אלקטרו-סוניקציה – אלקטרודות אולטראסוניות

אלקטרו-סוניקציה היא שילוב של השפעות החשמל עם השפעות הסוניקציה. Hielscher Ultrasonics פיתחה שיטה חדשה ואלגנטית להשתמש בכל sonotrode כמו אלקטרודה. זה מציב את כוחו של אולטרסאונד ישירות בממשק בין אלקטרודה קולית ונוזל. שם הוא יכול לקדם אלקטרוליזה, לשפר את העברת המסה ולשבור שכבות גבול או פיקדונות. Hielscher מספקת ציוד כיתה הייצור עבור תהליכי אלקטרוסוניקציה באצווה ותהליכים מוטבעים בכל קנה מידה. ניתן לשלב אלקטרו-סוניקציה עם מנו-סוניקציה (לחץ) ותרמו-סוניקציה (טמפרטורה).

יישומי אלקטרודות על-קוליות

היישום של אולטרסאונד לאלקטרודות הוא טכנולוגיה חדשנית עם יתרונות לתהליכים רבים ושונים באלקטרוליזה, גלוון, אלקטרו-טיהור, ייצור מימן ואלקטרו-קרישה, סינתזת חלקיקים או תגובות אלקטרו-כימיות אחרות. Hielscher Ultrasonics יש אלקטרודות קולי זמין למחקר ופיתוח בקנה מידה מעבדה או אלקטרוליזה בקנה מידה טייס. לאחר שבדקת ואופטימיזציה את התהליך האלקטרוליטי שלך, אתה יכול להשתמש Hielscher Ultrasonics גודל גודל אולטרסאונד ציוד כדי להגדיל את תוצאות התהליך שלך לרמות הייצור התעשייתי. להלן תמצאו הצעות והמלצות לשימוש באלקטרודות קוליות.

סונו-אלקטרוליזה (אלקטרוליזה קולית)

אלקטרוליזה היא החלפה של אטומים ויונים על ידי הסרה או הוספה של אלקטרונים כתוצאה מיישום של זרם חשמלי. תוצרי האלקטרוליזה יכולים להיות בעלי מצב פיזי שונה מהאלקטרוליט. אלקטרוליזה יכולה לייצר מוצקים, כגון משקעים או שכבות מוצקות על כל אחת מהאלקטרודות. לחלופין, אלקטרוליזה יכולה לייצר גזים, כגון מימן, כלור או חמצן. תסיסה קולית של אלקטרודה יכולה לשבור משקעים מוצקים מפני השטח של האלקטרודה. פירוק גזים על-קולי מייצר במהירות בועות גז גדולות יותר מגזים מומסים של מיקרו-בועות. זה מוביל להפרדה מהירה יותר של מוצרים גזיים מן האלקטרוליט.

UIP2000hdT על-קולי (2000 וואט, 20kHz) כקתודה ו/או אנודה בתא אלקטרוליטי

העברת מסה משופרת באולטרסאונד על פני האלקטרודה

במהלך תהליך האלקטרוליזה, המוצרים מצטברים ליד האלקטרודות או על פני האלקטרודה. תסיסה קולית היא כלי יעיל מאוד כדי להגדיל את העברת המסה בשכבות הגבול. אפקט זה מביא אלקטרוליט טרי במגע עם משטח האלקטרודה. הזרימה הקוויטציונית מעבירה תוצרים של האלקטרוליזה, כגון גזים או מוצקים הרחק מפני השטח של האלקטרודה. כך נמנעת היווצרות מעכבת של שכבות מבודדות.

השפעות אולטרסאונד על פוטנציאל הפירוק

תסיסה על-קולית של האנודה, של הקתודה או של שתי האלקטרודות, עלולה להשפיע על פוטנציאל הפירוק או על מתח הפירוק. קביטציה לבדה ידועה כמפרקת מולקולות, מייצרת רדיקלים חופשיים או אוזון. השילוב של קוויטציה עם אלקטרוליזה באלקטרוליזה משופרת אולטרה-סאונד עשוי להשפיע על המתח המינימלי הנדרש בין אנודה לקתודה של תא אלקטרוליטי כדי שתתרחש אלקטרוליזה. ההשפעות המכניות והסונוכימיות של קוויטציה עשויות לשפר גם את יעילות האנרגיה של אלקטרוליזה.

אולטרסאונד באלקטרוזיקוק ואלקטרוווינינג

בתהליך של electrorefining, פיקדונות מוצקים של מתכות, כגון נחושת ניתן להפוך השעיה של חלקיקים מוצקים אלקטרוליט. ב electrowinning, המכונה גם electroextraction, אלקטרודפוזיציה של מתכות מן עפרות שלהם יכול להיות להפוך משקע מוצק. מתכות אלקטרוון נפוצות הן עופרת, נחושת, זהב, כסף, אבץ, אלומיניום, כרום, קובלט, מנגן, ומתכות נדירות ואלקליות. אולטרה-סוניקציה היא אמצעי יעיל גם לשטיפת עפרות.

טיהור סונו-אלקטרוליטי של נוזלים

לטהר נוזל, למשל תמיסות מימיות כמו שפכים, בוצה או דומה, על ידי הובלת התמיסה דרך השדה החשמלי של שתי אלקטרודות! אלקטרוליזה יכולה לחטא או לטהר תמיסות מימיות. הזנת תמיסת NaCI יחד עם מים דרך אלקטרודות או על פני אלקטרודות, מייצרת Cl2 או CIO2, אשר יכול לחמצן זיהומים ולחטא את המים או תמיסות מימיות. אם המים מכילים מספיק כלורידים טבעיים, אין צורך בתוספת.
תנודות קוליות של האלקטרודה יכולות לגרום לשכבת הגבול בין האלקטרודה למים להיות דקה ככל האפשר. זה יכול לשפר את העברת ההמונים בסדרי גודל רבים. הרטט הקולי והקוויטציה מפחיתים את היווצרות הבועות המיקרוסקופיות עקב הקיטוב, באופן משמעותי. השימוש באלקטרודות קוליות לאלקטרוליזה משפר את תהליך הטיהור האלקטרוליטי במידה ניכרת.

סונו-אלקטרוקואגולציה (אלקטרוקואגולציה קולית)

אלקטרוקואגולציה היא שיטת טיפול בשפכים לסילוק מזהמים, כגון נפט מתחלב, פחמימנים נפט כולל, חומרים אורגניים עקשנים, מוצקים מרחפים ומתכות כבדות. כמו כן, ניתן להסיר יונים רדיואקטיביים לטיהור מים. תוספת של electrocoagulation ultrasonication, הידוע גם בשם sono-electrocoagulation, יש השפעה חיובית על דרישת חמצן כימי או יעילות הסרת עכירות. תהליכי הטיפול המשולבים באלקטרוקואגולציה הראו ביצועים משופרים מאוד בסילוק מזהמים משפכים תעשייתיים. השילוב של שלב המייצר רדיקלים חופשיים, כגון קוויטציה קולית עם אלקטרוקואגולציה מראה סינרגיה ושיפורים בתהליך הניקוי הכולל. מטרת השימוש במערכות היברידיות אולטראסוניות-אלקטרוליטיות אלה היא להגביר את יעילות הטיפול הכוללת ולבטל את החסרונות של תהליכי הטיפול הקונבנציונליים. כורי קרישה קוליים-קוליים היברידיים הוכחו כמשביתים Escherichia coli במים.

UIP2000hdT על-קולי (2000 וואט, 20kHz) כסונו-קתודה ו/או סונו-אנודה במיכל

ייצור סונו-אלקטרוליטי באתרו של ריאגנטים או מגיבים

תהליכים כימיים רבים, כגון תגובות הטרוגניות או קטליזה, מפיקים תועלת מתסיסה על-קולית וקוויטציה על-קולית. ההשפעה הסונו-כימית יכולה להגביר את מהירות התגובה או לשפר את תפוקת ההמרה.
אלקטרודות נסערות אולטרה-סאונד מוסיפות כלי רב עוצמה חדש לתגובות כימיות. עכשיו אתה יכול לשלב את היתרונות של סונוכימיה עם אלקטרוליזה. לייצר מימן, יוני הידרוקסיד, היפוכלוריט ויונים רבים אחרים או חומרים ניטרליים ממש בשדה הקוויטציה העל-קולית. תוצרי האלקטרוליזה יכולים לפעול כריאגנטים או כמגיבים לתגובה הכימית.

שילוב של אולטרסאונד עם שדה חשמלי פועם

לשילוב של שדה חשמלי פועם (PEF) ואולטרסאונד (US) יש השפעות חיוביות על מיצוי תרכובות פיסיקוכימיות, ביו-אקטיביות והמבנה הכימי של תמציות. במיצוי שקדים, הטיפול המשולב (PEF-US) הניב את הרמות הגבוהות ביותר של פנולים כוללים, פלבנואידים כוללים, טאנינים מעובים, תכולת אנתוציאנין ופעילות נוגדת חמצון. זה הפחית את הכוח ואת פעילות chelating מתכת.
ניתן להשתמש באולטרסאונד (US) ובשדה חשמלי פועם (PEF) כדי לשפר את יעילות התהליך ואת קצבי הייצור בתהליכי תסיסה על ידי שיפור העברת המסה וחדירות התאים.
השילוב של פולסים בשדה חשמלי וטיפול באולטרסאונד אכן משפיע על קינטיקה של ייבוש באוויר ועל איכות הירקות המיובשים, כמו גזר. זמן הייבוש יכול להיות מופחת על ידי 20 עד 40%, תוך שמירה על תכונות rehydration.

סונו-אלקטרוכימיה / אלקטרוכימיה אולטראסונית

הוסף אלקטרוליזה משופרת באולטרה-סאונד כדי לייצר מגיבים או לצרוך תוצרים של תגובות כימיות על מנת להזיז את שיווי המשקל הסופי של התגובה הכימית או לשנות את מסלול התגובה הכימית.

התקנה מומלצת של אלקטרודות על-קוליות

העיצוב החדשני עבור אולטרסוניקטורים מסוג בדיקה הופך סונוטרודה קולית סטנדרטית לאלקטרודה רוטטת אולטרה-סונית. זה הופך את האולטרסאונד לאלקטרודות לנגיש יותר, קל יותר לשילוב וניתן להרחבה בקלות לרמות הייצור. עיצובים אחרים הסעירו את האלקטרוליט בין שתי אלקטרודות לא נסערות, בלבד. דפוסי הצללה והתפשטות גלי אולטרסאונד מפיקים תוצאות נחותות בהשוואה לתסיסה ישירה של אלקטרודות. ניתן להוסיף רטט אולטרסאונד לאנודות או קתודה, בהתאמה. כמובן, אתה יכול לשנות את המתח ואת הקוטביות של האלקטרודות בכל עת. אלקטרודות Hielscher Ultrasonics קל להתאים להגדרות קיימות.

תא סונו-אלקטרוליטי אטום וכורים אלקטרוכימיים

קיים אטם אטום ללחץ בין סונוטרודה על-קולית (אלקטרודה) לבין כלי שיט של כור. לכן, אתה יכול להפעיל את התא האלקטרוליטי בלחץ אחר מאשר לחץ הסביבה. השילוב של אולטרסאונד עם לחץ נקרא מנו-סוניקציה. זה עשוי להיות מעניין אם אלקטרוליזה מייצרת גזים, כאשר עובדים בטמפרטורות גבוהות יותר, או כאשר עובדים עם רכיבים נוזליים נדיפים. כור אלקטרוכימי אטום היטב יכול לפעול בלחצים מעל או מתחת ללחץ הסביבה. האטימה בין האלקטרודה העל-קולית לבין הכור יכולה להיעשות מוליכה חשמלית או בידוד. האחרון מאפשר להפעיל את קירות הכור כאלקטרודה שנייה. כמובן, הכור יכול להיות יציאות כניסה ויציאה לשמש כור תא זרימה עבור תהליכים מתמשכים. Hielscher Ultrasonics מציעה מגוון של כורים סטנדרטיים ותאי זרימה jacketed. לחלופין, אתה יכול לבחור מתוך מגוון של מתאמים כדי להתאים Hielscher sonotrodes לכור אלקטרוכימי שלך.

סידור קונצנטרי בכור צינור

אם האלקטרודה הנסערת באולטרסאונד נמצאת ליד אלקטרודה שנייה שאינה נסערת או ליד דופן כור, הגלים העל-קוליים מתפשטים דרך הנוזל וגלי האולטרסאונד יעבדו גם על המשטחים האחרים. אלקטרודה נסערת אולטרה-סאונד המכוונת באופן קונצנטרי בצינור או בכור יכולה לשמור על הדפנות הפנימיות נקיות מעכירות או ממוצקים שהצטברו.

טמפרטורה

בעת שימוש בסונוטרודים סטנדרטיים של Hielscher כאלקטרודות, טמפרטורת האלקטרוליטים יכולה להיות בין 0 ל -80 מעלות צלזיוס. סונוטרודים לטמפרטורות אלקטרוליטים אחרות בטווח שבין -273 מעלות צלזיוס ל-500 מעלות צלזיוס זמינים על פי בקשה. השילוב של אולטרסאונד עם טמפרטורה נקרא thermo-sonication.

צמיגות

אם צמיגות האלקטרוליט מעכבת העברת מסה, ערבוב תסיסה קולי במהלך אלקטרוליזה יכול להיות מועיל כפי שהוא משפר את העברת החומר אל האלקטרודות וממנו.

סונו-אלקטרוליזה עם זרם פועם

זרם פועם על אלקטרודות נסערות אולטרה-סאונד גורם לתוצרים שונים מזרם ישר (DC). לדוגמה, זרם פועם יכול להגדיל את היחס בין אוזון לחמצן המיוצר באנודה באלקטרוליזה של תמיסה חומצית מימית, למשל חומצה גופרתית מדוללת. אלקטרוליזה בזרם פועם של אתנול מייצרת אלדהיד במקום בעיקר חומצה.

ציוד לאלקטרוסוניקציה

Hielscher Ultrasonics פיתחה שדרוג sonoelectrochemical מיוחד עבור מתמרים תעשייתיים. המתמר המשודרג עובד כמעט עם כל סוגי הסונוטרודים של Hielscher.

אלקטרודות על-קוליות (סונוטרודים)

הסונוטרודים מבודדים חשמלית מהגנרטור העל-קולי. לכן, אתה יכול לחבר את sonotrode קולי למתח חשמלי, כך sonotrode יכול לשמש אלקטרודה. מרווח הבידוד החשמלי הסטנדרטי בין הסונוטרודים למגע הקרקע הוא 2.5 מ"מ. לכן אתה יכול להחיל עד 2500 וולט על sonotrode. סונוטרודים סטנדרטיים הם מוצקים ועשויים מטיטניום. לכן, אין כמעט הגבלה על זרם האלקטרודה. טיטניום מראה עמידות טובה בפני קורוזיה לאלקטרוליטים בסיסיים או חומציים רבים. חומרים חלופיים sonotrode, כגון אלומיניום (Al), פלדה (Fe), נירוסטה, ניקל-כרום-מוליבדן, או ניוביום אפשריים. Hielscher מציעה סונוטרודות אנודה הקרבה חסכוניות, למשל עשויות אלומיניום או פלדה.

גנרטור קולי, ספק כוח

הגנרטור הקולי אינו זקוק לכל שינוי והוא משתמש בשקע חשמל סטנדרטי עם הארקה. קרן המתמר וכל המשטחים החיצוניים של המתמר והגנרטור מחוברים להארקה של שקע החשמל, כמובן. הסונוטרודה ואלמנט הבלימה הם החלקים היחידים המחוברים למתח האלקטרודה. זה מקל על העיצוב של ההתקנה. ניתן לחבר את הסונוטרוד לזרם ישר (DC), זרם ישר פועם או זרם חילופין (AC). אלקטרודות קוליות ניתן להפעיל אנודות או קתודה, בהתאמה.

ציוד ייצור לתהליכי אלקטרו-סוניקציה

אתה יכול להשתמש בכל מכשיר קולי Hielscher, כגון UIP500hdT, UIP1000hdT, UIP1500hdT, UIP2000hdT או UIP4000hdT כדי זוג עד 4000 וואט של כוח קולי לכל sonotrode סטנדרטי או cascatrode. עוצמת משטח קולי על משטח sonotrode יכול להיות בין 1 וואט ל 100 וואט לכל סנטימטר מרובע. גיאומטריות סונוטרודות שונות עם אמפליטודות מ-1 מיקרון עד 150 מיקרון (שיא-שיא) זמינות. התדר הקולי של 20kHz יעיל מאוד ביצירת קוויטציה וזרימה אקוסטית באלקטרוליט. מכשירים קוליים Hielscher יכולים לפעול 24 שעות ביממה, שבעה ימים בשבוע. ניתן לפעול ברציפות בהספק מלא או לפעימות, למשל לצורך ניקוי תקופתי של האלקטרודות. Hielscher Ultrasonics יכול לספק אלקטרודות קוליות עם עד 16 קילוואט כוח קולי (תסיסה מכנית) לכל אלקטרודה אחת. אין כמעט הגבלה על הכוח החשמלי שניתן לחבר לאלקטרודות.

עוד דבר אחד: ריסוס סונו-אלקטרוסטטי

Hielscher Ultrasonics עושה ציוד עבור ריסוס, nebulizing, atomizing או aerosolyzing של נוזלים. סונוטרודה ריסוס קולי יכול לתת ערפל נוזלי או אירוסולים מטען חיובי. זה משלב ריסוס קולי עם טכנולוגיית ריסוס אלקטרוסטטי, למשל לתהליכי ציפוי.