전기 초음파 처리 – 초음파 전극

전기 음파 처리는 전기의 효과와 초음파 처리의 효과의 조합입니다. Hielscher 초음파는 모든 sonotrode를 전극으로 사용하는 새롭고 우아한 방법을 개발했습니다. 이것은 초음파 전극과 액체 사이의 계면에 직접 초음파의 힘을 넣습니다. 거기에서 전기 분해를 촉진하고 물질 전달을 개선하며 경계층 또는 침전물을 끊을 수 있습니다. Hielscher는 모든 규모의 배치 및 인라인 공정에서 전기 초음파 처리 공정을위한 생산 등급 장비를 공급합니다. 전기 초음파 처리를 mano-sonication (압력) 및 thermo-sonication (온도)과 결합 할 수 있습니다.

초음파 전극 응용 분야

전극에 초음파를 적용하는 것은 전기 분해, 아연 도금, 전기 정화, 수소 생성 및 전기 응고, 입자 합성 또는 기타 전기 화학 반응의 다양한 공정에 이점을 제공하는 새로운 기술입니다. Hielscher 초음파는 실험실 규모 또는 파일럿 규모 전기 분해에서 연구 개발에 쉽게 사용할 수있는 초음파 전극을 보유하고 있습니다. 전해 공정을 테스트하고 최적화 한 후에는 Hielscher 초음파 생산 크기의 초음파 장비를 사용하여 공정 결과를 산업 생산 수준으로 확장 할 수 있습니다. 아래에서 초음파 전극 사용에 대한 제안 및 권장 사항을 찾을 수 있습니다.

Sono-Electrolysis (초음파 전기 분해)

전기 분해는 전류의 적용으로 인한 전자의 제거 또는 추가에 의해 원자와 이온의 교환입니다. 전기분해 생성물은 전해질과 다른 물리적 상태를 가질 수 있습니다. 전기 분해는 전극 중 하나에 침전물 또는 고체층과 같은 고체를 생성할 수 있습니다. 또는 전기 분해는 수소, 염소 또는 산소와 같은 가스를 생성할 수 있습니다. 전극의 초음파 교반은 전극 표면에서 고체 침전물을 끊을 수 있습니다. 초음파 탈기는 빠르게 마이크로 버블의 용해된 가스에서 더 큰 가스 기포를 생성합니다. 이로 인해 전해질에서 기체 생성물이 더 빨리 분리됩니다.

초음파 UIP2000hdT (2000 와트, 20kHz) 전해 전지의 음극 및 / 또는 양극

초음파로 강화된 전극 표면에서의 질량 전달

전기분해 과정에서 생성물은 전극 근처 또는 전극 표면에 축적됩니다. 초음파 교반은 경계층에서 질량 전달을 증가시키는 매우 효과적인 도구입니다. 이 효과는 전극 표면과 접촉하는 신선한 전해질을 가져옵니다. 캐비테이션 스트리밍은 가스 또는 고체와 같은 전기 분해 생성물을 전극 표면에서 멀리 운반합니다. 따라서 절연층의 억제 형성이 방지됩니다.

분해 잠재력에 대한 초음파의 효과

양극, 음극 또는 두 전극의 초음파 교반은 분해 전위 또는 분해 전압에 영향을 미칠 수 있습니다. 캐비테이션만으로도 분자를 파괴하고 자유 라디칼 또는 오존을 생성하는 것으로 알려져 있습니다. 초음파로 강화 된 전기 분해에서 캐비테이션과 전기 분해의 조합은 전기 분해가 발생하기 위해 전해 전지의 양극과 음극 사이에 필요한 최소 전압에 영향을 미칠 수 있습니다. 캐비테이션의 기계적 및 초음파 화학적 효과는 전기 분해 에너지 효율도 향상시킬 수 있습니다.

Electrorefining 및 Electrowinning 초음파의 초음파

전기 정제 과정에서 구리와 같은 금속의 고체 침전물은 전해질의 고체 입자의 현탁액으로 바뀔 수 있습니다. 전기 추출이라고도 하는 전기 승리에서는 광석에서 금속의 전기 증착이 고체 침전물로 바뀔 수 있습니다. 일반적인 일렉트로원 금속은 납, 구리, 금, 은, 아연, 알루미늄, 크롬, 코발트, 망간, 희토류 및 알칼리 금속입니다. 초음파는 광석의 침출에도 효과적인 수단입니다.

액체의 Sono-Electrolytic Purification

액체(예: 폐수, 슬러지 또는 이와 유사한 것과 같은 수용액)를 두 전극의 전기장을 통해 용액을 유도하여 정화하십시오! 전기분해는 수용액을 소독하거나 정제할 수 있습니다. NaCI 용액을 전극을 통해 또는 전극을 가로질러 물과 함께 공급하면 Cl2 또는 CIO2가 생성되어 불순물을 산화시키고 물이나 수용액을 소독할 수 있습니다. 물에 충분한 천연 염화물이 포함되어 있으면 첨가 할 필요가 없습니다.
전극의 초음파 진동은 전극과 물 사이의 경계층을 가능한 한 얇게 만들 수 있습니다. 이것은 질량 전달을 몇 배나 향상시킬 수 있습니다. 초음파 진동 및 캐비테이션은 편광으로 인한 미세한 기포의 형성을 크게 줄입니다. 전기 분해를 위해 초음파 전극을 사용하면 전해질 정화 공정이 상당히 향상됩니다.

Sono-Electrocoagulation (초음파 전기 응고)

전기 응고는 유화 오일, 총 석유 탄화수소, 내화성 유기물, 부유 고체 및 중금속과 같은 오염 물질을 제거하기 위한 폐수 처리 방법입니다. 또한 방사성 이온을 제거하여 정수할 수 있습니다. 소노 전기 응고라고도하는 초음파 전기 응고를 추가하면 화학적 산소 요구량 또는 탁도 제거 효율에 긍정적 인 영향을 미칩니다. 전기 응고 결합 처리 공정은 산업 폐수에서 오염 물질을 제거하는 데 매우 향상된 성능을 보여주었습니다. 초음파 캐비테이션과 전기 응고와 같은 자유 라디칼 생성 단계의 통합은 전체 세척 공정에서 시너지 효과와 개선을 보여줍니다. 이러한 초음파-전해 하이브리드 시스템을 사용하는 목적은 전반적인 처리 효율을 높이고 기존 처리 공정의 단점을 제거하는 것입니다. 하이브리드 초음파-전기 응고 반응기는 물에서 대장균을 비활성화하는 것으로 입증되었습니다.

초음파 UIP2000hdT (2000 와트, 20kHz) 탱크의 소노 음극 및 / 또는 소노 양극

Sono-Electrolytic In-Situ 시약 또는 반응물 생성

이종 반응 또는 촉매 작용과 같은 많은 화학 공정은 초음파 교반 및 초음파 캐비테이션의 이점을 얻습니다. 초음파 화학적 영향은 반응 속도를 증가시키거나 변환 수율을 향상시킬 수 있습니다.
초음파로 교반된 전극은 화학 반응에 새로운 강력한 도구를 추가합니다. 이제 초음파 화학과 전기 분해의 이점을 결합할 수 있습니다. 수소, 수산화물 이온, 차아염소산염 및 기타 여러 이온 또는 중성 물질을 초음파 캐비테이션 분야에서 바로 생산합니다. 전기 분해 생성물은 시약 또는 화학 반응에 대한 반응물로 작용할 수 있습니다.

초음파와 펄스 전기장의 조합

펄스 전기장(PEF)과 초음파(US)의 조합은 물리화학적, 생리활성 화합물 및 추출물의 화학 구조 추출에 긍정적인 영향을 미칩니다. 아몬드 추출에서 복합 처리(PEF–US)는 총 페놀, 총 플라보노이드, 응축 탄닌, 안토시아닌 함량 및 항산화 활성을 가장 많이 생성했습니다. 그것은 힘과 금속 킬레이트 활성을 감소시켰다.
초음파(US) 및 펄스 전기장(PEF)을 사용하여 물질 전달 및 세포 투과성을 개선하여 발효 공정에서 공정 효율성과 생산 속도를 향상시킬 수 있습니다.
펄스 전기장과 초음파 처리의 조합은 공기 건조 역학과 당근과 같은 건조 야채의 품질에 영향을 미칩니다. 건조 시간을 20-40%까지 줄이면서 재수화 특성을 유지할 수 있습니다.

Sono-Electrochemistry / 초음파전기화학

화학 반응의 최종 평형을 이동하거나 화학 반응 경로를 변경하기 위해 반응물을 생성하거나 화학 반응 생성물을 소비하기 위해 초음파로 강화 된 전기 분해를 첨가하십시오.

초음파 전극의 제안된 설정

프로브 형 초음파를위한 혁신적인 설계는 표준 초음파 sonotrode를 초음파 진동 전극으로 바꿉니다. 이를 통해 전극용 초음파에 대한 접근성이 높아지고 통합이 쉬워지며 생산 수준에 맞게 쉽게 확장할 수 있습니다. 다른 설계는 두 개의 교반되지 않은 전극 사이에서만 전해질을 교반했습니다. 섀도잉 및 초음파 전파 패턴은 직접 전극 교반과 비교할 때 열등한 결과를 생성합니다. 초음파 진동을 양극 또는 음극에 각각 추가할 수 있습니다. 물론 전극의 전압과 극성은 언제든지 변경할 수 있습니다. Hielscher 초음파 전극은 기존 설정에 쉽게 개조 할 수 있습니다.

밀폐형 Sono-Electrolytic Cell 및 전기화학 반응기

초음파 sonotrode (전극)와 반응기 용기 사이의 압력 밀폐 밀봉을 사용할 수 있습니다. 따라서 주변 압력 이외의 다른 온도에서 전해조를 작동할 수 있습니다. 초음파와 압력의 결합을 mano-sonication이라고합니다. 이것은 전기 분해가 가스를 생성하거나, 더 높은 온도에서 작업하거나, 휘발성 액체 성분으로 작업할 때 흥미로울 수 있습니다. 단단히 밀봉된 전기화학 반응기는 주변 압력보다 높거나 낮은 압력에서 작동할 수 있습니다. 초음파 전극과 반응기 사이의 밀봉은 전기 전도성 또는 절연성으로 만들 수 있습니다. 후자는 반응기 벽을 두 번째 전극으로 작동할 수 있습니다. 물론, 반응기에는 연속 공정을 위한 플로우 셀 반응기 역할을 하는 입구 및 출구 포트가 있을 수 있습니다. Hielscher 초음파는 다양한 표준화 된 반응기 및 재킷 플로우 셀을 제공합니다. 또는 Hielscher sonotrodes를 전기 화학 반응기에 맞게 다양한 어댑터 중에서 선택할 수 있습니다.

파이프 반응기의 동심원 배열

초음파로 교반된 전극이 두 번째 비교반 전극 근처 또는 반응기 벽 근처에 있으면 초음파가 액체를 통해 전파되고 초음파는 다른 표면에서도 작동합니다. 파이프 또는 반응기에서 동심원 방향의 초음파 교반 전극은 내부 벽을 오염이나 축적된 고형물로부터 자유롭게 유지할 수 있습니다.

온도

표준 Hielscher sonotrodes를 전극으로 사용할 때 전해질 온도는 섭씨 0도에서 80도 사이 일 수 있습니다. -273 섭씨 온도에서 500 섭씨 온도까지의 다른 전해질 온도에 대한 Sonotrodes는 요청시 사용할 수 있습니다. 초음파와 온도의 조합을 열음파 처리라고합니다.

점도

전해질의 점도가 질량 전달을 억제하는 경우, 전기 분해 중 초음파 교반 혼합은 전극으로의 물질 전달을 개선하기 때문에 유익할 수 있습니다.

맥동 전류를 이용한 Sono-Electrolysis

초음파로 교반된 전극에 맥동 전류가 흐르면 직류(DC)와 다른 제품이 생성됩니다. 예를 들어, 맥동 전류는 수성 산성 용액(예: 묽은 황산)의 전기 분해에서 양극에서 생성된 산소에 대한 오존의 비율을 증가시킬 수 있습니다. 에탄올의 펄스 전류 전기 분해는 주로 산 대신 알데히드를 생성합니다.

Electro-sonication 용 장비

Hielscher 초음파는 산업용 트랜스듀서를위한 특별한 초음파 전기 화학적 업그레이드를 개발했습니다. 업그레이드 된 변환기는 거의 모든 유형의 Hielscher sonotrodes와 함께 작동합니다.

초음파 전극 (Sonotrodes)

소노트로드는 초음파 발생기에서 전기적으로 절연되어 있습니다. 따라서 초음파 sonotrode를 전압에 연결하여 sonotrode가 전극 역할을 할 수 있도록합니다. 소노트로드와 접지 접점 사이의 표준 전기 절연 간격은 2.5mm입니다. 따라서 sonotrode에 최대 2500볼트를 적용할 수 있습니다. 표준 소노트로드는 단단하며 티타늄으로 만들어집니다. 따라서 전극 전류에 대한 제한이 거의 없습니다. 티타늄은 많은 알칼리성 또는 산성 전해질에 대해 우수한 내식성을 보여줍니다. 알루미늄(Al), 강철(Fe), 스테인리스강, 니켈-크롬-몰리브덴 또는 니오븀과 같은 대체 소노트로드 재료가 가능합니다. Hielscher는 예를 들어 알루미늄 또는 강철로 만든 비용 효율적인 희생 양극 소노트로드를 제공합니다.

초음파 발생기, 전원 공급 장치

초음파 발생기는 수정이 필요하지 않으며 접지가있는 표준 전기 콘센트를 사용합니다. 트랜스듀서 혼과 트랜스듀서 및 발전기의 모든 외부 표면은 물론 전원 콘센트의 접지에 연결됩니다. sonotrode와 버팀대 요소는 전극 전압에 연결된 유일한 부품입니다. 이렇게 하면 설정을 쉽게 설계할 수 있습니다. sonotrode를 직류 (DC), 맥동 직류 또는 교류 (AC)에 연결할 수 있습니다. 초음파 전극은 각각 양극 또는 음극으로 작동할 수 있습니다.

Electro-sonication 공정을위한 생산 설비

UIP500hdT, UIP1000hdT, UIP1500hdT, UIP2000hdT 또는 UIP4000hdT와 같은 Hielscher 초음파 장치를 사용하여 최대 4000 와트의 초음파 전력을 표준 sonotrode 또는 cascatrode에 연결할 수 있습니다. sonotrode 표면의 초음파 표면 강도는 평방 센티미터 당 1 와트에서 100 와트 사이 일 수 있습니다. 1 미크론에서 150 미크론 (피크 - 피크)까지의 진폭을 가진 다양한 sonotrode 형상을 사용할 수 있습니다. 20kHz의 초음파 주파수는 전해질의 캐비테이션 및 음향 스트리밍 생성에 매우 효과적입니다. Hielscher 초음파 장치는 하루 24 시간, 일주일 내내 작동 할 수 있습니다. 최대 전력 출력 또는 맥동으로 지속적으로 작동할 수 있습니다(예: 전극의 주기적인 청소). Hielscher 초음파는 단일 전극 당 최대 16 킬로와트의 초음파 전력 (기계적 교반)을 초음파 전극에 공급할 수 있습니다. 전극에 연결할 수 있는 전력에는 거의 제한이 없습니다.

한 가지 더: Sono-Electrostatic 스프레이

Hielscher 초음파는 액체의 분무, 분무, 분무 또는 에어로 분해 용 장비를 만듭니다. 초음파 스프레이 sonotrode는 액체 안개 또는 에어로졸에 양전하를 줄 수 있습니다. 이는 초음파 분무와 정전기 분무 기술(예: 코팅 공정)을 결합합니다.