Kimyəvi maddələrsiz sonoelektrokoaqulyasiya ilə təmiz su

Elektrokoaqulyasiya (EC) sərf olunan elektrodlardan yerində koaqulyant növləri (məsələn, Fe(OH)x, Al(OH)x) əmələ gətirən, kolloidləri, emulsiyaları, metalları, boyaları və yeni meydana çıxan çirkləndiriciləri tutan elektrokimyəvi prosesdir. EC-nin güclü ultrasəslə birləşdirilməsi – “sonoelektrokoaqulyasiya” (SEC) – kütlə ötürülməsini intensivləşdirir, elektrodların passivləşməsini zəiflədir və daha aşağı xüsusi enerji sərfi ilə flokların əmələ gəlməsini sürətləndirir. Kimyəvi maddələrsiz sonoelektrokoaqulyasiya ilə təmizləmə Hielscher sonoelektrokimyəvi reaktorlarında fasiləsiz axında həyata keçirilə bilər; bundan sonra floklar qravitasiya ilə ayrılır və şəffaf su çıxarılır.

Ultrasəsi elektrokoaqulyasiya ilə niyə birləşdirməli? – Mexanizmin əsasları

Hielscher sonoelektrodlarından istifadə edilən sonoelektrokoaqulyasiyada ultrasəs zondu eyni zamanda elektrokoaqulyasiya elektrodu kimi fəaliyyət göstərərək güclü ultrasəsi metalın elektrokimyəvi həll olması ilə birbaşa birləşdirir. Yüksək intensivlikli ultrasəs (adətən ~20 kHz) aktiv elektrod səthinin bilavasitə yaxınlığında akustik kavitasiya yaradır. Kavitasiya qabarcıqlarının təkrar böyüməsi və şiddətlə çökməsi elektrokimyəvi reaksiyaların baş verdiyi yerlərdə lokallaşmış mikroşırnaqlar, zərbə dalğaları və intensiv mikroaxınlar yaradır.
Eyni məkanda baş verən bu ultrasəs təsiri ilə elektrokimyəvi prosesin qarşılıqlı əlaqəsi bir neçə mühüm nəticə verir:
(i) elektrokimyəvi diffuziya qatının fasiləsiz nazikləşməsi, bununla kütlə ötürülməsinin əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşması;
(ii) passivləşdirici oksid və hidroksid təbəqələrinin elektrod səthindən fəal şəkildə uzaqlaşdırılması, bununla çirklənmənin və cərəyanın azalmasının qarşısının alınması; və
(iii) elektrod–məhlul sərhədində elektrolitin daim yenilənməsi, bununla bərabər cərəyan sıxlığının və sabit koaqulyant yaranmasının təmin edilməsi.
Nəticədə Hielscher sonoelektrodları passivləşmə səbəbindən dayanmalar olmadan həqiqətən fasiləsiz elektrokoaqulyasiyaya, cərəyan səmərəliliyinin yaxşılaşmasına və metal hidroksid floklarının yerində daha sabit əmələ gəlməsinə imkan verir – kimyəvi koaqulyant əlavə edilməsinə ehtiyac olmadan.
Elektrokoaqulyasiyada bu təsirlər aşağıdakı nəticələrə gətirib çıxarır:

• Passivləşməyə nəzarət: Kavitasiya və kəsilmə təsiri elektrodlardakı izolyasiyaedici oksid və polimer təbəqələrini dağıdaraq aktiv sahəni və sabit omik gərginlik düşümlərini qoruyur – bununla “passivləşməsiz” iş təmin olunur.
• Fazalararası sərhəddə daha yüksək kütlə ötürülməsi: Sərhəd qatlarının nazikləşməsi müəyyən cərəyan sıxlığında metalın həll olma və koaqulyantın əmələ gəlmə sürətini artırır.
• Gücləndirilmiş koaqulyasiya və flotasiya: Ultrasəs mikroqabarcıqları və daha xırda H2O2 qabarcıqları (elektrolizdən yaranan) nüvələşməni, aqqlomerasiyanı və hidrofob hissəciklərin və yağların üzmə qüvvəsi ilə ayrılmasını təşviq edir.
• Qatılaşdırılmış lillərdə daha az çirklənmə: Qarışdırma lil suları və bəzi sənaye axıntıları üçün səciyyəvi olan, bərk maddə tərkibi yüksək matrislərdə çöküntü qatının yığılmasını azaldır.

Elmi icmallar bu sonokimyəvi üstünlükləri və onların sonoelektrokimyəvi reaktorlarda tətbiqini ardıcıl şəkildə sənədləşdirir.

Prosesin axın sxemi: kimyəvi maddələrsiz sonoelektrokimyəvi təmizləmə mərhələləri

1. Ələkdən keçirmə və bərabərləşdirmə: İri bərk maddələri uzaqlaşdırın; axın və yük dəyişmələrini hamarlayın.
2. (İstəyə bağlı) pH üçün təyin edilmiş qiymət: Elektrokoaqulyasiya pH dəyişmələrinə dözümlüdür, lakin pH 6–8 çox vaxt metal hidroksidlərin kimyəvi növlər üzrə paylanmasını və çirkləndiricilərin tutulmasını maksimuma çatdırır; kəskin pH qiymətlərinə malik axınlarda cüzi düzəliş tələb oluna bilər.
3. Axın hüceyrəsində sonoelektrokoaqulyasiya: Tullantı suyunu güclü ultrasəs elektrodları ilə təchiz edilmiş Hielscher sonoelektrokimyəvi reaktorundan nasosla keçirin. Fasiləsiz ultrasəs emalı elektrodları aktiv saxlayır – passivləşmə səbəbindən dayanmalar olmur.
4. Fazaların ayrılması: Axın istiqamətində sonrakı durulducu və ya çökdürmə çəni: metal hidroksid flokları və onların daxilində tutulmuş çirkləndiricilər çökür (və ya səthə qalxır) və lil şəklində çıxarılır; duruldulmuş su dekantasiya edilir və ya nasosla təmiz su çəninə ötürülür. Hüceyrədən sonra qravitasiya ilə çökdürmə/flotasiya adətən.
5. Son təmizləmə (ehtiyac olduqda): Qalıq bulanıqlıq/üzvi maddələr üçün qum/UF filtrləri və ya aktivləşdirilmiş karbon; istəyə bağlı dezinfeksiya.

 

Bu video elektroda birbaşa ultrasəs tətbiqinin elektrik cərəyanına müsbət təsirini göstərir. Burada elektrokimyəvi tətbiqlər üçün əlavə təchizat və titan elektrod/sonotrodla təchiz edilmiş Hielscher UP100H (100 vatt, 30kHz) ultrasəs homogenizatorundan istifadə olunur. Durulaşdırılmış sulfat turşusunun elektrolizi nəticəsində hidrogen və oksigen qazları əmələ gəlir. Ultrasəs emalı elektrod səthində diffuziya qatının qalınlığını azaldır və elektroliz zamanı kütlə ötürülməsini yaxşılaşdırır.

 

Sonoelektrodlar və reaktorlar: Hielscher sonoelektrokimyəvi axın hüceyrələri

Hielscher ultrasəsi elektrokimyəvi hüceyrələrlə birləşdirən yüksək güclü zond tipli çeviricilər və axın xəttinə quraşdırılan reaktorlar təklif edir. Zondlar elektrod kimi konfiqurasiya edilə və ya xüsusi EC elektrodları ilə birləşdirilə bilər; bu, sənaye axın sürətlərində etibarlı, fasiləsiz işləməyə imkan verir. Modul axın hüceyrələri paralel qurğuların sayını artırmaqla və qalma müddətini, ultrasəs amplitudasını və cərəyan sıxlığını tənzimləməklə miqyasın artırılmasını asanlaşdırır.

Hielscher sonoelektrozondları müxtəlif tətbiqlərdə uğurla istifadə olunur, o cümlədən: 

• Sənaye tullantı sularının təmizlənməsi
• Üzgüçülük hovuzlarının suyunun təmizlənməsi
• Suvarma üçün tullantı sularının təmizlənməsi
• Balıq yetişdirilməsi (akvakultura)
• Yeraltı su ehtiyatlarının bərpası 

Müxtəlif matrislərdə effektivliyə dair sübutlar

• Kəsimxana/kanalizasiya/üzvi maddələrlə zəngin tullantı suları: Ultrasəslə dəstəklənən EC yalnız EC ilə müqayisədə kimyəvi oksigen tələbatının (COD) və rəngin aradan qaldırılmasını artırmışdır; flotasiya ilə sinerji kəsimxana axıntılarından piylərin uzaqlaşdırılmasını yaxşılaşdırır.
• Boya/tekstil axıntıları: SEC üzrə nəticələr yalnız ultrasəs və ya yalnız EC ilə müqayisədə ardıcıl olaraq daha yüksək rəngsizləşdirmə və COD azalması göstərir; bu, təkmilləşmiş mikroqarışdırmanı və radikalların iştirakı ilə gedən reaksiya yollarını əks etdirir.
• Ağır metal tərkibli və kompost süzüntü suları: Ultrasəs emalı metalların uzaqlaşdırılma kinetikasını və ümumi səmərəliliyi artırır; seolitlərlə hibrid SEC ammoniumun və rəngin son təmizləmə mərhələsində aradan qaldırılmasını daha da yaxşılaşdırır.

Elektrodların passivləşməsi – Ultrasəs təsiri altında niyə aradan qalxır

Passiv təbəqələr (məsələn, FeOOH/Al2O3, polimer təbəqələri, yağlar) cərəyanın paylanmasına mane olur və zamanla hüceyrənin gərginliyini artırır. Sonoelektrokoaqulyasiyada (SEC) kavitasiya mikroşırnaqları təbəqələri yerində mexaniki olaraq aşındırır; akustik axın elektrod yaxınlığındakı məhlulu fasiləsiz yeniləyərək passivləşməyə başlanğıc verən yerli qələviləşmə/çökmə zonalarının yaranmasının qarşısını alır. SEC və hibrid sonoelektrokimya üzrə icmallar passivləşmənin pozulmasını davamlı effektivliyin əsas mexanizmlərindən biri kimi açıq şəkildə göstərir.

Hielscher sonoelektrokimyəvi axın hüceyrəli reaktorları

Hielscher şirkətinin məhsul çeşidi sonoelektrokoaqulyasiya üçün uyğun olan yüksək güclü zond sonikatorlarını, sonoelektrodları və ultrasəsli axın reaktorlarını əhatə edir. Konfiqurasiyalara axın xəttində fasiləsiz işləmək üçün nəzərdə tutulmuş, elektrod kimi fəaliyyət göstərən zondlar və ya xüsusi EC elektrodları ilə inteqrasiya daxildir. Bu avadanlıq seçimi passivləşməsiz iş üçün tələb olunan hidrodinamik və akustik sahələri təmin etməklə yanaşı, kimyəvi maddələrsiz işləmə prinsipini – kənardan koaqulyant dozalanmamasını – birbaşa dəstəkləyir.

Lil suları, kanalizasiya suları, yeraltı sular və sənaye axıntıları üçün tətbiq qeydləri

• Bərk maddə tərkibi yüksək olan lil suları: Daha geniş axın kanallarından və güclü qarışdırmadan istifadə edin; ultrasəs bərk maddələri asılı vəziyyətdə, elektrodları isə təmiz saxlamağa kömək edərək fasiləsiz işə imkan verir.
• Kanalizasiya/məişət tullantı suları: SEC bulanıqlığın, ümumi asılı bərk maddələrin (TSS), yağların/piylərin və rəngin aradan qaldırılması üçün effektivdir; əvvəlki mərhələdə qumun uzaqlaşdırılması hidravlik sistemi qoruyur. Son təmizləmə filtrasiyası axıdılmağa və ya təkrar istifadəyə hazır su verir.
• Yeraltı sular (metallar, arsen, kolloidlər): SEC çoxvalentli metalların və metalloidlərin tutulmasında yüksək effektivlik göstərir; ultrasəs minimal ərp əmələ gəlməsi ilə uzunmüddətli işi sabitləşdirir.
• Sənaye (boyalar, qida/içki, neft-kimya): SEC emulsiyaları və çətin aradan qaldırılan rəngi təmizləyir; Hielscher axın hüceyrələrində paralel reaktorların sayının artırılması dəyişən yüklər altında miqyasın artırılmasını asanlaşdırır.

Layihələndirmə, istehsal və məsləhət xidmətləri – Almaniyada istehsal olunan keyfiyyət

Hielscher ultrasəs cihazları ən yüksək keyfiyyət və layihələndirmə standartları ilə tanınır. Möhkəmlik və asan istismar ultrasəs cihazlarımızın sənaye müəssisələrinə rahat inteqrasiyasına imkan verir. Hielscher ultrasəs cihazları ağır şəraitdə və yüksək tələblər qoyan mühitlərdə asanlıqla işləyir.

Hielscher Ultrasonics ISO sertifikatlı şirkətdir və ən müasir texnologiya ilə istifadə rahatlığını birləşdirən yüksək məhsuldarlıqlı ultrasəs cihazlarına xüsusi önəm verir. Əlbəttə, Hielscher ultrasəs cihazları CE tələblərinə uyğundur və UL, CSA və RoHs tələblərinə cavab verir.