სონო-ელექტროქიმია და მისი უპირატესობები

აქ ნახავთ ყველაფერს, რაც უნდა იცოდეთ ულტრაბგერითი ელექტროქიმიის შესახებ (სონოელექტროქიმია): მუშაობის პრინციპი, პროგრამები, უპირატესობები და სონოელექტროქიმიური მოწყობილობა – ყველა შესაბამისი ინფორმაცია სონოელექტროქიმიის შესახებ ერთ გვერდზე.

რატომ უნდა გამოიყენოთ ულტრაბგერითი ელექტროქიმია?

დაბალი სიხშირის, მაღალი ინტენსივობის ულტრაბგერითი ტალღების კომბინაციას ელექტროქიმიურ სისტემებთან მრავალფეროვანი სარგებელი მოაქვს, რაც აუმჯობესებს ელექტროქიმიური რეაქციების ეფექტურობასა და გარდაქმნის სიჩქარეს.

ულტრასონიკის მუშაობის პრინციპი

მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი დამუშავებისთვის, მაღალი ინტენსივობის, დაბალი სიხშირის ულტრაბგერითი წარმოიქმნება ულტრაბგერითი გენერატორი და ულტრაბგერითი ზონდის (სონოტროდი) საშუალებით გადადის სითხეში. მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერითი ითვლება ულტრაბგერითი 16-30kHz დიაპაზონში. ულტრაბგერითი ზონდი ფართოვდება და იკუმშება, მაგ., 20 კჰც – ზე და ამით წამში წამში გადადის 20,000 ვიბრაცია. როდესაც ულტრაბგერითი ტალღები თხევადში გადაადგილდებიან, მაღალი წნევის (შეკუმშვის) / დაბალი წნევის (იშვიათობა ან გაფართოება) ცვალებადი ციკლები ქმნის მცირე ვაკუუმის ბუშტებს ან ღრუებს, რომლებიც იზრდება წნევის რამდენიმე ციკლის განმავლობაში. სითხისა და ბუშტების კომპრესიის ფაზაში წნევა დადებითია, ხოლო იშვიათობის ფაზა წარმოქმნის ვაკუუმს (უარყოფითი წნევა). შეკუმშვა – გაფართოების ციკლების დროს სითხეში არსებული ღრუები იზრდება მანამ, სანამ ისინი ზომას მიაღწევენ, რომელზეც მათ მეტი ენერგიის ათვისება არ შეუძლიათ. ამ ეტაპზე ისინი ძალადობრივად იქცევიან. ამ ღრუების ჩანერგვის შედეგად წარმოიქმნება სხვადასხვა ძალზე ენერგიული ეფექტები, რომლებიც ცნობილია როგორც აკუსტიკური / ულტრაბგერითი კავიტაციის ფენომენი. აკუსტიკური კავიტაცია ხასიათდება მრავალფეროვანი მაღალენერგეტიკული ეფექტით, რაც გავლენას ახდენს სითხეებზე, მყარ / თხევად სისტემებზე, ასევე გაზზე / თხევად სისტემებზე. ენერგიის მკვრივი ან კავიტაციური ზონა ე.წ. ცხელ წერტილოვან ზონად არის ცნობილი, რომელიც ყველაზე მეტად ენერგიულია მკვრივი ულტრაბგერითი ზონდის სიახლოვეს და სონოტროდიდან მოშორებით იზრდება. ულტრაბგერითი კავიტაციის ძირითადი მახასიათებლები მოიცავს ადგილობრივ წარმოქმნილ ძალიან მაღალ ტემპერატურასა და წნევას და შესაბამის დიფერენციალებს, ტურბულენციებს და სითხის ნაკადს. ულტრაბგერითი ცხელ წერტილებში ულტრაბგერითი ღრუების მოხვედრის დროს შეიძლება განისაზღვროს 5000 კელვინის ტემპერატურა, 200 ატმოსფეროს წნევა და 1000 კმ / სთ-მდე თხევადი რეაქციები. ეს განსაკუთრებული ენერგო ინტენსიური პირობები ხელს უწყობს სომექანიკურ და სონოქიმიურ ეფექტებს, რომლებიც აძლიერებს ელექტროქიმიურ სისტემებს სხვადასხვა გზით.

ულტრაბგერითი მოქმედება ელექტროქიმიურ სისტემებზე

ულტრასონიკაციის გამოყენება ელექტროქიმიურ რეაქციებზე ცნობილია სხვადასხვა ზემოქმედებით ელექტროდებზე, ანუ ანოდაზე და კათოდზე, აგრეთვე ელექტროლიზურ ხსნარზე. ულტრაბგერითი კავიტაცია და აკუსტიკური ნაკადი წარმოქმნის მნიშვნელოვან მიკრო მოძრაობას, ხელს უშლის თხევად რეაქციებს და აჟიოტაჟს რეაქციის სითხეში. ეს იწვევს ჰიდროდინამიკის გაუმჯობესებას და თხევადი / მყარი ნარევის მოძრაობას. ულტრაბგერითი კავიტაცია ამცირებს დიფუზიის ფენის ეფექტურ სისქეს ელექტროდთან. შემცირებული დიფუზიური შრე ნიშნავს, რომ სონიფიკაცია ამცირებს კონცენტრაციის სხვაობას, რაც გულისხმობს კონცენტრაციის კონვერგენციას ელექტროდის მიმდებარე ტერიტორიაზე და კონცენტრაციის მნიშვნელობას ნაყარ ხსნარში ულტრაბგერით. რეაქციის დროს ულტრაბგერითი აგზნების გავლენა კონცენტრაციის გრადიენტებზე უზრუნველყოფს ელექტროდის ახალი ხსნარის მუდმივ კვებას და რეაქტიული მასალის განდევნას. ეს ნიშნავს, რომ სონიკაციამ გააუმჯობესა საერთო კინეტიკა, დააჩქარა რეაქციის სიჩქარე და გაზარდა რეაქციის მოსავლიანობა.
სისტემაში ულტრაბგერითი ენერგიის დანერგვით, ასევე თავისუფალი რადიკალების სონოქიმიური ფორმირებით შეიძლება დაიწყოს ელექტროქიმიური რეაქცია, რომელიც სხვაგვარად იქნებოდა ელექტროაქტიური. აკუსტიკური ვიბრაციისა და ნაკადის კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი ეფექტი არის ელექტროდის ზედაპირებზე დასუფთავების ეფექტი. ელექტრონიტებთან პასივირებადი ფენების და გაფუჭება ამცირებს ელექტროქიმიური რეაქციების ეფექტურობასა და რეაქციის სიჩქარეს. ულტრასონიკაცია ინახავს ელექტროდებს მუდმივად სუფთა და სრულად აქტიური რეაქციისთვის. ულტრასონიკაცია ცნობილია დეგაზირების ეფექტით, რაც სასარგებლოა ელექტროქიმიური რეაქციების დროს. არასასურველი გაზების ამოღება თხევადიდან, რეაქცია შეიძლება უფრო ეფექტური იყოს.

სონოელექტროქიმიის პროგრამები

სონოელექტროქიმია შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვადასხვა პროცესებში და სხვადასხვა ინდუსტრიებში. სონოელექტროქიმიის ძალიან გავრცელებულ პროგრამებში შედის შემდეგი:

• ნანონაწილაკების სინთეზი (ელექტროსინთეზი)
• წყალბადის სინთეზი
• ელექტროკოაგულაცია
• Კანალიზაციის გაწმენდა
• ემულსიების გატეხვა
• ელექტროპლატაცია / ელექტროდეპოზიცია

ნანონაწილაკების სონო-ელექტროქიმიური სინთეზი

ულტრასონიკაცია წარმატებით იქნა გამოყენებული ელექტროქიმიურ სისტემაში სხვადასხვა ნანონაწილაკების სინთეზისთვის. მაგნეტიტი, კადმიუმ-სელენის (CdSe) ნანომილაკები, პლატინის ნანონაწილაკები (NPs), ოქროს NPs, მეტალიკი მაგნიუმი, ბისმუთინი, ნანო-ვერცხლი, ულამაზესი სპილენძი, ვოლფრამი-კობალტი (W-Co) შენადნობი ნანონაწილაკები, სამარია / შემცირებული გრაფოფენიტის ოქსიდი ნანოწილაკები , 1nm ქვე-პოლი (აკრილის მჟავა) დაფარული სპილენძის ნანონაწილაკები და მრავალი სხვა ნანო ზომის ფხვნილი საკმარისად იქნა წარმოებული სონოელექტროქიმიის გამოყენებით.
სონოელექტროქიმიური ნანონაწილაკების სინთეზის უპირატესობებში შედის

• შემცირების აგენტების და ზედაპირული აქტივების თავიდან აცილება
• წყლის გამხსნელად გამოყენება
• ნანონაწილაკის ზომის რეგულირება სხვადასხვა პარამეტრებით (ულტრაბგერითი სიმძლავრე, დენის სიმკვრივე, დეპონირების პოტენციალი და ულტრაბგერითი ელექტროქიმიური პულსის დრო

Ashasssi-Sorkhabi and Bagheri (2014) სინთეზირებენ პოლიპიროლის ფილმებს სონოელექტროქიმიურად და ადარებენ შედეგებს ელექტროქიტიკურად სინთეზირებულ პოლიპიროლურ ფილმებთან. შედეგებმა აჩვენა, რომ გალვანოსტატიკური სონოელექტროდეპოზიციის შედეგად წარმოიქმნება ძლიერად წებოვანი და გლუვი პოლიპირილის (PPy) ფილმი ფოლადზე, მიმდინარე სიმკვრივით 4 მლ სმ – 2 0,1 მ ოქსალინის მჟავას / 0,1 მ პიროლის ხსნარში. სონოელექტროქიმიური პოლიმერიზაციის გამოყენებით მათ მიიღეს მაღალი გამძლეობისა და მკაცრი PPy ფილმები გლუვი ზედაპირით. ნაჩვენებია, რომ სონოელექტროქიმიის მიერ მომზადებული PPy საიზოლაციო საშუალებები უზრუნველყოფს St-12 ფოლადის მნიშვნელოვან დაცვას კოროზიისგან. სინთეზირებული საფარი იყო ერთგვაროვანი და გამოირჩეოდა მაღალი კოროზიისადმი. ყველა ეს შედეგი შეიძლება მიეკუთვნოს იმ ფაქტს, რომ ულტრაბგერითი ზრდა აძლიერებს რეაქტივების მასის გადაცემას და იწვევს მაღალი ქიმიური რეაქციის სიჩქარეს აკუსტიკური კავიტაციის საშუალებით და შედეგად მაღალი ტემპერატურისა და ზეწოლის შედეგად. შემოწმდა წინაღობის მონაცემების სისწორე St-12 ფოლადის / ორი PPy საიზოლაციო / კოროზიული მედიის ინტერფეისისთვის KK გარდაქმნების გამოყენებით და დაფიქსირდა დაბალი საშუალო შეცდომები.

ჰასმა და გედანკენმა (2008) აღნიშნეს ლითონის მაგნიუმის ნანონაწილაკების წარმატებული სონო-ელექტროქიმიური სინთეზი. გრინგარდის რეაგენტის სონოელექტროქიმიური პროცესის ეფექტურობამ ტეტრაჰიდროფურანში (დიფუთილდიგლიმის) ან დიბუთილდიგლიმის ხსნარში შეადგინა შესაბამისად 41,35% და 33,08%. გრინგარდის ხსნარში AlCl3– ის დამატება ეფექტურობას მკვეთრად ზრდის, შესაბამისად ზრდის 82,70% და 51.69% THF ან dibutyldiglyme– ში.

სონო-ელექტროქიმიური წყალბადის წარმოება

ულტრაბგერითი გზით ელექტროლიზი მნიშვნელოვნად ზრდის წყალბადის გამოყოფას წყლის ან ტუტე ხსნარებიდან. დააჭირეთ აქ, რომ დაწვრილებით გაეცნოთ ულტრაბგერით დაჩქარებულ ელექტროლიზურ წყალბადის სინთეზს!

ულტრაბგერითი დახმარებით ელექტროკოაგულაცია

დაბალი სიხშირის ულტრაბგერითი გამოყენება ელექტროკოაგულაციის სისტემებში ცნობილია როგორც სონო-ელექტროკოაგულაცია. კვლევებმა აჩვენა, რომ სონიფიკაცია გავლენას ახდენს ელექტროკოაგულაციაზე დადებითად, რის შედეგადაც ხდება ჩამდინარე წყლებიდან რკინის ჰიდროქსიდების მაღალი ეფექტურობის მოცილება. ულტრაბგერითი დადებით გავლენას ელექტროკოაგულაციაზე ხსნიან ელექტროდების პასივაციის შემცირებით. დაბალი სიხშირის, მაღალი ინტენსივობის ულტრაბგერითი ანადგურებს დალექილ მყარ ფენას და ეფექტურად აშორებს მათ, ამით ელექტროდები მუდმივად აქტიურად ინარჩუნებენ. გარდა ამისა, ულტრაბგერითი საშუალებები ააქტიურებს ორივე იონის ტიპებს, ანუ კატიონებსა და ანიონებს, რომლებიც იმყოფებიან ელექტროდების რეაქციის ზონაში. ულტრაბგერითი აჟიოტაჟის შედეგად წარმოიქმნება ხსნარის მაღალი მიკრო მოძრაობა და იკვებება ნედლეულისა და პროდუქტის ელექტროდებამდე და მისგან.
წარმატებული სონო-ელექტროკოაგულაციის პროცესების მაგალითებია ფარმაკოლოგიური ჩამდინარე წყლების Cr (VI) Cr (III) შემცირება, ჯამური ფოსფორის ამოღება მშრალი ქიმიური მრეწველობის ჩამდინარე წყლებიდან ფოსფორის მოცილების ეფექტურობით იყო 99,5% 10 წუთში ცელულოზისა და ქაღალდის ინდუსტრიის ჩამდინარე წყლებიდან ფერისა და COD მოცილება და ა.შ. ფერის, COD, Cr (VI), Cu (II) და P– ის მოხსნის ეფექტურობა იყო 100%, 95%, 100%, 97,3% და 99,84% შესაბამისად. (შდრ. ალ-ქოდა) & ალ-შანაგი, 2018)

დამაბინძურებლების სონო-ელექტროქიმიური დეგრადაცია

ულტრაბგერითი გზით ელექტროქიმიური დაჟანგვის და / ან შემცირების რეაქციები გამოიყენება როგორც ძლიერი მეთოდი ქიმიური დამაბინძურებლის დეგრადაციისთვის. სონომექანიკური და სონოქიმიური მექანიზმები ხელს უწყობენ დამაბინძურებლების ელექტროქიმიური დეგრადაციას. ულტრაბგერითი წარმოქმნილი კავიტაციის შედეგად ხდება ინტენსიური აგზნება, მიკრო-შერევა, მასის გადატანა და ელექტროდიდებიდან პასიური ფენების მოცილება. ეს კავიტაციური ეფექტები ძირითადად იწვევს მყარი თხევადი მასის გადაცემას ელექტროდებსა და ხსნარს შორის. სონოქიმიური ეფექტები პირდაპირ ახდენს გავლენას მოლეკულებზე. მოლეკულების ჰომოლიზური გახლეჩა ქმნის ძლიერ რეაქციულ ოქსიდანტებს. წყალსატევებში და ჟანგბადის თანდასწრებით წარმოიქმნება ისეთი რადიკალები, როგორიცაა HO •, HO2 • და O •. • ცნობილია, რომ OH რადიკალები მნიშვნელოვანია ორგანული მასალების ეფექტური დაშლისთვის. საერთო ჯამში, სონო-ელექტროქიმიური დეგრადაცია აჩვენებს მაღალ ეფექტურობას და შესაფერისია დიდი რაოდენობით ჩამდინარე წყლების ნაკადებისა და სხვა დაბინძურებული სითხეების სამკურნალოდ.
მაგალითად, Lllanos და სხვები. (2016) დაადგინა, რომ მნიშვნელოვანი სინერგიული ეფექტი იქნა მიღებული წყლის დეზინფექციისთვის, როდესაც ელექტროქიმიური სისტემა გაძლიერდა სონიკაციით (სონო-ელექტროქიმიური დეზინფექცია). აღმოჩნდა, რომ სადეზინფექციო სიჩქარის ეს ზრდა უკავშირდება E. coli უჯრედების აგოლომერატებს, აგრეთვე სადეზინფექციო სახეობების გაძლიერებულ წარმოებას. ესკლაპესი და სხვები. (2010) აჩვენა, რომ ტრიქლორომჟავას მჟავის (TCAA) დეგრადაციის მასშტაბის დროს გამოიყენეს სპეციალურად შექმნილი სონოელექტროქიმიური რეაქტორი (თუმცა არ არის ოპტიმიზირებული). 26%, შერჩევითი 0.92 და ამჟამინდელი ეფექტურობა 8%) ულტრაბგერითი დაბალ ინტენსივობაზე და მოცულობითი ნაკადის დროს. იმის გათვალისწინებით, რომ წინასწარ პილოტური სონოელექტროქიმიური რეაქტორი ჯერ კიდევ არ იყო ოპტიმიზირებული, დიდი ალბათობით შესაძლებელია ამ შედეგების კიდევ უფრო გაუმჯობესება.

ულტრაბგერითი ვოლტმეტრია და ელექტროდეპოზიცია

ელექტროდეპოზიცია ჩატარდა გალვანოსტატიკურად მიმდინარე სიმკვრივით 15 mA / cm2. ხსნარები ექვემდებარებოდა ულტრასონიკაციას ელექტროდეპოზიციამდე 5-60 წუთის განმავლობაში. Hielscher UP200S გამოძიების ტიპის ულტრაბგერითი გამოიყენებოდა ციკლის დროს 0,5. ულტრასონიკაციას მიაღწიეს ულტრაბგერითი ზონდის უშუალოდ ხსნარში ჩაყრით. ელექტროდეპოზიციამდე ხსნარზე ულტრაბგერითი ზემოქმედების შესაფასებლად გამოიყენეს ციკლური ვოლტმეტრია (CV) ხსნარის ქცევის გამოსავლენად და შესაძლებელი გახდა ელექტროდეპოზიციის იდეალური პირობების პროგნოზირება. შეინიშნება, რომ როდესაც ხსნარი ექვემდებარება ულტრასონირებას ელექტროდეპოზიციამდე, დეპონირება იწყება ნაკლებად უარყოფითი პოტენციური მნიშვნელობებით. ეს ნიშნავს, რომ ხსნარში იმავე დენის დროს საჭიროა ნაკლები პოტენციალი, რადგან ხსნარში არსებული სახეობები უფრო აქტიურად იქცევიან, ვიდრე არა ულტრაბგერითი. (შდრ. იურდალი) & Karahan 2017)

მაღალი ხარისხის ელექტროქიმიური ზონდები და SonoElectroReactors

Hielscher Ultrasonics არის თქვენი დიდი ხნის გამოცდილი პარტნიორი მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი სისტემებისთვის. ჩვენ ვამზადებთ და ვანაწილებთ თანამედროვე ულტრაბგერით ზონდებს და რეაქტორებს, რომლებიც მთელ მსოფლიოში გამოიყენება მძიმე დანიშნულების მქონე გარემოში. სონოელექტროქიმიისთვის ჰიელსერმა შეიმუშავა ულტრაბგერითი სპეციალური ზონდები, რომლებსაც შეუძლიათ შეასრულონ როგორც კათოდური და / ან ანოდი, ასევე ულტრაბგერითი რეაქტორის უჯრედები, რომლებიც შესაფერისია ელექტროქიმიური რეაქციებისათვის. ულტრაბგერითი ელექტროდები და უჯრედები ხელმისაწვდომია როგორც გალვანური / ვოლტაური, ასევე ელექტროლიტური სისტემებისთვის.

ზუსტად კონტროლირებადი ამპლიტუდები ოპტიმალური შედეგების მისაღწევად

ყველა Hielscher ულტრაბგერითი პროცესორი ზუსტად კონტროლდება და ამრიგად საიმედო სამუშაო ცხენებია R- ში&D და წარმოება. ამპლიტუდა პროცესის ერთ – ერთი გადამწყვეტი პარამეტრია, რომელიც გავლენას ახდენს სონოქიმიურად და სომექანიკურად გამოწვეული რეაქციების ეფექტურობაზე და ეფექტურობაზე. ყველა Hielscher Ultrasonics’ პროცესორები ამპლიტუდის ზუსტი დაყენების საშუალებას იძლევა. Hielscher– ის ინდუსტრიული ულტრაბგერითი პროცესორები ძალიან მაღალ ამპლიტუდებს წარმოადგენენ და საჭირო ულტრაბგერითი ინტენსივობით უზრუნველყოფენ სონო – ელექტროქამიკური პროგრამების მოთხოვნას. ამპლიტუდები 200 მკმ-მდე მარტივად განუწყვეტლივ შესაძლებელია 24/7 ოპერაციის დროს.
ამპლიტუდის ზუსტი პარამეტრები და ულტრაბგერითი პროცესის პარამეტრების მუდმივი მონიტორინგი გონივრული პროგრამის საშუალებით საშუალებას გაძლევთ ზუსტად მოახდინოთ გავლენა სონოელექტროქიმიურ რეაქციაზე. ყველა sonication გაშვების დროს, ყველა ულტრაბგერითი პარამეტრი ავტომატურად იწერება ჩამონტაჟებულ SD ბარათზე, ასე რომ თითოეული გაშვების შეფასება და კონტროლი ხდება. ოპტიმალური სონიფიკაცია ყველაზე ეფექტური სონოელექტროქიმიური რეაქციებისათვის!
ყველა მოწყობილობა აგებულია 24/7/365 გამოყენებისათვის სრული დატვირთვით და მისი სიმტკიცე და საიმედოობა მას წარმოადგენს სამუშაო ელექტრონიკაში თქვენს ელექტროქიმიურ პროცესში. ეს ხდის Hielscher's ულტრაბგერითი მოწყობილობას საიმედო სამუშაო იარაღად, რომელიც აკმაყოფილებს თქვენს სონოელექტროქიმიური პროცესის მოთხოვნებს.

Უმაღლესი ხარისხი – შექმნილია და დამზადებულია გერმანიაში

როგორც საოჯახო და საოჯახო ბიზნესი, Hielscher პრიორიტეტს ანიჭებს უმაღლესი ხარისხის სტანდარტებს ულტრაბგერითი პროცესორებისთვის. ყველა ულტრაბგერითი მოწყობილობა შექმნილია, დამზადებულია და საფუძვლიანად არის შემოწმებული ჩვენს შტაბში, ტელტოვში, ბერლინის მახლობლად, გერმანია. Hielscher- ის ულტრაბგერითი აღჭურვილობის სიმტკიცე და საიმედოობა მას სამუშაო პროდუქტად აქცევს. 24/7 სამუშაო სრული დატვირთვით და მოთხოვნილებულ გარემოში ბუნებრივი მახასიათებელია Hielscher– ის მაღალეფექტური ულტრაბგერითი ზონდები და რეაქტორები.

დაგვიკავშირდით და გვითხარით თქვენი ელექტროქიმიური პროცესის მოთხოვნების შესახებ! ჩვენ გირჩევთ ყველაზე შესაფერისი ულტრაბგერითი ელექტროდები და რეაქტორის დაყენება!