Elektro-ultraskaņas apstrāde – Ultraskaņas elektrodi

Elektro-Sonication ir elektrības iedarbības kombinācija ar ultraskaņas iedarbību. Hielscher Ultrasonics izstrādāja jaunu un elegantu metodi, lai izmantotu jebkuru sonotrode kā elektrodu. Tas liek ultraskaņas jaudu tieši saskarnē starp ultraskaņas elektrodu un šķidrumu. Tur tas var veicināt elektrolīzi, uzlabot masas pārnesi un salauzt robežslāņus vai nogulsnes. Hielscher piegādā ražošanas klases iekārtas elektro-ultraskaņas procesiem partijas un inline procesos jebkurā mērogā. Jūs varat apvienot elektro-ultraskaņas apstrādi ar mano-ultraskaņas apstrādi (spiediens) un termo-ultraskaņas apstrāde (temperatūra).

Ultraskaņas elektrodu lietojumi

Ultraskaņas pielietošana elektrodiem ir jauna tehnoloģija, kas sniedz priekšrocības daudziem dažādiem procesiem elektrolīzē, cinkošanā, elektroattīrīšanā, ūdeņraža ražošanā un elektrokoagulācijā, daļiņu sintēzē vai citās elektroķīmiskās reakcijās. Hielscher Ultrasonics ir ultraskaņas elektrodi, kas ir viegli pieejami pētniecībai un attīstībai laboratorijas mērogā vai izmēģinājuma mēroga elektrolīze. Pēc tam, kad esat pārbaudījis un optimizējis savu elektrolītisko procesu, varat izmantot Hielscher Ultrasonics ražošanas lieluma ultraskaņas iekārtas, lai palielinātu procesa rezultātus līdz rūpnieciskās ražošanas līmenim. Zemāk jūs atradīsiet ieteikumus un ieteikumus ultraskaņas elektrodu lietošanai.

Sono-elektrolīze (ultraskaņas elektrolīze)

Elektrolīze ir atomu un jonu apmaiņa, noņemot vai pievienojot elektronus, kas rodas elektriskās strāvas pielietošanas rezultātā. Elektrolīzes produktiem var būt atšķirīgs fiziskais stāvoklis no elektrolīta. Elektrolīze var radīt cietas vielas, piemēram, nogulsnes vai cietus slāņus uz jebkura no elektrodiem. Alternatīvi, elektrolīze var radīt gāzes, piemēram, ūdeņradi, hloru vai skābekli. Elektroda ultraskaņas uzbudinājums var izjaukt cietās nogulsnes no elektroda virsmas. Ultraskaņas degazēšana ātri rada lielākus gāzes burbuļus no izšķīdušām mikro burbuļu gāzēm. Tas noved pie ātrākas gāzveida produktu atdalīšanas no elektrolīta.

Ultraskaņas UIP2000hdT (2000 vati, 20kHz) kā katods un / vai anods elektrolītiskā šūnā

Ultrasoniski uzlabota masas pārnese uz elektrodu virsmas

Elektrolīzes procesa laikā produkti uzkrājas pie elektrodiem vai uz elektroda virsmas. Ultraskaņas uzbudinājums ir ļoti efektīvs līdzeklis, lai palielinātu masas pārnesi robežslāņos. Šis efekts rada svaigu elektrolītu saskarē ar elektroda virsmu. Kavitācijas straumēšana transportē elektrolīzes produktus, piemēram, gāzes vai cietas vielas prom no elektroda virsmas. Tādējādi tiek novērsta izolējošu slāņu inhibīva veidošanās.

Ultraskaņas ietekme uz sadalīšanās potenciālu

Anoda, katoda vai abu elektrodu ultraskaņas uzbudinājums var ietekmēt sadalīšanās potenciālu vai sadalīšanās spriegumu. Ir zināms, ka tikai kavitācija izjauc molekulas, ražo brīvos radikāļus vai ozonu. Kavitācijas kombinācija ar elektrolīzi ultrasoniski uzlabotā elektrolīzē var ietekmēt minimālo nepieciešamo spriegumu starp elektrolītiskās šūnas anodu un katodu, lai notiktu elektrolīze. Kavitācijas mehāniskā un sonoķīmiskā iedarbība var uzlabot arī elektrolīzes energoefektivitāti.

Ultraskaņa elektrorafinēšanā un elektroviningā

Elektrorafinēšanas procesā cietās metālu, piemēram, vara, nogulsnes var pārvērst par cieto daļiņu suspensiju elektrolītā. Elektrovinēšanā, ko sauc arī par elektroekstrakciju, metālu elektrodu novietošanu no to rūdām var pārvērst par cietām nogulsnēm. Parastie elektrovonu metāli ir svins, varš, zelts, sudrabs, cinks, alumīnijs, hroms, kobalts, mangāns un retzemju un sārmu metāli. Ultrasonication ir efektīvs līdzeklis arī rūdu izskalošanai.

Šķidrumu sono-elektrolītiskā attīrīšana

Attīriet šķidrumu, piemēram, ūdens šķīdumus, piemēram, notekūdeņus, dūņas vai tamlīdzīgi, vadot šķīdumu caur divu elektrodu elektrisko lauku! Elektrolīze var dezinficēt vai attīrīt ūdens šķīdumus. NaCi šķīduma barošana kopā ar ūdeni caur elektrodiem vai pāri elektrodiem rada Cl2 vai CIO2, kas var oksidēt piemaisījumus un dezinficēt ūdeni vai ūdens šķīdumus. Ja ūdens satur pietiekami daudz dabisko hlorīdu, tas nav jāpievieno.
Elektroda ultraskaņas vibrācijas var iegūt robežslāni starp elektrodu un ūdeni pēc iespējas plānāku. Tas var uzlabot masas pārnesi par daudziem lielumiem. Ultraskaņas vibrācija un kavitācija ievērojami samazina mikroskopisko burbuļu veidošanos polarizācijas dēļ. Ultraskaņas elektrodu izmantošana elektrolīzei ievērojami uzlabo elektrolītiskās attīrīšanas procesu.

Sono-elektrokagulācija (ultraskaņas elektrokagulācija)

Elektrokagulācija ir notekūdeņu attīrīšanas metode piesārņotāju, piemēram, emulģētas eļļas, kopējo naftas ogļūdeņražu, ugunsizturīgu organisko vielu, suspendētu cietvielu un smago metālu, noņemšanai. Arī radioaktīvos jonus var noņemt ūdens attīrīšanai. Ultrasonication elektrokoagulācijas pievienošana, kas pazīstama arī kā sono-elektrokagulācija, pozitīvi ietekmē ķīmisko skābekļa patēriņu vai duļķainības noņemšanas efektivitāti. Elektrokagulācijas kombinētie attīrīšanas procesi ir parādījuši ievērojami uzlabotus rādītājus piesārņotāju atdalīšanā no rūpnieciskajiem notekūdeņiem. Brīvo radikāļu ražošanas soļa integrācija, piemēram, ultraskaņas kavitācija ar elektrokagulāciju, parāda sinerģiju un uzlabojumus vispārējā tīrīšanas procesā. Šo ultraskaņas-elektrolītisko hibrīda sistēmu izmantošanas mērķis ir palielināt vispārējo ārstēšanas efektivitāti un novērst parasto ārstēšanas procesu trūkumus. Ir pierādīts, ka hibrīda ultraskaņas-elektrokagulācijas reaktori inaktivē Escherichia coli ūdenī.

Ultraskaņas UIP2000hdT (2000 vati, 20kHz) kā Sono-katods un / vai Sono-anods tvertnē

Reaģentu vai reaģentu sono-elektrolītiskā in-situ ģenerēšana

Daudzi ķīmiskie procesi, piemēram, neviendabīgas reakcijas vai katalīze, gūst labumu no ultraskaņas uzbudinājuma un ultraskaņas kavitācijas. Sonoķīmiskā ietekme var palielināt reakcijas ātrumu vai uzlabot konversijas ražu.
Ultrasoniski satraukti elektrodi pievieno jaunu spēcīgu instrumentu ķīmiskām reakcijām. Tagad jūs varat apvienot sonochemistry priekšrocības ar elektrolīzi. Izgatavojiet ūdeņradi, hidroksīda jonus, hipohlorītu un daudzus citus jonus vai neitrālus materiālus tieši ultraskaņas kavitācijas laukā. Elektrolīzes produkti var darboties kā reaģenti vai kā ķīmiskās reakcijas reaģenti.

Ultraskaņas kombinācija ar impulsu elektrisko lauku

Impulsa elektriskā lauka (PEF) un ultraskaņas (US) kombinācijai ir pozitīva ietekme uz fizikāli ķīmisko, bioaktīvo savienojumu un ekstraktu ķīmisko struktūru. Mandeļu ekstrakcijā kombinētā apstrāde (PEF–US) ir radījusi visaugstāko kopējo fenolu, kopējo flavonoīdu, kondensācijas tanīnu, antocianīna satura un antioksidantu aktivitātes līmeni. Tas samazināja jaudu un metālu helātu veidošanas aktivitāti.
Var izmantot ultraskaņu (US) un impulsa elektrisko lauku (PEF) uzlabot procesa efektivitāti un ražošanas ātrumu fermentācijas procesos, uzlabojot masas pārnesi un šūnu caurlaidību.
Pulsējošā elektriskā lauka un ultraskaņas apstrādes kombinācija ietekmē gaisa žāvēšanas kinētiku un žāvētu dārzeņu, piemēram, burkānu, kvalitāti. Žāvēšanas laiku var samazināt par 20 līdz 40%, saglabājot rehidratācijas īpašības.

Sono-elektroķīmija / ultraskaņas elektroķīmija

Pievienojiet ultrasoniski uzlabotu elektrolīzi, lai ražotu reaģentus vai patērētu ķīmisko reakciju produktus, lai pārvietotu ķīmiskās reakcijas galīgo līdzsvaru vai mainītu ķīmiskās reakcijas ceļu.

Ieteicamā ultraskaņas elektrodu iestatīšana

Inovatīvais dizains zondes tipa ultrasonikatoriem pārvērš standarta ultraskaņas sonotrode par ultrasoniski vibrējošu elektrodu. Tas padara ultraskaņu elektrodiem pieejamāku, vieglāk integrējamu un viegli mērogojamu līdz ražošanas līmenim. Citas konstrukcijas tikai sajauca elektrolītu starp diviem nesatrauktiem elektrodiem. Ēnošanas un ultraskaņas viļņu izplatīšanās modeļi rada zemākus rezultātus, salīdzinot ar tiešu elektrodu uzbudinājumu. Jūs varat pievienot ultraskaņas vibrāciju attiecīgi anodiem vai katodiem. Protams, jūs jebkurā laikā varat mainīt spriegumu un elektrodu polaritāti. Hielscher Ultrasonics elektrodi ir viegli modernizējami esošajiem iestatījumiem.

Noslēgti sono-elektrolītiskie elementi un elektroķīmiskie reaktori

Ir pieejams spiediena necaurlaidīgs blīvējums starp ultraskaņas sonotrode (elektrodu) un reaktora trauku. Tāpēc jūs varat darbināt elektrolītisko šūnu ar citu spiedienu, nevis apkārtējās vides spiedienu. Ultraskaņas kombināciju ar spiedienu sauc par mano-ultraskaņas apstrādi. Tas var būt interesanti, ja elektrolīze rada gāzes, strādājot augstākā temperatūrā vai strādājot ar gaistošām šķidruma sastāvdaļām. Cieši noslēgts elektroķīmiskais reaktors var darboties ar spiedienu virs vai zem apkārtējā spiediena. Blīvējumu starp ultraskaņas elektrodu un reaktoru var padarīt elektriski vadošu vai izolējošu. Pēdējais ļauj darbināt reaktora sienas kā otro elektrodu. Protams, reaktoram var būt ieplūdes un izplūdes atveres, kas darbojas kā plūsmas šūnu reaktors nepārtrauktiem procesiem. Hielscher Ultrasonics piedāvā dažādus standartizētus reaktorus un apvalkotas plūsmas šūnas. Varat arī izvēlēties no adapteru klāsta, lai Hielscher sonotrodes pielāgotu savam elektroķīmiskajam reaktoram.

Koncentrisks izvietojums cauruļu reaktorā

Ja ultrasoniski satrauktais elektrods atrodas pie otra nesatraukta elektroda vai pie reaktora sienas, ultraskaņas viļņi izplatās caur šķidrumu, un ultraskaņas viļņi darbosies arī uz citām virsmām. Ultrasoniski satraukts elektrods, kas ir koncentriski orientēts caurulē vai reaktorā, var saglabāt iekšējās sienas bez netīrumiem vai uzkrātajām cietām vielām.

temperatūra

Izmantojot standarta Hielscher sonotrodes kā elektrodus, elektrolīta temperatūra var būt no 0 līdz 80 grādiem pēc Celsija. Pēc pieprasījuma ir pieejami sonotrodi citām elektrolītu temperatūrām diapazonā no -273 grādiem pēc Celsija līdz 500 grādiem pēc Celsija. Ultraskaņas kombināciju ar temperatūru sauc par termo-ultraskaņu.

Viskozitāte

Ja elektrolīta viskozitāte kavē masas pārnesi, ultraskaņas uzbudinājuma sajaukšana elektrolīzes laikā varētu būt izdevīga, jo tā uzlabo materiāla pārnesi uz elektrodiem un no tiem.

Sono-elektrolīze ar pulsējošu strāvu

Pulsējoša strāva uz ultrasoniski satrauktiem elektrodiem rada produktus, kas atšķiras no līdzstrāvas (DC). Piemēram, Pulsējošā strāva var palielināt ozona attiecību pret skābekli, kas rodas anodā skāba ūdens šķīduma, piemēram, atšķaidītas sērskābes, elektrolīzē. Etanola impulsa strāvas elektrolīze rada aldehīdu, nevis galvenokārt skābi.

Iekārtas elektro-ultraskaņas apstrādei

Hielscher Ultrasonics izstrādāja īpašu sonoelectrochemical jauninājumu rūpnieciskajiem devējiem. Modernizētais devējs darbojas ar gandrīz visu veidu Hielscher sonotrodes.

Ultraskaņas elektrodi (Sonotrodes)

Sonotrodes ir elektriski izolētas no ultraskaņas ģeneratora. Tāpēc jūs varat savienot ultraskaņas sonotrode ar elektrisko spriegumu, lai sonotrods varētu darboties kā elektrods. Standarta elektriskās izolācijas sprauga starp sonotrodes un zemes kontaktu ir 2,5 mm. Tāpēc sonotrodam varētu pielietot līdz pat 2500 voltiem. Standarta sonotrodes ir cietas un izgatavotas no titāna. Tāpēc elektrodu strāvai nav gandrīz nekādu ierobežojumu. Titānam ir laba izturība pret koroziju pret daudziem sārmainiem vai skābiem elektrolītiem. Ir iespējami alternatīvi sonotrode materiāli, piemēram, alumīnijs (Al), tērauds (Fe), nerūsējošais tērauds, niķeļa-hroma-molibdēna vai niobijs. Hielscher piedāvā rentablus upurēšanas anodu sonotrodes, piemēram, izgatavotus no alumīnija vai tērauda.

Ultraskaņas ģenerators, barošanas avots

Ultraskaņas ģeneratoram nav nepieciešama modifikācija, un tā izmanto standarta elektrības kontaktligzdu ar zemi. Devēja rags un visas devēja un ģeneratora ārējās virsmas, protams, ir savienotas ar strāvas kontaktligzdas zemi. Sonotrode un sacīkšu elements ir vienīgās daļas, kas savienotas ar elektrodu spriegumu. Tas atvieglo iestatīšanas izstrādi. Sonotrodu var savienot ar līdzstrāvu (DC), pulsējošu līdzstrāvu vai maiņstrāvu (AC). Ultraskaņas elektrodus var darbināt attiecīgi kā anodus vai katodus.

Ražošanas iekārtas elektriskās apstrādes procesiem

Jūs varat izmantot jebkuru Hielscher ultraskaņas ierīci, piemēram, UIP500hdT, UIP1000hdT, UIP1500hdT, UIP2000hdT vai UIP4000hdT, lai savienotu līdz 4000 vatiem ultraskaņas jaudas jebkuram standarta sonotrode vai cascatrode. Ultraskaņas virsmas intensitāte uz sonotroda virsmas var būt no 1 vata līdz 100 vatiem vati uz kvadrātcentimetru. Ir pieejamas dažādas sonotroda ģeometrijas ar amplitūdām no 1 mikrona līdz 150 mikroniem (pīķa pīķis). Ultraskaņas frekvence 20kHz ir ļoti efektīva kavitācijas un akustiskās straumēšanas ģenerēšanā elektrolītā. Hielscher ultraskaņas ierīces var darboties 24 stundas diennaktī, septiņas dienas nedēļā. Jūs varat nepārtraukti darboties ar pilnu jaudu vai pulsēt, piemēram, periodiskai elektrodu tīrīšanai. Hielscher Ultrasonics var piegādāt ultraskaņas elektrodus ar ultraskaņas jaudu līdz 16 kilovatiem (mehāniskā uzbudinājums) uz vienu elektrodu. Elektriskajai jaudai, ko var savienot ar elektrodiem, nav gandrīz nekādu ierobežojumu.

Vēl viena lieta: Sono-elektrostatiskā izsmidzināšana

Hielscher Ultrasonics padara aprīkojumu šķidrumu izsmidzināšanai, smidzināšanai, atomizēšanai vai aerosolizēšanai. Ultraskaņas izsmidzināšanas sonotrode var dot šķidruma miglai vai aerosoliem pozitīvu lādiņu. Tas apvieno ultraskaņas izsmidzināšanu ar elektrostatisko izsmidzināšanas tehnoloģiju, piemēram, pārklāšanas procesiem.