Elektro-sonikace je kombinací účinků elektřiny s účinky použití ultrazvuku. Hielscher Ultrazvuk vyvinul novou a elegantní metodu pro použití jakékoliv sonotrody jako elektrody. To klade sílu ultrazvuku přímo na rozhraní mezi ultrazvukovou elektrodou a kapalinou. Tam může podporovat elektrolýzu, zlepšit přenos hmoty a přerušit hraniční vrstvy nebo usazeniny. Hielscher dodává výrobní zařízení pro elektro-sonikace procesy v dávce a inline procesy v libovolném měřítku. Můžete kombinovat elektro-sonikace s mano-sonication (tlak) a termo-sonikace (teplota).

Ultrazvukové elektrody aplikace

Aplikace ultrazvuku na elektrody je nová technologie s přínosem pro mnoho různých procesů v elektrolýze, zinkování, elektročiště, výroba vodíku a elektrokoagulace, syntéza částic nebo jiné elektrochemické reakce. Hielscher Ultrazvuk má ultrazvukové elektrody snadno dostupné pro výzkum a vývoj v laboratorním měřítku nebo pilotní stupnice elektrolýzy. Poté, co jste testovali a optimalizovali elektrolytický proces, můžete použít Hielscher Ultrasonics výrobní velikost ultrazvukové zařízení pro zvýšení výsledků procesu na úroveň průmyslové výroby. Níže najdete návrhy a doporučení pro použití ultrazvukových elektrod.

Sono-elektrolýza (ultrazvuková elektrolýza)

Elektrolýza je výměna atomů a iontů odstraněním nebo přidáním elektronů vznikajících při působení elektrického proudu. Produkty elektrolýzy mohou mít jiný fyzikální stav než elektrolyt. Elektrolýza může produkovat pevné látky, jako jsou sraženiny nebo pevné vrstvy na jedné z elektrod. Alternativně může elektrolýza produkovat plyny, jako je vodík, chlór nebo kyslík. Ultrazvukové míchání elektrody může zlomit pevné usazeniny z povrchu elektrody. Ultrazvukové odplynění rychle produkuje větší plynové bubliny z rozpuštěných plynů mikrobubek. To vede k rychlejšímu oddělení plynných produktů od elektrolytu.

Ultrazvukové UIP2000hdT (2000 wattů, 20kHz) jako katoda a / nebo anoda v elektrolytickém článku

Ultrazvukem vylepšený přenos hmoty na povrchu elektrody

Během procesu elektrolýzy se produkty hromadí v blízkosti elektrod nebo na povrchu elektrody. Ultrazvukové míchání je velmi účinným nástrojem pro zvýšení přenosu hmoty v hraničních vrstvách. Tento efekt přináší čerstvý elektrolyt v kontaktu s povrchem elektrody. Kavitačně proudění přenáší produkty elektrolýzy, jako jsou plyny nebo pevné látky od povrchu elektrody. Proto je zabráněno inhibiční tvorbě izolačních vrstev.

Účinky ultrazvuku na potenciál rozkladu

Ultrazvukové míchání anody, katody nebo obou elektrod může ovlivnit rozkladný potenciál nebo rozkladné napětí. Samotná kavitace je známo, že rozbít molekuly, produkují volné radikály nebo ozon. Kombinace kavitace s elektrolýzou v ultrazvukem vylepšené elektrolýze může ovlivnit minimální požadované napětí mezi anodou a katodou elektrolytického článku, aby došlo k elektrolýze. Mechanické a sonochemické účinky kavitace může zlepšit energetickou účinnost elektrolýzy, taky.

Ultrazvuk v elektrofinování a elektrowinningu

V procesu elektrofinancování mohou být pevné usazeniny kovů, jako je měď, přeměněny na suspenzi pevných částic v elektrolytu. V elektrowinningu, nazývaném také elektroextraction, může být elektroda kovů z jejich rud přeměněna na pevnou sraženinu. Běžné elektrowonové kovy jsou olovo, měď, zlato, stříbro, zinek, hliník, chrom, kobalt, mangan a vzácné zeminy a alkalické kovy. Ultrazvuku je účinným prostředkem pro vyplavování rud, taky.

Sono-elektrolytické čištění kapalin

Očistěte kapalinu, například vodné roztoky, jako jsou odpadní vody, kaly nebo podobné, tím, že roztok provedete elektrickým polem dvou elektrod! Elektrolýza může dezinfikovat nebo vyčistit vodné roztoky. Podávání roztoku NaCI spolu s vodou elektrodami nebo přes elektrody generuje Cl2 nebo CIO2, které mohou oxidovat nečistoty a dezinfikovat vodu nebo vodné roztoky. Pokud voda obsahuje dostatek přírodních chloridů, není nutné sčítání.
Ultrazvukové vibrace elektrody mohou získat hraniční vrstvu mezi elektrodou a vodou co nejtenčí. To může zlepšit přenos hmoty o mnoho řádů. Ultrazvukové vibrace a kavitace výrazně snižují tvorbu mikroskopických bublin v důsledku polarizace. Použití ultrazvukových elektrod pro elektrolýzu výrazně zlepšuje proces elektrolytického čištění.

Sono-elektrokoagulace (ultrazvuková elektrokoagulace)

Elektrokoagulace je metoda čištění odpadních vod pro odstraňování kontaminantů, jako je emulgovaný olej, celkové ropné uhlovodíky, žáruvzdorné organické látky, suspendované pevné látky a těžké kovy. Také radioaktivní ionty mohou být odstraněny z pro čištění vody. Přidání ultrazvuku elektrokoagulace, také známý jako sono-elektrokoagulace, má pozitivní vliv na chemickou spotřebu kyslíku nebo účinnost odstranění zákalu. Elektrokoagulace kombinované procesy zpracování prokázaly výrazně vyšší výkony při odstraňování znečišťujících látek z průmyslových odpadních vod. Integrace kroku produkovat volné radikály, jako je ultrazvuková kavitace s elektrokoagulace, ukazuje synergii a zlepšení celkového procesu čištění. Účelem použití těchto ultrazvukových elektrolytických hybridních systémů je zvýšit celkovou účinnost léčby a odstranit nevýhody konvenčních procesů léčby. Bylo prokázáno, že hybridní ultrazvukové elektrokoagulace reaktory inaktivovat Escherichia coli ve vodě.

Ultrazvukové UIP2000hdT (2000 wattů, 20kHz) jako Sono-katoda a / nebo Sono-Anoda v nádrži

Sono-elektrolytická in-situ generace činidel nebo reaktantů

Mnoho chemických procesů, jako jsou heterogenní reakce nebo katalýza těžit z ultrazvukové míchání a ultrazvukové kavitace. Sono-chemický vliv může zvýšit rychlost reakce nebo zlepšit výnosy konverze.
Ultrazvukem rozrušený elektrody přidat nový mocný nástroj pro chemické reakce. Nyní můžete kombinovat výhody sonochemie s elektrolýzou. Vyrábět vodík, hydroxid ionty, chlornan a mnoho dalších iontů nebo neutrálních materiálů přímo v ultrazvukové kavitace pole. Produkty elektrolýzy mohou působit jako činidla nebo jako reaktanty chemické reakce.

Kombinace ultrazvuku s pulzním elektrickým polem

Kombinace pulzního elektrického pole (PEF) a ultrazvuku (US) má pozitivní účinky na extrakci fyzikálně-chemických, bioaktivních sloučenin a chemickou strukturu extraktů. Při extrakci mandlí, kombinovaná léčba (PEF-US) produkoval nejvyšší úrovně celkového fenolů, celkové flavonoidy, kondenzovat třísloviny, obsah anthokyaninu a antioxidační aktivitu. Snížilo to výkon a chelátování kovů.
Ultrazvuk (USA) a pulzní elektrické pole (PEF) mohou být použity zvýšit efektivitu procesu a výrobní rychlosti v fermentačních procesech zlepšením přenosu hmoty a propustnosti buněk.
Kombinace pulzního elektrického pole a ultrazvukové léčby má vliv na kinetiku sušení vzduchu a kvalitu sušené zeleniny, jako je mrkev. Doba sušení může být snížena o 20 až 40% při zachování rehydratačních vlastností.

Sono-elektrochemie / ultrazvuková elektrochemie

Přidejte ultrazvukem vylepšenou elektrolýzu k výrobě reaktantů nebo ke konzumaci produktů chemických reakcí, aby se posunula konečná rovnováha chemické reakce nebo změnila cesta chemické reakce.

Doporučené nastavení ultrazvukových elektrod

Inovativní design pro ultrazvukové sondy mění standardní ultrazvukovou sonotrodu na ultrazvukově vibrační elektrodu. Díky tomu je ultrazvuk pro elektrody přístupnější, snadněji integrovatelný a snadno škálovatelný na úroveň výroby. Jiné konstrukce protřepály elektrolyt pouze mezi dvě netěsné elektrody. Stínování a ultrazvukové vlnové šíření vzory produkují horší výsledky ve srovnání s přímým protřepání elektrody. Můžete přidat ultrazvukové vibrace k anodám nebo katodám. Samozřejmě můžete kdykoli změnit napětí a polaritu elektrod. Elektrody Hielscher Ultrasonics lze snadno dovybavit stávajícími sestavami.

Uzavřené sono-elektrolytické a elektrochemické reaktory

Je k dispozici tlakově těsné těsnění mezi ultrazvukovou sonotrodou (elektrodou) a reaktorovou nádobou. Proto můžete elektrolytický článek ovládat jinak než okolním tlakem. Kombinace ultrazvuku s tlakem se nazývá mano-sonikace. To může být zajímavé, pokud elektrolýza produkuje plyny, při práci při vyšších teplotách nebo při práci s těkavými kapalnými složkami. Těsně uzavřený elektrochemický reaktor může pracovat při tlaku nad nebo pod okolním tlakem. Těsnění mezi ultrazvukovou elektrodou a reaktorem může být elektricky vodivé nebo izolační. Ten umožňuje provozovat stěny reaktoru jako druhou elektrodu. Samozřejmě, že reaktor může mít vstupní a výstupní porty fungovat jako reaktor průtokových buněk pro kontinuální procesy. Hielscher Ultrazvuk nabízí celou řadu standardizovaných reaktorů a opláštěné průtokové buňky. Případně si můžete vybrat z řady adaptérů, které se hodí Hielscher sonotrody do vašeho elektrochemického reaktoru.

Soustředné uspořádání v potrubním reaktoru

V případě, že ultrazvukem rozrušený elektroda je v blízkosti druhé non-rozrušený elektrody nebo v blízkosti stěny reaktoru, ultrazvukové vlny šířit přes kapalinu a ultrazvukové vlny budou pracovat na jiných površích stejně. Ultrazvukem protřepáná elektroda, která je soustředně orientovaná v potrubí nebo v reaktoru, může udržet vnitřní stěny bez znečištění nebo nahromaděných pevných látek.

Teplota

Při použití standardních hielscherových sonotrod jako elektrod může být teplota elektrolytů mezi 0 a 80 stupni Celsia. Sonotrody pro ostatní teploty elektrolytů v rozmezí od -273 stupňů Celsia do 500 stupňů Celsia jsou k dispozici na vyžádání. Kombinace ultrazvuku s teplotou se nazývá termo-sonikace.

viskozita

Pokud viskozita elektrolytu inhibuje přenos hmoty, ultrazvukové míchání míchání během elektrolýzy by mohlo být prospěšné, protože zlepšuje přenos materiálu do a z elektrod.

Sonoeleklýza s pulzujícím proudem

Pulzující proud na ultrazvukem rozrušených elektrod má za následek produkty odlišné od stejnosměrného proudu (DC). Například pulzující proud může zvýšit poměr ozonu k kyslíku produkovaného v anodě v elektrolýze vodného kyselého roztoku, např. Pulzní proudová elektrolýza ethanolu produkuje aldehyd místo především kyseliny.

Zařízení pro elektro-sonaci

Hielscher Ultrasonics vyvinul speciální sonoelectrochemický upgrade pro průmyslové snímače. Vylepšený snímač pracuje s téměř všemi typy Sonotrod Hielscher.

Ultrazvukové elektrody (sonotrody)

Sonotrody jsou elektricky izolovány od ultrazvukového generátoru. Proto můžete připojit ultrazvukovou sonotrodu k elektrickému napětí, takže sonotroda může fungovat jako elektroda. Standardní elektrická izolační mezera mezi sonárody a zemním stykem je 2,5 mm. Proto můžete na sonotrodu aplikovat až 2500 voltů. Standardní sonárody jsou pevné a vyrobené z titanu. Proto téměř neexistuje žádné omezení proudu elektrody. Titan vykazuje dobrou odolnost proti korozi mnoha alkalických nebo kyselých elektrolytů. Jsou možné alternativní sonotrodické materiály, jako je hliník (Al), ocel (Fe), nerezová ocel, nikl-chrom-molybden nebo niob. Hielscher nabízí nákladově efektivní obětní anodové sozotrody, např. z hliníku nebo oceli.

Ultrazvukový generátor, napájení

Ultrazvukový generátor nepotřebuje žádnou úpravu a používá standardní elektrickou zásuvku se zemí. Klakson snímače a všechny vnější plochy snímače a generátoru jsou samozřejmě připojeny k uzemnění elektrické zásuvky. Sonotroda a výztužný prvek jsou jediné části připojené k napětí elektrody. To usnadňuje návrh nastavení. Sonotrodu můžete připojit k stejnosměrným proudům (DC), pulzujícímu stejnosměrnýmu proudu nebo střídavému proudu (AC). Ultrazvukové elektrody mohou být provozovány jako anody nebo katody, resp.

Výrobní zařízení pro elektro-sonizační procesy

Můžete použít jakýkoli Hielscher ultrazvukové zařízení, jako je UIP500hdT, UIP1000hdT, UIP1500hdT, UIP2000hdT nebo UIP4000hdT pár až 4000 wattů ultrazvukové energie na jakékoli standardní sonotrody nebo cascatrode. Ultrazvuková intenzita povrchu na povrchu sonotrody může být mezi 1 wattem až 100 wattů na čtvereční centimetr. K dispozici jsou různé geometrie sonotrody s amplitudami od 1 mikronu do 150 mikronů (špička). Ultrazvuková frekvence 20kHz je velmi účinná při generování kavitace a akustického streamování v elektrolytu. Hielscher ultrazvukové přístroje mohou pracovat 24 hodin denně, sedm dní v týdnu. Můžete pracovat nepřetržitě při plném výkonu nebo pulsovat, např. Hielscher Ultrazvuk může dodávat ultrazvukové elektrody s až 16 kilowattů ultrazvukový výkon (mechanické míchání) na jednu elektrodu. Neexistuje téměř žádný limit pro elektrickou energii, kterou můžete připojit k elektrodám.

Ještě jedna věc: Sono-elektrostatický postřik

Hielscher Ultrazvuk dělá zařízení pro postřik, nebulizing, rozprašování nebo aerosolyzing kapalin. Ultrazvuková postřikovací sonotroda může dát tekuté mlze nebo aerosolům pozitivní náboj. To kombinuje ultrazvukové postřikování s elektrostatickou technologií postřiku, například pro nátěrové procesy.