Solvent degradation studies using hydrodynamic cavitation

Abstract

Hydrodynamic cavitation for the degradation of organic solvents was investigated in detail using a newer form of cavitating device-vortex diode. The results were also compared with that using conventional cavitating device orifice. Removal of three different organic solvents-acetone, methyl ethyl ketone (MEK), and toluene were studied on a pilot plant with capacity of 1 m 3 /h. The effect of different operating parameters such as inlet pressure, initial concentration, and reactor type on the degradation rate of solvent was investigated in detail. The results revealed that efficiency of solvent removal varies substantially with the change in physical operating conditions and nature of the solvent. It was found that up to 80% degradation could be achieved for toluene (cavitational yield 32.2 3 10 23 mg/J), substantially higher than that for acetone and MEK indicating the effect of molecular weight/structure in the degradation process. Further, the results clearly indicated chemical oxidation as a predominant mechanism for degradation and not physical destruction. Vortex diode that works on the principle of vortex generation for cavitation, was found to be far superior over conventional cavitating device-orifice-up to eight times higher cavitational yield could be obtained for toluene as compared to orifice. The results of this study provide newer insight into solvent removal using hydrodynamic cavitation and would have bearing on the treatment of solvent containing wastewaters.

Treatment of Solvent-Contaminated Water Using Vortex-Based Cavitation: Influence of Operating Pressure Drop, Temperature, Aeration, and Reactor Scale

“…This device uses swirling flow in a novel configuration to generate cavitation. This vortex based cavitation device has shown to perform better than orifice based cavitation device for variety of applications (1,20,21). The device offered 3 to 8 times better cavitational yield (mg pollutant degraded/Joules) compared to the orifice plate.…”

“…Gogate (25) has reviewed studies reporting influence of aeration on performance of acoustic cavitation. However, studies on influence of aeration on performance of hydrodynamic cavitation are scarce (1,17). Suryawanshi et al (1) performed solvent degradation experiments and reported about 10 % increase in degradation performance in presence of aeration compared to that without aeration.…”

Кавітація У Комбінованих Технологіях Очищення Стічних Вод Від Толуену

“…Вступ. Кавітація та її комбінації з іншими методами -основа ефективних технологій очищення стічних вод від дисперсних твердих частинок [1,2] та шкідливих органічних сполук [3][4][5][6][7][8][9][10]. Так, встановлено, що максимальної швидкості флотації кальцію оксалату, який утворювався внаслідок хімічної взаємодії натрію оксалату (протрава під час дублення шкіри) із кавітаційно активованими дисперсними частинками суспензії кальцію гідроксиду, досягали за тривалості кавітаційного оброблення 600…900 с і тиску на вході у гідродинамічний кавітатор 0,3…0,4 МПа [1].…”

“…Ефективність деградації забруднювачів визначається їх початковою концентрацією у рідині (воді) [3], величиною pH [4], реаґентним режимом [4,5], енергетичними характеристиками кавітаційного оброблення (питомою потужністю ультразвукових генераторів, тиском на вході у гідродинамічні кавітатори) [6][7][8], а також конструктивними особливостями кавітаційних апаратів [9,10].…”

“…Встановлено, що найефективнішим для кавітаційної деградації гідрофільних і гідрофобних сумішей, що містять тугоплавкі речовини, є застосування комбінації трубок Вентурі і пластин з отворами [9]. Виявлено, що для ступеня деградації толуену близько 80 % результативність кавітації зростала у 8 разів (від 4,02·10 -3 до 32,2·10 -3 мг/Дж) під час переходу від пристрою з отворами до вихрового діода [10]. Це зумовлено тим, що для виникнення кавітації у вихровому діоді необхідний значно менший перепад тиску, ніж за використання пристрою з отворами.…”