Elektro-Sonication – Ultrazvučne elektrode

Elektro-Sonication je kombinacija efekata elektriciteta sa efektima sonikacije. Hielscher Ultrasonics je razvio novu i elegantnu metodu za korištenje bilo koje sonotrode kao elektrode. To stavlja snagu ultrazvuka direktno na sučelje između ultrazvučne elektrode i tečnosti. Tamo može promicati elektrolizu, poboljšati prijenos mase, i razbiti granice sloja ili naslaga. Hielscher snabdijeva proizvodnu opremu za elektro-sonication procese u batch i inline procesima u bilo koje razmjere. Možete kombinirati elektro-sonication sa mano-sonication (pritisak) i termo-sonication (temperatura).

Ultrazvučne elektrode aplikacije

Primjena ultrazvučnika na elektrode je nova tehnologija sa prednostima za mnoge različite procese u elektrolizi, galvanizaciji, elektro-pročišćavanju, generaciji vodika i elektro-koagulaciji, sintezi čestica ili drugim elektro-hemijskim reakcijama. Hielscher Ultrasonics ima ultrazvučne elektrode dostupne za istraživanje i razvoj na laboratorijskoj skali ili elektrolizi pilot skale. Nakon što ste testirali i optimizirali svoj elektrolitički proces, možete koristiti Hielscher Ultrasonics veličinu proizvodnje ultrazvučne opreme za skaliranje rezultata procesa na nivo industrijske proizvodnje. U nastavku ćete pronaći prijedloge i preporuke za korištenje ultrazvučnih elektroda.

Sono-Elektroliza (Ultrazvučna elektroliza)

Elektroliza je razmjena atoma i iona uklanjanjem ili dodavanjem elektrona koji su posljedica primjene električne struje. Proizvodi elektrolize mogu imati drugačije fizičko stanje od elektrolita. Elektroliza može proizvesti čvrste, kao što su padavine ili čvrsti slojovi na bilo koju od elektroda. Alternativno, elektroliza može proizvesti plinove, kao što su Vodik, Hlor ili Kisik. Ultrazvučna agitacija elektrode može razbiti čvrste naslage sa površine elektroda. Ultrazvučno odmazganje brzo proizvodi veće plinske mjehuriće iz rastvorenih plinova mikro-mjehurića. To dovodi do bržeg odvajanja plinovitih proizvoda od elektrolita.

Ultrazvučno poboljšan masovni prijenos na Elektrode Surface

Tokom procesa elektrolize proizvodi se akumuliraju u blizini elektroda ili na površini elektroda. Ultrazvučna agitacija je vrlo efikasno sredstvo za povećanje masovnog prijenosa u granicama sloja. Ovaj efekat donosi svježi elektrolit u dodiru sa površinom elektroda. Kavitaciono strujanje transportira proizvode elektrolize, kao što su plinovi ili čvrsti plinovi udaljeni od površine elektroda. Inhibitivno formiranje izolirajućih sloja je stoga spriječen.

Efekti ultrazvučnika na potencijal raspadanja

Ultrazvučna agitacija anode, katode, ili obje elektrode, može utjecati na potencijal raspadanja ili napon raspadanja. Poznato je da samo kavitacija razbija molekule, proizvodi slobodne radikale ili ozon. Kombinacija kavitacije sa elektrolizom u ultrazvučno pojačanoj elektrolizi može utjecati na minimalni potreban napon između anode i katode elektrolitske ćelije da bi se elektroliza dogodila. Mehanički i sonohemijski efekti kavitacije mogu poboljšati i energetsku efikasnost elektrolize.

Ultrazvuk u Elektrorefiningu i Elektroriningu

U procesu elektrorefiniranja, čvrste naslage metala, kao što je bakra mogu se pretvoriti u suspenziju čvrstih čestica u elektrolitu. U elektrookretanju, koji se naziva i elektroekstrakcija, elektrodepozicije metala iz njihovih ora mogu se pretvoriti u čvrste padavine. Česti metali su olovo, bakro, zlato, srebro, cink, aluminium, hrom, kobalt, mangan, i metali rijetkih zemlje i alkalnih metala. Ultrasonikacija je efikasno sredstvo i za izlivanje otvora.

Sono-elektrolitička pročišćavanje tekućina

Pročistite tekućinu, npr. vodene otopine poput otpadnih voda, mulja ili slično, tako što vodite otopinu kroz električno polje dvije elektrode! Elektroliza može dezinficirati ili pročistiti vakuumska rastvora. Hranjenje NaCI otopine zajedno sa vodom kroz elektrode ili preko elektroda, generira Cl2 ili CIO2, što može oksidirati nečistoće i dezinficirati vodu ili vodene otopine. Ako voda sadrži dovoljno prirodnih hlorida, nema potrebe za dodatkom.
Ultrazvučne vibracije elektrode mogu dobiti rubni sloj između elektrode i vode što tanji. To može poboljšati prijenos mase po mnogim naređenju magnitude. Ultrazvučna vibracija i kavitacija smanjuje formiranje mikroskopskih mjehurića zbog polarizacije, značajno. Upotreba ultrazvučnih elektroda za elektrolizu znatno poboljšava proces elektrolitičke pročišćavanja.

Sono-Electrocoagulation (Ultrasonic Electrocoagulation)

Elektrokoagulacija je metoda obrade otpadnih voda za uklanjanje kontaminantnih materija, kao što su emulgirana nafta, totalni naftni ugljikovodonici, vatrostatni organi, suspendovani čvrsti metali i teški metali. Također, radioaktivni ioni se mogu ukloniti iz za pročišćavanje vode. Dodatak ultrasonikacije elektrokoagulacija, poznata i kao sono-elektrokoagulacija, ima pozitivan uticaj na hemijsku potražnju kisika ili efikasnost uklanjanja turbiditeta. Procesi kombiniranog tretmana elektrokoagulacijom pokazali su uveličane performanse u uklanjanju zagađivači iz industrijskih otpadnih voda. Integracija koraka slobodne radikalne proizvodnje, kao što je ultrazvučna kavitacija sa elektrokoagulacijom pokazuje sinergiju i poboljšanja u ukupnom procesu čišćenja. Svrha je da se uposle ovi ultrazvučno-elektrolitički hibridni sistemi je povećanje ukupne efikasnosti liječenja i eliminacija nedostataka konvencionalnih procesa liječenja. Hibridni ultrazvučno-elektrokoagulacijski reaktori su demonstrirani da inaktiviraju Escherichia coli u vodi.

Sono-Electrolytic In-Situ Generation of Reagents or Reactants

Mnogi hemijski procesi, kao što su heterogene reakcije ili kataliza imaju koristi od ultrazvučne agitacije i ultrazvučne kavitacije. Sono-hemijski uticaj može povećati brzinu reakcije ili poboljšati prinose u konverzijama.
Ultrazvučno uzrujane elektrode dodaju novi snažan alat hemijskim reakcijama. Sada možete kombinirati prednosti sonohemije sa elektrolizom. Proizvesti vodik, hidroksid ione, hipoklorit i mnoge druge ione ili neutralne materijale pravo u ultrazvučno kavitaciono polje. Proizvodi elektrolize mogu djelovati kao reagenti ili kao reaktanata na hemijsku reakciju.

Kombinacija ultrazvuka sa pulsnim električnim poljem

Kombinacija pulsiranog električnog polja (PEF) i ultrazvuka (SAD) ima pozitivne efekte za ekstrakciju fizikohemijskih, bioaktivnih spoja i hemijske strukture ekstrakta. U ekstrakciji badema, kombinovani tretman (PEF-US) je proizveo najviše nivoe ukupnog fenolika, totalnih flavonoida, kondensenih tanina, sadržaja antocijanina i antioksidativne aktivnosti. To je smanjilo snagu i aktivnost metalnog chelatinga.
Ultrazvuk (SAD) i pulsirano električno polje (PEF) mogu se zaposliti poboljšati efikasnost procesa i stope proizvodnje u procesima fermentacije poboljšanjem prijenosa mase i propustitivosti ćelija.
Kombinacija pulsiranog električnog polja i ultrazvučnog tretmana ima utjecaj na kinetiku sušenja zraka i kvalitet sušenog povrća, kao što je mrkva. Vrijeme sušenja može se smanjiti za 20 do 40%, uz održavanje svojstava rehidacije.

Sono-Elektrohemija / Ultrazvučna elektrohemija

Dodajte ultrazvučno pojačanu elektrolizu za proizvodnju reaktanata ili za konzumiranje proizvoda hemijskih reakcija kako bi se pomaknuo konačni ravnoteža hemijske reakcije ili da bi se izmijenio put hemijske reakcije.

Predloženo podešavanje ultrazvučnih elektroda

Inovativni dizajn izolatora za ultrasonikatore tipa sonde pretvara standardnu ultrazvučnu sonotrode u ultrazvučno vibrirajuću elektrodu. To čini ultrazvuk za elektrode pristupačnijim, lakšim za integraciju i lako skalabilan do nivoa proizvodnje. Drugi dizajni su uzbuđili elektrolit između dvije neagitirane elektrode, samo. Senčanje i ultrazvučni talasni obrasci razmnožavanja proizvode inferiorne rezultate kada se uporede sa direktnom agitacijom elektroda. Ultrazvučne vibracije možete dodati nodima ili katodama, odnosno. Naravno, možete promijeniti napon i polaritet elektroda u bilo koje vrijeme. Hielscher Ultrasonics elektrode se lako retrofitiraju postojećim postavama.

Zatvoreni sono-elektrolitički ćelijski i elektrohemijski reaktori

Na raspolaganju je pritlasno zategnut pečat između ultrazvučne sonotrode (elektrode) i reaktorske posude. Dakle, možete upravljati elektrolitičke ćelije na drugom osim ambijentalnog pritiska. Kombinacija ultrazvuka sa pritiskom zove se mano-sonication. To može biti od interesa ako elektroliza proizvodi plinove, pri radu na višim temperaturama, ili kada radi sa nestabilnim tekućim komponentama. Čvrsto zatvoren elektrohemijski reaktor može raditi pod pritiscima iznad ili ispod ambijentalnog pritiska. Pečat između ultrazvučne elektrode i reaktora može se učiniti električno provodljivom ili izolacijom. Ovo drugo omogućava da se operiraju zidovi reaktora kao druga elektroda. Naravno, reaktor može imati doletne i izlazne priključke da djeluju kao reaktor ćelija protoka za kontinuirane procese. Hielscher Ultrasonics nudi razne standardizirane reaktore i jacketed ćelije protoka. Alternativno, možete izabrati iz raspona adaptera da stane Hielscher sonotrodes na vaš elektrohemijski reaktor.

Koncentrični raspored u reaktoru cijevi

Ako je ultrazvučno uzrujana elektroda blizu druge neagitirane elektrode ili blizu zida reaktora, ultrazvučni talasi se razmnožavaju kroz tečnost i ultrazvučni talasi će raditi i na drugim površinama. Ultrazvučno uzrujana elektroda koja je koncentrično orijentirana u cijev ili u reaktoru može držati unutrašnje zidove slobodnim od faulinga ili od akumulirane čvrstoće.

temperatura

Kada se koriste standardne Hielscher sonotrode kao elektrode, temperatura elektrolita može biti između 0 i 80 stepeni Celzijusa. Sonotrodi za druge temperature elektrolita u rasponu od -273 stepena Celzijusa do 500 stepeni Celzijusa dostupni su na zahtjev. Kombinacija ultrazvuka s temperaturom naziva se termo-sonication.

viskoznost

Ako viskoznost elektrolita inhibira prijenos mase, ultrazvučno miješanje agitacije tokom elektrolize moglo bi biti korisno jer poboljšava prijenos materijala na elektrode i iz njega.

Sono-elektroliza sa pulsirajućem strujnom

Pulsirajuća struja na ultrazvučno uzrujanim elektrodama rezultira proizvodima drugačijim od direktne struje (DC). Na primjer, pulsirajuća struja može povećati omjer ozonskog i kisika proizvedenog na anodi u elektrolizi vodine kisele otopine, npr. razrjeđene sumporne kiseline. Pulsna struja elektroliza etanola proizvodi aldehid umjesto prvenstveno kiseline.

Oprema za elektro-sonication

Hielscher Ultrasonics je razvio poseban električni izolator. Ovaj izolator parova mehaničkih vibracija od standardnog UIP-sondulatora do gotovo svih vrsta Hielscher sonotroda.

Ultrazvučne elektrode (Sonotrodes)

Sonotrodi su elektriиno izolirani od ultrazvučnog generatora i sodukera. Stoga ultrazvučnu sonotrudu možete povezati s električnim naponom, tako da sonotrode mogu djelovati kao elektroda. Standardni jaz električne izolacije između sonotroda i roga sonovoda je 2,5 mm. Zato bi mogao da naneseš 2500 volti na sonotrode. Standardne sonotrode su čvrste i napravljene od Titanija. Stoga gotovo da nema ograničenja na struju elektroda. Titanij pokazuje dobru otpornost na koroziju na mnoge alkalne ili kiselinske elektrolite. Mogući su alternativni sonotrode materijali, kao što su: aluminium (Al), čelik (Fe), nehranjivi čelik, nikl-hrom-molibden ili niobium. Hielscher nudi troškovno učinkovite žrtvovane anodne sonotrode, npr. od alumina ili čelika.

Ultrazvučni generator, napajanje

Ultrazvučni generator ne treba nikakvu modifikaciju i koristi standardnu električnu utičnici sa tlo. Rog pretvodnika i sve vanjske površine pretprovodnika i generatora su spojeni na tlo utičaja, naravno. Sonotrode i element za ugradnju su jedini dijelovi povezani s elektrodnim naponom. Ovo olakšava dizajn namještaljke. Sonotrode možete povezati sa direktnom strujom (DC), pulsirajućim direktnom strujom ili naizmjeničnom strujom (AC). Ultrazvučne elektrode se mogu upravljati kao anodi ili katode, odnosno.

Proizvodna oprema za elektro-sonication procese

Možete koristiti bilo koji Hielscher ultrazvučni uređaj, kao što su UIP500hdT, UIP1000hdT, UIP1500hdT, UIP2000hdT ili UIP4000hdT za par do 4000 vata ultrazvučne snage na bilo koju standardnu sonotrode ili kaskatrodu. Ultrazvučni površinski intenzivitet na površini sonotrode može biti između 1 vat do 100 vata po kvadratnom centimetru. Dostupne su različite sonotrode geometrije sa amplitudama od 1 mikrona do 150 mikrona (vrh-vrh). Ultrazvučna frekvencija od 20kHz je vrlo učinkovita u generaciji kavitacije i akustičnim strujanja u elektrolitu. Hielscher ultrazvučni uređaji mogu raditi 24 sata dnevno, sedam dana u tjednu. Možete raditi kontinuirano na izlazu pune snage ili pulsirati, npr. za periodično čišćenje elektroda. Hielscher Ultrasonics može snabdjeti ultrazvučne elektrode sa do 16 kilovata ultrazvučne snage (mehanička agitacija) po jednoj elektrodi. Gotovo da nema ograničenja za električnu energiju koju možete povezati sa elektrodama.

Još jedna stvar: Sono-Elektrostatičko prskanje

Hielscher Ultrasonics pravi opremu za prskanje, nebuliziranje, atomiziranje ili aerosolizu tečnosti. Ultrazvučna sonotrode za prskanje mogu tecnoj magli ili aerosolima dati pozitivan naboj. Ovo kombinuje ultrazvučno prskanje sa elektrostatičkom tehnologijom prskanja, npr. za procese premazivanja.