kullandılar. UP100H, UP200St, ve UP400St. Bozulma verimliliğindeki önemli artış, uygulanan ultrason ile Fe oksitlerin artan yüzey alanına çevrilen hem oksitleyici kaynakların (ultrasonikasyon ve hidrojen peroksit) sinerjisine ve radikallerin daha verimli üretimine atfedilmiştir. Optimum değerler (hidrojen peroksitin 600 mg L−1'i ve 200 ve 400 W'da 200 mg kg1 naftalin konsantrasyonu) 2 saat işlemden sonra topraktaki naftalin konsantrasyonunda maksimum% 97 azalmaya işaret etti.
(cf. Virkutyte vd., 2009)

Sono-Fenton reaksiyon yoluyla ultrasonik toprak düzeltme.

A) Elementel haritalama ve b) toprak öncesi ve c) ultrason ışınlama tedavisinden sonra SEM-EDS mikrogramı
(Resim ve çalışma: ©Virkutyte vd., 2009)

Sonokimyasal Karbon Disülfid Bozulması

Sono-Fenton reaksiyonları için ultrasonik parti reaktörü.Adewuyi ve Appaw, sonokimyasal bir parti reaktöründe karbon disülfidinin (CS2) 20 kHz ve 20 °C frekansta sonikasyon altında başarılı bir şekilde oksidasyonunu gösterdi. CS2'nin sulu çözeltiden çıkarılması ultrason yoğunluğundaki artışla önemli ölçüde artmıştır. Daha yüksek yoğunluk, akustik genlikte bir artışa neden oldu ve bu da daha yoğun bir kavitasyonla sonuçlandı. CS2'nin sülfata sonokimyasal oksidasyonu esas olarak rekombinasyon reaksiyonlarından üretilen •OH radikal ve H2O2 tarafından oksidasyon yoluyla ilerler. Ek olarak, bu çalışmada hem düşük hem de yüksek sıcaklık aralığındaki düşük EA değerleri (42 kJ / mol'den düşük), difüzyon kontrollü taşıma süreçlerinin genel reaksiyonu dikte ettiğini göstermektedir. Ultrasonik kavitasyon sırasında, sıkıştırma aşamasında H• ve •OH radikalleri üretmek için boşluklarda bulunan su buharının ayrışması zaten iyi çalışılmıştır. •OH radikali hem gaz hem de sıvı fazında güçlü ve verimli bir kimyasal oksidandır ve inorganik ve organik substratlarla reaksiyonları genellikle difüzyon kontrollü oranın yakınındadır. Hidroksil radikalleri ve hidrojen atomları yoluyla H2O2 ve hidrojen gazı üretmek için suyun sonolizi iyi bilinir ve herhangi bir gaz, O2 veya saf gaz (örneğin, Ar) varlığında meydana gelir. Sonuçlar, serbest radikallerin (örneğin, •OH) interfacial reaksiyon bölgesine kullanılabilirliğinin ve göreceli difüzyon oranlarının, hızı sınırlayan adımı ve reaksiyonun genel sırasını belirlediğini göstermektedir. Genel olarak, sonokimyasal gelişmiş oksidatif bozulma karbon disülfid giderme için etkili bir yöntemdir.
(Adewuyi ve Appaw, 2002)

Bilgi talebi





Ultrasonik Fenton benzeri Boya Bozulması

Üretimlerinde boya kullanan endüstrilerden gelen atık sular, atık suyu düzeltmek için verimli bir süreç gerektiren bir çevre sorunudur. Oksidatif Fenton reaksiyonları, boya atık sularının tedavisinde yaygın olarak kullanılırken, gelişmiş Sono-Fenton süreçleri, gelişmiş verimliliği ve çevre dostu olması nedeniyle giderek daha fazla ilgi görüyor.

Reaktif Kırmızı 120 Boyanın Bozulması için Sono-Fenton Reaksiyonu

Ultrasonicator UP100H sono-Fenton reaksiyonu ile kırmızı boya bozulması için deneylerde.Reaktif Kırmızı 120 boyanın (RR-120) sentetik sularda bozulması incelendi. İki işlem göz önünde bulunduruldu: silika ve kalsit kumuna biriken sentetik goeteit ve goetetit ile demir (II) sülfatlı homojen Sono-Fenton ve heterojen Sono-Fenton (modifiye katalizörler GS (silika kumuna biriken goeteite) ve GC (kalsit kumuna biriken goeteite) . 60 dakikalık reaksiyonda, homojen Sono-Fenton işlemi, pH 3.0'da goethite ile heterojen Sono-Fenton işlemi için% 96.07'nin aksine% 98.10'luk bir bozulmaya izin etti. RR-120'nin çıkarılması, değiştirilmiş katalizörler çıplak goethite yerine kullanıldığında artmıştır. Kimyasal Oksijen Talebi (COD) ve Total Organik Karbon (TOC) ölçümleri homojen Sono-Fenton işlemi ile en yüksek TOC ve COD çıkarmalarının sağlandığını göstermiştir. Biyokimyasal Oksijen Talebi (BOD) ölçümleri, bod/COD'un en yüksek değerinin heterojen bir Sono-Fenton işlemiyle (modifiye katalizör GC ile 0.88±0.04) elde edildiğini ve kalıntı organik bileşiklerin biyobozunurluğunun önemli ölçüde arttığını gösterdi.
(cf. Garófalo-Villalta vd. 2020)
Sol resimde ultrasonicator UP100H sono-Fenton reaksiyonu yoluyla kırmızı boya bozulması için yapılan deneylerde kullanılır. (Çalışma ve resim: ©Garófalo-Villalta vd., 2020.)

Heterojen Sono-Fenton azo boya ro107 bozulması

Ultrasonication daha yüksek radikal oluşumu ile sonuçlanan Fenton reaksiyonları teşvik eder. Böylece daha yüksek oksidasyon ve gelişmiş dönüşüm oranları elde edilir. Jaafarzadeh ve ark. (2018), azo boyası Reaktif Turuncu 107'nin (RO107) katalizör olarak manyetit (Fe3O4) nanopartikülleri (MNP) kullanarak bozulma işlemi gibi sono-Fenton yoluyla başarılı bir şekilde çıkarıldığını gösterdi. Çalışmalarında, Hielscher UP400S ultrasonicator istenen radikal oluşumu elde etmek için akustik kavitasyon oluşturmak için% 50 görev döngüsünde (1 s on/1 s off) 7mm sonotrode ile donatılmıştır. Manyetit nanopartiküller peroksidaz benzeri katalizör olarak işlev görür, bu nedenle katalizör dozajındaki bir artış daha aktif demir sahaları sağlar, bu da H2O2'nin ayrışmasını hızlandırır ve bu da reaktif OH üretimine yol açar•.
Sonuçlar: Azo boyasının tamamen çıkarılması 0.8 g/L MPN'lerde, pH = 5, 10 mM H2O2 konsantrasyonda, 300 W/L ultrasonik güçte ve 25 dk reaksiyon süresinde elde edildi. Bu ultrasonik Sono-Fenton benzeri reaksiyon sistemi de gerçek tekstil atıksu için değerlendirildi. Sonuçlar, kimyasal oksijen talebinin (COD) 180 dakikalık reaksiyon süresi boyunca 2360 mg/L'den 489,5 mg/L'ye düşürüldüğünü göstermiştir. Ayrıca, ABD / Fe3O4 / H2O2 üzerinde maliyet analizi de yapıldı. Son olarak, ultrasonik / Fe3O4 / H2O2 renkli atık suların dekolorizasyonunda ve arıtılmasında yüksek verimlilik gösterdi.
Ultrasonik güçteki bir artış, 'Fe3+ ila 'Fe2+ dönüşüm oranını kolaylaştıran manyetit nanopartiküllerin reaktivite ve yüzey alanında bir gelişmeye yol açtı. Üretilen 'Fe2+, hidroksil radikalleri üretmek için bir H2O2 reaksiyonu katalİze etti. Sonuç olarak, ultrasonik gücün artmasının, temas süresi içinde renksizleştirme oranını hızlandırarak ABD / MNPs / H2O2 sürecinin performansını artırdığı gösterilmiştir.
Çalışmanın yazarları, ultrasonik gücün heterojen Fenton benzeri sistemde RO107 boyasının bozulma oranını etkileyen en önemli faktörlerden biri olduğunu not eder.
Sonication kullanarak son derece verimli manyetit sentezi hakkında daha fazla bilgi edinin!
(cf. Jaafarzadeh vd., 2018)

Ultrasonik güç heterojen Fenton benzeri sistemde RO107 boya bozulma oranı etkileyen en önemli faktörlerden biridir.

Ro107 5 pH farklı kombinasyonlarda bozulma, 0.8 g / L MNP dozaj, 10 mM H2O2 konsantrasyonu, 50 mg / L RO107 konsantrasyonu, 300 W ultrasonik güç ve reaksiyon süresi 30 dk.
Çalışma ve resim: ©Jaafarzadeh vd., 2018.

ağır ultrasonicators

Hielscher Ultrasonics tasarımlar, üretir ve gelişmiş oksidatif süreçler (AOP), Fenton reaksiyon gibi ağır hizmet uygulamaları için yüksek performanslı ultrasonik işlemciler ve reaktörler dağıtır, yanı sıra diğer sonokimyasal, sono-foto-kimyasal ve sono-elektro-kimyasal reaksiyonlar. Ultrasonicators, ultrasonik problar (sonotrodes), akış hücreleri ve reaktörler her boyutta mevcuttur – kompakt laboratuvar test ekipmanlarından büyük ölçekli sonokimyasal reaktörlere kadar. Hielscher ultrasonicators laboratuvar ve tezgah üstü cihazlardan saatte birkaç ton işleyebilen endüstriyel sistemlere kadar çok sayıda güç sınıfı mevcuttur.

Hassas Genlik Kontrolü

Harcanan nükleer yakıtları ve radyoaktif atıkları işlemek için 4000 watt ultrasonicator ile ultrasonik reaktörGenlik, herhangi bir ultrasonik işlemin sonuçlarını etkileyen en önemli işlem parametrelerinden biridir. Ultrasonik genlik hassas ayarlama düşük ila çok yüksek genliklerde Hielscher ultrasonicators çalıştırmak ve tam olarak dispersiyon, ekstraksiyon ve sonochemistry gibi uygulamaların gerekli ultrasonik işlem koşullarına genlik ince ayar sağlar.
Doğru sonotrode boyutunu seçmek ve isteğe bağlı olarak genlik için bir güçlendirici korna kullanmak ve genlik ek artış veya azalma belirli bir uygulama için ideal bir ultrasonik sistem kurmak sağlar. Daha büyük bir ön yüzey alanına sahip bir prob / sonotrod kullanmak ultrasonik enerjiyi geniş bir alan ve daha düşük bir genlik üzerinde dağıtırken, daha küçük ön yüzey alanına sahip bir sonotrod daha odaklanmış bir kavitasyonel sıcak nokta oluşturarak daha yüksek genlikler oluşturabilir.

Hielscher Ultrasonics çok yüksek sağlamlık yüksek performanslı ultrasonik sistemler üretir ve zorlu koşullar altında ağır hizmet uygulamalarında yoğun ultrason dalgaları sunmak için yeteneğine sahiptir. Tüm ultrasonik işlemciler 7/24 çalışma tam güç sunmak için üretilmiştir. Özel sonotrodlar, yüksek sıcaklık ortamlarında sonication işlemlerine izin verir.

Hielscher Kimyasal Sono Reaktörlerinin Avantajları

  • toplu ve satır içi reaktörler
  • endüstriyel seviye
  • Tam yük altında 7/24/365 çalışma
  • herhangi bir hacim ve akış hızı için
  • çeşitli reaktör gemisi tasarımları
  • Sıcaklık kontrollü
  • basılabilir
  • temizlemesi kolay
  • kurulumu kolay
  • güvenli çalışma
  • sağlamlık + düşük bakım
  • isteğe bağlı olarak otomatik

Aşağıdaki tablo size bizim ultrasonicators yaklaşık işleme kapasitesinin bir göstergesidir:

Numune Hacmi Akış Oranı Önerilen Cihaz
1 - 500mL 10 - 200mL/min UP100H
10 - 2000mL 20 - 400mL/min UP200Ht, UP400St
0,1 - 20L 0,2 - 4L/min UIP2000hdT
10 - 100L 2 - 10L/min Uıp4000hdt
n.a. 10 - 100L/min UIP16000
n.a. daha büyük grubu UIP16000

Bizimle iletişime geçin! / Bize sor!

Daha fazla bilgi isteyin

Ultrasonik işlemciler, uygulamalar ve fiyat hakkında ek bilgi istemek için lütfen aşağıdaki formu kullanın. Biz sizinle süreci tartışmak ve size gereksinimlerinizi karşılayan bir ultrasonik sistem sunmak için mutlu olacak!









Lütfen dikkat Gizlilik Politikası.


Ultrasonication önemli ölçüde Fenton reaksiyonları verimliliğini artırır, güç ultrason ücret radikalleri oluşumunu artırır çünkü.

Sonokimyasal toplu iş kurulumu ile ultrasonicator UIP1000hdT (1000 watt, 20kHz) Sono-Fenton reaksiyonları için.


Ultrasonik yüksek kesme homojenizatörleri laboratuvar, tezgah üstü, pilot ve endüstriyel işlemede kullanılır.

Hielscher Ultrasonik uygulamaları karıştırma, dağılım, emülsifikasyon ve laboratuvar, pilot ve endüstriyel ölçekte çıkarma için yüksek performanslı ultrasonik homojenler üretmektedir.



Edebiyat / Referanslar


Yüksek performanslı ultrasonik! Hielscher ürün yelpazesi, tezgah üstü üniteler üzerindeki kompakt laboratuvar ultrasonicator'dan tam endüstriyel ultrasonik sistemlere kadar tüm spektrumu kapsar.

Hielscher Ultrasonics yüksek performanslı ultrasonik homojenizatörler üretir laboratuvar için endüstriyel boyut.