エレクトロソニケーション – 超音波電極

エレクトロソニケーションは、電気の影響とソニケーションの効果の組み合わせです。ヒールシャー超音波は、電極として任意のソノトロードを使用するための新しくエレガントな方法を開発しました。これにより、超音波の力が超音波電極と液体の間の界面に直接配置されます。そこでは、電気分解を促進し、物質移動を改善し、境界層や堆積物を破壊することができます。ヒールシャーは、あらゆる規模のバッチおよびインラインプロセスで電気超音波処理プロセス用の生産グレードの機器を供給しています。エレクトロソニケーションとマノソニケーション(圧力)およびサーモソニケーション(温度)を組み合わせることができます。

超音波電極の用途

電極への超音波の適用は、電気分解、亜鉛メッキ、電気精製、水素生成および電気凝固、粒子合成または他の電気化学反応における多くの異なるプロセスに利点を有する新しい技術である。ヒールシャー超音波は、実験室規模またはパイロットスケールの電気分解で研究開発のために容易に利用できる超音波電極を持っています。あなたがあなたの電解プロセスをテストして最適化した後、あなたはヒールシャー超音波の生産サイズの超音波装置を使用して、あなたのプロセス結果を工業生産レベルにスケールアップすることができます。以下に、超音波電極の使用に関する提案と推奨事項を示します。

ソノ電解(超音波電解)

電気分解とは、電流の印加によって生じる電子の除去または追加による原子とイオンの交換です。電気分解の生成物は、電解質とは異なる物理的状態を持つことができます。電気分解は、いずれかの電極上に沈殿物や固体層などの固体を生成することができます。あるいは、電気分解は、水素、塩素、酸素などのガスを生成することができます。電極の超音波攪拌は、電極表面から固体堆積物を破壊することができる。超音波脱気は、マイクロバブルの溶存ガスからより大きなガス気泡を迅速に生成します。これにより、電解質からガス状生成物をより迅速に分離できます。

超音波UIP2000hdT(2000ワット、20kHz)電解セルのカソードおよび/またはアノードとして

電極表面での超音波増強物質移動

電気分解の過程で、生成物は電極の近くまたは電極表面に蓄積します。超音波攪拌は、境界層での物質移動を増加させるための非常に効果的なツールです。この効果により、新鮮な電解質が電極表面に接触します。キャビテーションストリーミングは、ガスや固体などの電気分解生成物を電極表面から輸送します。したがって、絶縁層の阻害形成が防止されます。

超音波が分解電位に及ぼす影響

アノード、カソード、または両方の電極の超音波攪拌は、分解電位または分解電圧に影響を与え得る。キャビテーションだけでは、分子を破壊し、フリーラジカルやオゾンを生成することが知られています。超音波増強電解におけるキャビテーションと電解の組み合わせは、電解セルのアノードとカソードとの間の電気分解が起こるための最小必要電圧に影響を与える可能性がある。キャビテーションの機械的および音響化学的効果は、電気分解のエネルギー効率も向上させる可能性があります。

電解精製および電解採取における超音波

電解精製の過程で、銅などの金属の固体堆積物は、電解質中の固体粒子の懸濁液に変えることができます。電解採取は、電解抽出とも呼ばれ、鉱石からの金属の電着を固体の沈殿物に変えることができます。一般的な電解金属は、鉛、銅、金、銀、亜鉛、アルミニウム、クロム、コバルト、マンガン、および希土類金属とアルカリ金属です。 超音波処理は、鉱石の浸出にも効果的な手段です。

液体のソノ電解精製

液体、例えば廃水、汚泥などの水溶液を、2つの電極の電界を通して溶液を導くことによって浄化します!電気分解は、水溶液を消毒または精製することができます。NaCI溶液を水と一緒に電極または電極を横切って供給すると、Cl2またはCIO2が生成され、不純物を酸化して水または水溶液を消毒することができます。水に十分な天然塩化物が含まれている場合は、追加する必要はありません。
電極の超音波振動により、電極と水との間の境界層を可能な限り薄くすることができます。これにより、物質移動を何桁も改善できます。超音波振動とキャビテーションは、分極による微細な気泡の形成を大幅に減少させます。電気分解に超音波電極を使用すると、電解精製プロセスが大幅に改善されます。

ソノ電気凝固術(超音波電気凝固術)

電気凝固法は、乳化油、全石油炭化水素、耐火性有機物、懸濁物質、重金属などの汚染物質を除去するための廃水処理方法です。また、放射性イオンを水質浄化のために除去することもできます。超音波電気凝固法の添加は、ソノ電気凝固法とも呼ばれ、化学的酸素要求量または濁度除去効率にプラスの効果をもたらします。電気凝固複合処理プロセスは、産業廃水からの汚染物質の除去において大幅に向上した性能を示しています。超音波キャビテーションと電気凝固などのフリーラジカル生成ステップの統合は、全体的な洗浄プロセスにおける相乗効果と改善を示しています。これらの超音波電解ハイブリッドシステムを採用する目的は、全体的な治療効率を高め、従来の治療プロセスの欠点を排除することです。ハイブリッド超音波電気凝固反応器は、水中の大腸菌を不活性化することが実証されています。

超音波UIP2000hdT(2000ワット、20kHz)をタンク内のソノカソードおよび/またはソノアノードとして

試薬または反応物のソノ電解In-Situ生成

不均一反応や触媒作用などの多くの化学プロセスは、超音波攪拌および超音波キャビテーションの恩恵を受けます。ソノケミカルの影響により、反応速度を増加させたり、変換収率を向上させたりすることができます。
超音波攪拌電極は、化学反応に新たな強力なツールを追加します。これで、ソノケミストリーと電気分解の利点を組み合わせることができます。水素、水酸化物イオン、次亜塩素酸塩、その他多くのイオンや中性材料を超音波キャビテーションフィールドで製造します。電気分解の生成物は、試薬または化学反応の反応物として作用することができます。

超音波とパルス電界の組み合わせ

パルス電界(PEF)と超音波(US)の組み合わせは、物理化学的、生物活性化合物、および抽出物の化学構造にプラスの効果をもたらします。アーモンドの抽出では、併用療法(PEF-US)により、総フェノール類、総フラボノイド、縮合タンニン、アントシアニン含有量、抗酸化活性が最高レベルで得られました。これにより、電力と金属キレート活性が低下しました。
超音波(US)およびパルス電界(PEF)は、物質移動および細胞透過性を改善することにより、発酵プロセスにおけるプロセス効率および生産速度を向上させることができる。
パルス電界と超音波治療の組み合わせは、ニンジンなどの乾燥野菜の空気乾燥速度と品質に影響を与えます。乾燥時間を20〜40%短縮でき、再水和性は維持できます。

園電気化学 / 超音波電気化学

化学反応の最終平衡を動かすため、または化学反応経路を変更するために、反応物を生成するか、または化学反応の生成物を消費するために、超音波増強電気分解を加える。

超音波電極の推奨セットアップ

プローブ型超音波装置の革新的な設計は、標準的な超音波ソノトロードを超音波振動電極に変えます。これにより、電極用の超音波がよりアクセスしやすく、統合が容易になり、生産レベルに簡単に拡張できるようになります。他の設計では、2つの非攪拌電極間で電解質を攪拌するだけでした。シャドウイングと超音波の伝搬パターンは、直接電極の攪拌と比較すると、劣った結果をもたらします。超音波振動は、それぞれアノードまたはカソードに追加できます。もちろん、電極の電圧と極性はいつでも変更できます。ヒールシャー超音波電極は、既存のセットアップに簡単に後付けできます。

密閉型ソノ電解セルと電気化学反応器

超音波ソノトロード(電極)と反応器容器との間の圧力密封止が利用可能です。そのため、電解セルを周囲圧力以外で運転することができます。超音波と圧力の組み合わせはマノソニケーションと呼ばれます。これは、電気分解によってガスが発生する場合、高温で作業する場合、または揮発性の液体成分を扱う場合に興味深い場合があります。密閉された電気化学反応器は、周囲圧力より上または下の圧力で運転できます。超音波電極と反応器との間のシールは、導電性または絶縁性にすることができる。後者は、反応器の壁を第2の電極として動作させることを可能にする。もちろん、リアクターには、連続プロセスのフローセルリアクターとして機能する入口ポートと出口ポートがあります。ヒールシャー超音波は、標準化されたリアクターとジャケット付きフローセルの様々な提供しています。あるいは、ヒールシャーソノトロードを電気化学反応器に適合させるためのさまざまなアダプターから選択することもできます。

パイプリアクターの同心円状配置

超音波で攪拌された電極が第2の非攪拌電極の近くまたは反応器壁の近くにある場合、超音波は液体を伝搬し、超音波は他の表面でも機能します。パイプ内または反応器内で同心円状に配向された超音波攪拌電極は、内壁を汚れや蓄積した固体から守ることができます。

温度

電極として標準的なヒールシャーソノトロードを使用する場合、電解質温度は摂氏0〜80度にすることができます。-273°Cから500°Cの範囲の他の電解質温度用のソノトロードは、ご要望に応じてご利用いただけます。超音波と温度の組み合わせはサーモソニケーションと呼ばれます。

粘度

電解質の粘度が物質移動を阻害する場合、電気分解中の超音波攪拌混合は、電極との間の材料の移動を改善するため、有益であり得る。

脈動電流によるソノ電解

超音波で攪拌された電極に脈動電流が流れると、直流(DC)とは異なる製品が得られます。たとえば、脈動電流は、酸性水溶液(希硫酸など)の電気分解でアノードで生成されるオゾンと酸素の比率を増加させることができます。エタノールのパルス電流電気分解は、主に酸の代わりにアルデヒドを生成します。

エレクトロソニケーション用機器

ヒールシャー超音波は、工業用トランスデューサのための特別な音響電気化学的アップグレードを開発しました。アップグレードされたトランスデューサーは、ほとんどすべてのタイプのヒールシャーソノトロードで動作します。

超音波電極(ソノトロード)

ソノトロードは超音波発生器から電気的に絶縁されています。したがって、超音波ソノトロードを電圧に接続して、ソノトロードを電極として機能させることができます。ソノトロードと接地接点の間の標準的な電気的絶縁ギャップは2.5mmです。したがって、ソノトロードに最大2500ボルトを印加できます。標準的なソノトロードは頑丈で、チタン製です。そのため、電極電流の制限がほとんどありません。チタンは、多くのアルカリ性または酸性の電解質に対して良好な耐食性を示します。アルミニウム(Al)、鋼(Fe)、ステンレス鋼、ニッケル-クロム-モリブデン、ニオブなどの代替ソノトロード材料が可能です。ヒールシャーは、例えばアルミニウムや鋼で作られた費用対効果の高い犠牲陽極ソノトロードを提供しています。

超音波発生器、電源

超音波発生器は改造を必要とせず、アース付きの標準的なコンセントを使用します。トランスデューサーのホーンと、トランスデューサーとジェネレーターのすべての外面は、もちろん電源コンセントのアースに接続されています。ソノトロードとブレースエレメントは、電極電圧に接続されている唯一の部品です。これにより、セットアップの設計が容易になります。ソノトロードは、直流(DC)、脈動する直流、または交流(AC)に接続できます。超音波電極は、それぞれアノードまたはカソードとして動作させることができる。

エレクトロソニケーションプロセス用製造装置

あなたは、任意の標準的なソノトロードまたはカスカトロードに超音波電力の最大4000ワットを結合するために、UIP500hdT、UIP1000hdT、UIP1500hdT、UIP2000hdTまたはUIP4000hdTなどの任意のヒールシャー超音波装置を、使用することができます。ソノトロード表面上の超音波表面強度は、1平方センチメートルあたり1ワットから100ワットワットの間であり得る。1ミクロンから150ミクロン(ピーク-ピーク)までの振幅を持つさまざまなソノトロード形状が利用可能です。20kHzの超音波周波数は、電解質中のキャビテーションと音響ストリーミングの生成に非常に効果的です。ヒールシャー超音波装置は、24時間年中無休で動作することができます。フルパワー出力またはパルスで連続的に動作することができます(電極の定期的なクリーニングなど)。ヒールシャー超音波は、単一電極あたり最大16キロワットの超音波電力(機械的攪拌)を超音波電極に供給することができます。電極に接続できる電力にはほとんど制限がありません。

もう1つ:ソノ静電スプレー

ヒールシャー超音波は、液体の噴霧、噴霧、噴霧または空気分解のための装置を製造しています。超音波噴霧ソノトロードは、液体の霧またはエアロゾルに正の電荷を与えることができます。これは、超音波溶射と静電溶射技術を組み合わせたもので、コーティングプロセスなどに使用されます。