Hielscher Echografietechniek

Electro-Sonication – Ultrasone elektroden

Electro-Sonication is de combinatie van de effecten van elektriciteit met de effecten van sonicatie. Hielscher Ultrasonics ontwikkelde een nieuwe en elegante methode om elke sonotrode als elektrode te gebruiken. Hiermee wordt de kracht van ultrasoon geluid direct op het grensvlak tussen ultrasone elektrode en vloeistof gebracht. Daar kan het de elektrolyse bevorderen, de massaoverdracht verbeteren en grenslagen of afzettingen breken. Hielscher levert productie-apparatuur voor elektro-sonicatieprocessen in batch- en inline-processen op elke schaal. U kunt elektro-sonicatie combineren met mano-sonicatie (druk) en thermo-sonicatie (temperatuur).

Ultrasone elektrode toepassingen

De toepassing van ultrasonica op elektroden is een nieuwe technologie met voordelen voor vele verschillende processen in elektrolyse, galvaniseren, elektroreiniging, waterstofproductie en elektrocoagulatie, deeltjessynthese of andere elektrochemische reacties. Hielscher Ultrasonics heeft ultrasone elektroden beschikbaar voor onderzoek en ontwikkeling op labo-schaal of pilootschaal elektrolyse. Nadat u uw elektrolytisch proces heeft getest en geoptimaliseerd, kunt u met behulp van Hielscher Ultrasonics ultrasone productieapparatuur uw procesresultaten opschalen naar industriële productieniveaus. Hieronder vindt u suggesties en aanbevelingen voor het gebruik van ultrasone elektroden.

Ultrasonic generator and transducer with electrically isolated ultrasonic probe as sono-electrode

Ultrasone elektrode (Kathode) voor toepassing in Sono-Elektrochemie

Sono-Elektrolyse (Ultrasone Elektrolyse)

Elektrolyse is de uitwisseling van atomen en ionen door het verwijderen of toevoegen van elektronen als gevolg van de toepassing van een elektrische stroom. De producten van elektrolyse kunnen een andere fysische toestand hebben dan de elektrolyt. Elektrolyse kan vaste stoffen produceren, zoals precipitaten of vaste lagen op één van de elektroden. Als alternatief kan elektrolyse gassen produceren, zoals Waterstof, Chloor of Zuurstof. Ultrasone beweging van een elektrode kan vaste afzettingen van het elektrodeoppervlak breken. Ultrasone ontgassing produceert snel grotere gasbellen uit opgeloste gassen van microbellen. Dit leidt tot een snellere scheiding van de gasvormige producten van de elektrolyt.

ultrasonic electrodes for sono-electrolytic applications

Ultrasone UIP2000hdT (2000 watt, 20kHz) als kathode en/of anode in een elektrolytische cel

Ultrasonisch verbeterde massa-overdracht bij Electrode Surface

Tijdens het elektrolyseproces hopen de producten zich op in de buurt van de elektroden of op het elektrodeoppervlak. Ultrasone agitatie is een zeer effectief hulpmiddel om de massa-overdracht bij grenslagen te verhogen. Dit effect brengt verse elektrolyt in contact met het elektrodeoppervlak. De cavitatiestroom transporteert producten van de elektrolyse, zoals gassen of vaste stoffen, weg van het elektrodeoppervlak. De remmende vorming van isolatielagen wordt daardoor voorkomen.

Effecten van Ultrasonica op het ontledingspotentieel

Ultrasone agitatie van de anode, van de kathode, of beide elektroden, kan het ontledingspotentiaal of het ontledingsvoltage beïnvloeden. Van cavitatie alleen is bekend dat het moleculen breekt, vrije radicalen of ozon produceert. De combinatie van cavitatie met elektrolyse in een ultrasonisch verbeterde elektrolyse kan het minimaal vereiste voltage tussen anode en kathode van een elektrolytische cel voor elektrolyse beïnvloeden. De mechanische en sonochemische effecten van cavitatie kunnen ook de energie-efficiëntie van de elektrolyse verbeteren.

Echografie in Electrorefining en Electrowinning

In het proces van electroraffinage kunnen vaste afzettingen van metalen, zoals koper, worden omgezet in een suspensie van vaste deeltjes in de elektrolyt. Bij electrowinning, ook wel electroextractie genoemd, kan de elektrodepositie van metalen uit hun ertsen worden omgezet in vaste neerslag. Veel voorkomende electrowon-metalen zijn lood, koper, goud, zilver, zink, aluminium, chroom, kobalt, mangaan en de zeldzame aard- en alkalimetalen. Ook voor het uitlogen van ertsen is ultrasoontechniek een effectief middel.

Sono-Elektrolytische zuivering van vloeistoffen

Zuiver een vloeistof, bijvoorbeeld een waterige oplossing zoals afvalwater, slib of iets dergelijks, door de oplossing door het elektrische veld van twee elektroden te leiden! Elektrolyse kan waterige oplossingen desinfecteren of zuiveren. Het voeden van een NaCI-oplossing samen met water door middel van elektroden of over elektroden heen, genereert Cl2 of CIO2, die onzuiverheden kunnen oxideren en het water of de waterige oplossingen kunnen desinfecteren. Als het water voldoende natuurlijke chloriden bevat, is de toevoeging niet nodig.
Ultrasone trillingen van de elektrode kunnen de grenslaag tussen de elektrode en het water zo dun mogelijk maken. Dit kan de massatransfer met vele orden van grootte verbeteren. De ultrasone trillingen en cavitatie verminderen de vorming van microscopische belletjes als gevolg van polarisatie aanzienlijk. Het gebruik van ultrasone elektroden voor elektrolyse verbetert het elektrolytisch zuiveringsproces aanzienlijk.

Sono-Elektrocoagulatie (Ultrasone Elektrocoagulatie)

Elektrocoagulatie is een afvalwaterzuiveringsmethode voor de verwijdering van verontreinigingen, zoals geëmulgeerde olie, totale koolwaterstoffen uit aardolie, vuurvaste organische stoffen, zwevende deeltjes en zware metalen. Ook kunnen radioactieve ionen worden verwijderd voor waterzuivering. De toevoeging van ultrasone elektrocoagulatie, ook wel sono-elektrocoagulatie genoemd, heeft een positief effect op het chemische zuurstofverbruik of de efficiëntie van de troebelheidsverwijdering. De gecombineerde behandeling met elektrocoagulatie heeft een sterk verbeterde prestatie laten zien bij het verwijderen van vervuilende stoffen uit industrieel afvalwater. De integratie van een vrije radicalen producerende stap, zoals ultrasone cavitatie met elektrocoagulatie, toont synergie en verbeteringen in het totale reinigingsproces. Het doel van het gebruik van deze ultrasoon-elektrolytische hybride systemen is het verhogen van de algemene efficiëntie van de behandeling en het elimineren van de nadelen van conventionele behandelingsprocessen. Het is aangetoond dat hybride ultrasoon-elektrocoagulatiereactoren Escherichia coli in water inactiveren.

Ultrasonic UIP2000hdT (2000 watts, 20kHz) as Cathode and/or Anode in a sonoelectrochemical tank

Ultrasoon UIP2000hdT (2000 watt, 20kHz) als Sono-Kathode en/of Sono-Anode in een Tank

Sono-Elektrolytische In-Situ generatie van reagentia of reactanten

Veel chemische processen, zoals heterogene reacties of katalyse, hebben baat bij ultrasone agitatie en ultrasone cavitatie. De sono-chemische invloed kan de reactiesnelheid verhogen of de omzettingsopbrengst verbeteren.
Ultrasonisch geagendeerde elektroden voegen een nieuw krachtig hulpmiddel toe aan chemische reacties. Nu kunt u de voordelen van sonochemie combineren met elektrolyse. Produceer waterstof, hydroxide-ionen, hypochloriet en vele andere ionen of neutrale materialen op het gebied van ultrasone cavitatie. De producten van de elektrolyse kunnen fungeren als reagentia of als reactanten op de chemische reactie.

Reagentia worden toegevoegd om een chemische reactie of test te veroorzaken indien deze zich voordoet. Reagentia worden niet noodzakelijkerwijs verbruikt door een chemische reactie.
Reactanten zijn inputmaterialen die deelnemen aan een chemische reactie. Reactanten worden verbruikt om producten van de chemische reactie te maken.

Combinatie van ultrageluid met gepulseerd elektrisch veld

De combinatie van gepulst elektrisch veld (PEF) en ultrageluid (VS) heeft positieve effecten voor de extractie van fysicochemische, bioactieve verbindingen en de chemische structuur van de extracten. Bij de extractie van amandelen heeft de gecombineerde behandeling (PEF-US) de hoogste gehaltes aan totale fenolen, totale flavonoïden, condenseerbare tannines, anthocyaninegehaltes en antioxidante activiteit opgeleverd. Het vermindert de kracht en de metaalchelatieactiviteit.
Ultrasoon geluid (VS) en gepulseerd elektrisch veld (PEF) kunnen worden gebruikt om de efficiëntie van het proces en de productiesnelheid in fermentatieprocessen te verbeteren door de massatransfer en de doorlaatbaarheid van de cellen te verbeteren.
De combinatie van gepulseerd elektrisch veld en ultrasoundbehandeling heeft wel degelijk invloed op de luchtdrogende kinetiek en de kwaliteit van gedroogde groenten, zoals wortelen. De droogtijd kan met 20 tot 40% worden verkort, met behoud van de rehydratatie-eigenschappen.

Sono-Elektrochemie / Ultrasone Elektrochemie

Voeg ultrasonisch verbeterde elektrolyse toe om reactanten te produceren of om producten van chemische reacties te consumeren om het uiteindelijke evenwicht van de chemische reactie te bewegen of om het chemische reactietraject te veranderen.

Informatieaanvraag




Let op onze Privacybeleid.


Voorgestelde opstelling van ultrasone elektroden

Het innovatieve isolatorontwerp voor sonde-type ultrasonicators maakt van een standaard ultrasone sonotrode een ultrasoon trillende elektrode. Dit maakt ultrasoon geluid voor elektroden toegankelijker, gemakkelijker te integreren en gemakkelijk schaalbaar naar productieniveau. Bij andere ontwerpen wordt de elektrolyt alleen tussen twee niet-agitatie-elektroden geagiteerd. Schaduwing en ultrasoon golf propagatie patronen produceren inferieure resultaten in vergelijking met directe elektrode agitatie. U kunt ultrasone trillingen toevoegen aan anoden of kathoden, respectievelijk. Natuurlijk kunt u de spanning en de polariteit van de elektroden op elk moment veranderen. Hielscher Ultrasonics elektroden zijn eenvoudig achteraf aan te passen aan bestaande opstellingen.

Verzegelde Sono-Elektrolytische Cel en Elektrochemische Reactoren

Een drukdichte afdichting tussen ultrasone sonotrode (elektrode) en een reactorvat is beschikbaar. Hierdoor kunt u de elektrolytische cel op een andere druk dan de omgevingsdruk bedienen. De combinatie van ultrasoon geluid met druk wordt mano-sonicatie genoemd. Dit kan interessant zijn als de elektrolyse gassen produceert, bij het werken bij hogere temperaturen of bij het werken met vluchtige vloeibare componenten. Een goed afgesloten elektrochemische reactor kan werken bij drukken boven of onder de omgevingsdruk. De afdichting tussen de ultrasone elektrode en de reactor kan elektrisch geleidend of isolerend worden gemaakt. De laatste maakt het mogelijk om de reactorwanden als een tweede elektrode te laten werken. Uiteraard kan de reactor voorzien zijn van inlaat- en uitlaatpoorten om als stromingscelreactor te fungeren voor continue processen. Hielscher Ultrasonics biedt een verscheidenheid aan gestandaardiseerde reactoren en mantelvormige stromingscellen. Als alternatief kunt u kiezen uit een reeks adapters om Hielscher-sonotrodes op uw elektrochemische reactor aan te sluiten.

Concentrische opstelling in buisreactor

Als de ultrasonisch geagiteerde elektrode zich in de buurt van een tweede niet-geagiteerde elektrode of in de buurt van een reactorwand bevindt, verspreiden de ultrasone golven zich door de vloeistof en werken de ultrasone golven ook op de andere oppervlakken. Een ultrasonisch geagiteerde elektrode die concentrisch georiënteerd is in een pijp of in een reactor kan de binnenwanden vrij houden van vervuiling of van opgehoopte vaste stoffen.

Temperatuur

Bij gebruik van standaard Hielscher sonotrodes als elektrodes kan de elektrolyttemperatuur tussen 0 en 80 graden Celsius liggen. Sonotrodes voor andere elektrolyttemperaturen in het bereik van -273 graden Celsius tot 500 graden Celsius zijn op aanvraag verkrijgbaar. De combinatie van ultrasoon geluid met temperatuur wordt thermo-sonicatie genoemd.

viscositeit

Als de viscositeit van de elektrolyt de massaoverdracht remt, zou de ultrasone agitatie die zich tijdens de elektrolyse mengt voordelig kunnen zijn aangezien het de overdracht van het materiaal naar en van de elektroden verbetert.

Sono-Elektrolyse met pulserende stroom

Pulserende stroom op de ultrasoon geagendeerde elektroden resulteert in producten die verschillen van gelijkstroom (DC). Pulsatiestroom kan bijvoorbeeld de verhouding tussen ozon en zuurstof die aan de anode in de elektrolyse van een waterige zure oplossing wordt geproduceerd, bijvoorbeeld verdund zwavelzuur, verhogen. Bij pulserende stroomelektrolyse van ethanol ontstaat een aldehyde in plaats van voornamelijk een zuur.

Informatieaanvraag




Let op onze Privacybeleid.


Apparatuur voor Electro-Sonicatie

Hielscher Ultrasonics heeft een speciale elektrische isolator ontwikkeld. Deze isolator koppelt mechanische trillingen van een standaard UIP-transducer aan bijna alle soorten Hielscher sonotrodes.

Ultrasone elektroden (Sonotroden)

De sonotrodes zijn elektrisch geïsoleerd van de ultrasone generator en transducer. Daarom kunt u de ultrasone sonotrode aansluiten op een elektrische spanning, zodat de sonotrode kan fungeren als een elektrode. De standaard elektrische isolatie tussen de sonotrodes en de transducer hoorn is 2,5 mm. Hierdoor kunt u 2500 volt op de sonotrode zetten. Standaard sonotroden zijn massief en gemaakt van Titanium. Daarom is er bijna geen beperking van de elektrodenstroom. Titanium heeft een goede corrosiebestendigheid tegen veel alkalische of zure elektrolyten. Alternatieve sonotrodematerialen, zoals aluminium (Al), staal (Fe), roestvrij staal, nikkel-chroom-molybdeen of niobium zijn mogelijk. Hielscher biedt kostenefficiënte opofferingsanodesontroden, bijvoorbeeld van aluminium of staal.

Ultrasone Generator, Voeding

De ultrasone generator hoeft niet te worden aangepast en maakt gebruik van een standaard stopcontact met aarding. De transducer hoorn en alle buitenoppervlakken van de transducer en de generator zijn uiteraard aangesloten op de massa van het stopcontact. De sonotrode en een verstevigingselement zijn de enige onderdelen die verbonden zijn met de elektrodespanning. Dit vergemakkelijkt het ontwerp van de opstelling. U kunt de sonotrode aansluiten op gelijkstroom (DC), pulserende gelijkstroom of wisselstroom (AC). Ultrasone elektroden kunnen respectievelijk als anodes of kathodes worden gebruikt.

Productieapparatuur voor Electro-Sonicatie Processen

U kunt elk Hielscher ultrasoon apparaat, zoals UIP500hdT, UIP1000hdT, UIP1500hdT, UIP2000hdT of UIP4000hdT gebruiken om tot 4000 watt ultrasoon vermogen te koppelen aan een standaard sonotrode of cascatrode. De intensiteit van het ultrasone oppervlak van de sonotrode kan tussen 1 watt en 100 watt per vierkante centimeter liggen. Verschillende sonotrode geometrieën met amplitudes van 1 micron tot 150 micron (piekpiek) zijn beschikbaar. De ultrasone frequentie van 20kHz is zeer effectief in het genereren van cavitatie en akoestische streaming in de elektrolyt. Hielscher ultrasone apparaten kunnen 24 uur per dag, zeven dagen per week werken. U kunt continu op vol vermogen werken of pulseren, bijvoorbeeld voor het periodiek reinigen van de elektroden. Hielscher Ultrasonics kan ultrasone elektroden leveren met maximaal 16 kilowatt ultrasoon vermogen (mechanische agitatie) per enkele elektrode. Er is bijna geen limiet aan het elektrisch vermogen dat u kunt aansluiten op de elektroden.

Vraag meer informatie!

Gebruik het onderstaande formulier als u aanvullende informatie over het gebruik van ultrasone elektroden wilt aanvragen. Wij bieden u graag een ultrasoon systeem aan dat aan uw wensen voldoet.









Let op onze Privacybeleid.


Nog één ding: Sono-Elektrostatisch spuiten...

Hielscher Ultrasonics maakt apparatuur voor het spuiten, vernevelen, vernevelen of aërosoliseren van vloeistoffen. De ultrasoonspuitende sonotrode kan de vloeibare mist of aërosolen een positieve lading geven. Dit combineert ultrasoon spuiten met elektrostatisch spuiten, bijvoorbeeld voor coatingprocessen.

Ultrasonic Cathode and/or Anode in Batch Setup

Hoog vermogen 2000 Watt Ultrasone Kathode en/of Anode in Batchopstelling