Electro-Sonicare este combinația dintre efectele energiei electrice cu efectele sonicare. Hielscher Ultrasonics dezvoltat o metodă nouă și elegantă de a utiliza orice sonotrodă ca electrod. Acest lucru pune puterea de ultrasunete direct la interfața dintre electrodul cu ultrasunete și lichid. Acolo poate promova electroliza, îmbunătăți transferul de masă, și rupe straturile limită sau depozite. Hielscher furnizează echipamente de calitate de producție pentru procese de electro-sonicare în procese de lot și inline la orice scară. Puteți combina electro-sonicare cu mano-sonicare (presiune) și termo-sonicare (temperatură).

Aplicații cu ultrasunete electrod

Aplicarea ultrasunetelor la electrozi este o tehnologie nouă, cu beneficii pentru multe procese diferite în electroliză, galvanizare, electro-purificare, generarea de hidrogen și electro-coagulare, sinteza particulelor sau alte reacții electro-chimice. Hielscher Ultrasonics are electrozi cu ultrasunete disponibile pentru cercetare și dezvoltare la scară de laborator sau electroliza la scară pilot. După ce ați testat și optimizat procesul electrolitice, puteți utiliza Hielscher Ultrasonics dimensiunea producției echipamente cu ultrasunete pentru a scala rezultatele procesului la nivelurile de producție industrială. Mai jos, veți găsi sugestii și recomandări pentru utilizarea electrozilor cu ultrasunete.

Sono-Electroliza (electroliza cu ultrasunete)

Electroliza este schimbul de atomi și ioni prin îndepărtarea sau adăugarea de electroni care rezultă din aplicarea unui curent electric. Produsele electrolizei pot avea o stare fizică diferită de electrolit. Electroliza poate produce solide, ar fi precipitate sau straturi solide pe oricare dintre electrozi. Alternativ, electroliza poate produce gaze, ar fi hidrogen, clor sau oxigen. Agitarea cu ultrasunete a unui electrod poate rupe depozite solide de pe suprafața electrodului. Degazarea cu ultrasunete produce rapid bule de gaz mai mari din gaze dizolvate de micro-bule. Acest lucru duce la o separare mai rapidă a produselor gazoase de electrolit.

UIP2000hdT cu ultrasunete (2000 wați, 20kHz) ca catod și/sau anod într-o celulă electrolitică

Ultrasonically Enhanced Mass-Transfer la Electrod Surface

În timpul procesului de electroliză, produsele se acumulează în apropierea electrozilor sau pe suprafața electrodului. Agitație cu ultrasunete este un instrument foarte eficient pentru a crește masa de transfer la straturile limită. Acest efect aduce electrolit proaspăt în contact cu suprafața electrodului. Transmisia cavitațională transportă produsele electrolizei, ar fi gazele sau solidele, departe de suprafața electrodului. Prin urmare, formarea inhibitivă a straturilor de izolare este împiedicată.

Efectele ultrasonics pe potențialul de descompunere

Agitația cu ultrasunete a anodului, a catodului sau ambii electrozi, poate afecta potențialul de descompunere sau tensiunea de descompunere. Cavitația este cunoscută pentru a sparge moleculele, produce radicali liberi sau ozon. Combinația de cavitație cu electroliză într-o electroliză îmbunătățită cu ultrasunete poate afecta tensiunea minimă necesară între anod și catod al unei celule electrolitice pentru ca electroliza să apară. Efectele mecanice și sonochimice ale cavitației pot îmbunătăți eficiența energetică a electrolizei.

Ultrasunete în electrorefinare și electrowinning

În procesul de electrorefinire, depozitele solide de metale, ar fi cuprul, pot fi transformate într-o suspensie de particule solide în electrolit. În electrowinning, de asemenea, numit electroextracție, electrodepoziția metalelor din minereuri lor poate fi transformată în precipitat solid. Metalele electrowon comune sunt plumbul, cuprul, aurul, argintul, zincul, aluminiul, cromul, cobaltul, manganul și metalele rare și alcaline. Sonicare este un mijloc eficient pentru levigarea de minereuri, de asemenea.

Purificarea sono-electrolitică a lichidelor

Purificați un lichid, de exemplu, o soluție apoasă, ar fi apa uzată, nămolul sau similare, conducând soluția prin câmpul electric al doi electrozi! Electroliza poate dezinfecta sau purifica soluțiile apoase. Hrănirea unei soluții NaCI împreună cu apă prin electrozi sau prin electrozi, generează Cl2 sau CIO2, care pot oxida impuritățile și dezinfecta apa sau soluțiile apoase. În cazul în care apa conține suficiente cloruri naturale, nu este nevoie de adăugare.
Vibrațiile ultrasonice ale electrodului pot obține stratul limită dintre electrod și apă cât mai subțire posibil. Acest lucru poate îmbunătăți transferul de masă de mai multe ordine de mărime. Vibrația cu ultrasunete și cavitația reduce formarea de bule microscopice datorită polarizării, în mod semnificativ. Utilizarea electrozilor cu ultrasunete pentru electroliză îmbunătățește considerabil procesul de purificare electrolitică.

Sono-Electrocoagulare (Electrocoagulare cu ultrasunete)

Electrocoagularea este o metodă de tratare a apelor uzate pentru îndepărtarea contaminanților, ar fi uleiul emulsificat, hidrocarburile petroliere totale, substanțele organice refractare, solidele în suspensie și metalele grele. De asemenea, ionii radioactivi pot fi îndepărtați pentru purificarea apei. Adăugarea de ultracoagulare ultrasonication, de asemenea, cunoscut sub numele de sono-electrocoagulare, are un efect pozitiv asupra cererii chimice de oxigen sau eficiența de îndepărtare turbiditate. Procesele de tratare combinate a electrocoagării au arătat performanțe mult îmbunătățite în eliminarea poluanților din apele uzate industriale. Integrarea unui pas de producere a radicalilor liberi, ar fi cavitația cu ultrasunete cu electrocoagulare arată sinergie și îmbunătățiri în procesul de curățare generală. Scopul utilizării acestor sisteme hibride ultra-electrolitice cu ultrasunete este de a crește eficiența generală a tratamentului și de a elimina dezavantajele proceselor de tratament convenționale. Hibrid cu ultrasunete-electrocoagulare reactoare a fost demonstrat pentru a inactiva Escherichia coli în apă.

UIP2000hdT cu ultrasunete (2000 wați, 20kHz) ca Sono-Catod și/sau Sono-Anod într-un rezervor

Sono-Electrolitice In-Situ Generarea de reactivi sau reactivi

Multe procese chimice, ar fi reacții eterogene sau catalizare beneficia de agitație cu ultrasunete și cavitație cu ultrasunete. Influența sono-chimică poate crește viteza de reacție sau poate îmbunătăți randamentele de conversie.
Electrozii agitați cu ultrasunete adaugă un nou instrument puternic reacțiilor chimice. Acum puteți combina beneficiile sonochimiei cu electroliza. Produce hidrogen, ioni de hidroxid, hipoclorit și mulți alți ioni sau materiale neutre chiar în câmpul de cavitație cu ultrasunete. Produsele electrolizei pot acționa ca reactivi sau ca reactivi la reacția chimică.

Combinație de ultrasunete cu pulsat electric Field

Combinația de câmp electric pulsat (PEF) și ultrasunete (SUA) are efecte pozitive pentru extracția compușilor fizico-chimici, bioactivi și structura chimică a extractelor. În extracția migdalelor, tratamentul combinat (PEF–US) a produs cele mai ridicate niveluri de fenolice totale, flavonoide totale, taninuri condensate, conținutul de antocianine și activitatea antioxidantă. A redus puterea și activitatea de chelare a metalelor.
Ultrasunete (SUA) și câmp electric pulsat (PEF) pot fi folosite spori eficiența procesului și ratele de producție în procesele de fermentare prin îmbunătățirea transferului de masă și permeabilitatea celulelor.
Combinația dintre câmpul electric pulsat și tratamentul cu ultrasunete are un impact asupra cineticii uscării aerului și asupra calității legumelor uscate, ar fi morcovii. Timpul de uscare poate fi redus cu 20 până la 40%, menținând în același timp proprietățile de rehidratare.

Sono-Electrochimie / Electrochimie cu ultrasunete

Adăugați electroliza îmbunătățită cu ultrasunete pentru a produce reactanți sau pentru a consuma produse de reacții chimice pentru a muta echilibrul final al reacției chimice sau pentru a modifica calea de reacție chimică.

Configurare sugerată de electrozi cu ultrasunete

Designul inovator pentru ultrasonicators de tip sondă transformă un sonotrode cu ultrasunete standard într-un electrod ultrasonically vibratoare. Acest lucru face ca ultrasunetele pentru electrozi să fie mai accesibile, mai ușor de integrat și ușor scalabile la nivelurile de producție. Alte modele au agitat electrolitul între doi electrozi care nu sunt agitați, numai. Modelele de shadowing și propagare a undelor cu ultrasunete produc rezultate inferioare în comparație cu agitația directă a electrozilor. Puteți adăuga vibrații cu ultrasunete la anozi sau catozi, respectiv. Desigur, puteți schimba tensiunea și polaritatea electrozilor în orice moment. Electrozii Hielscher Ultrasonics sunt ușor de adaptat la configurațiile existente.

Reactoare de celule sono-electrolitice și electrochimice sigilate

Este disponibil un sigiliu etanș la presiune între sonotrodul cu ultrasunete (electrodul) și un vas al reactorului. Prin urmare, puteți opera celula electrolitică la altă presiune decât cea ambientală. Combinația de ultrasunete cu presiune se numește mano-sonicare. Acest lucru poate fi de interes în cazul în care electroliza produce gaze, atunci când lucrează la temperaturi mai ridicate, sau atunci când se lucrează cu componente lichide volatile. Un reactor electrochimic bine sigilat poate funcționa la presiuni mai mari sau mai mici decât presiunea ambiantă. Sigiliul dintre electrodul cu ultrasunete și reactorul poate fi făcut electric conductiv sau izolator. Acesta din urmă permite funcționarea pereților reactorului ca un al doilea electrod. Desigur, reactorul poate avea porturi de admisie și ieșire pentru a acționa ca un reactor cu celule de flux pentru procese continue. Hielscher Ultrasonics oferă o varietate de reactoare standardizate și celule de flux jachete. Alternativ, puteți alege dintr-o gamă de adaptoare pentru a se potrivi Sonotrodes Hielscher la reactorul electrochimic.

Aranjament concentric în reactorul de conducte

În cazul în care electrodul agitat ultrasonically este aproape de un al doilea electrod non-agitat sau lângă un perete de reactor, undele ultrasonice propaga prin lichid și undele cu ultrasunete va lucra pe alte suprafețe, de asemenea. Un electrod agitat cu ultrasunete, care este orientat concentric într-o țeavă sau într-un reactor poate păstra pereții interiori liberi de murdărie sau de solide acumulate.

Temperatura

Atunci când se utilizează sonotrodes Standard Hielscher ca electrozi, temperatura electrolitic poate fi între 0 și 80 de grade Celsius. La cerere sunt disponibile sonotrodes pentru alte temperaturi electrolitice cuprinse între -273 grade Celsius și 500 grade Celsius. Combinația de ultrasunete cu temperatura se numește termo-sonicare.

viscozitate

În cazul în care vâscozitatea electrolitului inhibă transferul în masă, amestecarea agitației ultrasonice în timpul electrolizei ar putea fi benefică, deoarece îmbunătățește transferul materialului către și de la electrozi.

Sono-Electroliza cu curent pulsativ

Curentul pulsatoriu de pe electrozii agitați cu ultrasunete duce la produse diferite de curentul direct (DC). De exemplu, curentul pulsatoriu poate crește raportul dintre ozon și oxigenul produs la anod în electroliza unei soluții acide apoase, de exemplu acid sulfuric diluat. Electroliza curentului pulsat de etanol produce o aldehidă în loc de în primul rând un acid.

Echipamente pentru electro-sonicare

Hielscher Ultrasonics a dezvoltat un upgrade sonoelectrochimic special pentru traductoare industriale. Traductorul modernizat funcționează cu aproape toate tipurile de Sonotrodes Hielscher.

Electrozi cu ultrasunete (Sonotrodes)

Sonotrodes sunt izolate electric de la generatorul cu ultrasunete. Prin urmare, puteți conecta sonotrodul ultrasonic la o tensiune electrică, astfel încât sonotrodul să poată acționa ca un electrod. Spațiul standard de izolare electrică dintre sonotrodes și contactul cu solul este de 2,5 mm. Prin urmare, ai putea aplica până 2500 volți la sonotrode. Sonotrodes standard sunt solide și realizate din titan. Prin urmare, nu există aproape nicio restricție la curentul electrodului. Titanul prezintă o bună rezistență la coroziune la mulți electroliți alcalini sau acidi. Sunt posibile materiale sonotrode alternative, ar fi aluminiu (Al), oțel (Fe), oțel inoxidabil, nichel-crom-molibden sau niobiu. Hielscher oferă sonotrode de anod sacrificial eficiente din punct de vedere al costurilor, de exemplu din aluminiu sau oțel.

Generator cu ultrasunete, Sursa de alimentare

Generatorul cu ultrasunete nu are nevoie de nici o modificare și utilizează o priză electrică standard cu sol. Cornul traductorului și toate suprafețele exterioare ale traductorului și ale generatorului sunt conectate la solul prizei de curent, desigur. Sonotrode și un element de fixare sunt singurele părți conectate la tensiunea electrodului. Acest lucru facilitează proiectarea de configurare. Puteți conecta sonotroda la curent continuu (DC), pulsând curent continuu sau curent alternativ (AC). Electrozii cu ultrasunete pot fi operate ca anozi sau catozi, respectiv.

Echipamente de productie pentru procese electro-sonicare

Puteți utiliza orice dispozitiv cu ultrasunete Hielscher, ar fi UIP500hdT, UIP1000hdT, UIP1500hdT, UIP2000hdT sau UIP4000hdT la cuplu de până la 4000 wați de putere cu ultrasunete la orice sonotrode standard sau cascatrode. Intensitatea suprafeței cu ultrasunete pe suprafața sonotrode poate fi între 1 watt la 100 watt pe metru pătrat. Sunt disponibile diferite geometrii de sonotrodă cu amplitudini de la 1 micron la 150 microni (vârf de vârf). Frecvența cu ultrasunete de 20kHz este foarte eficientă în generarea de cavitație și streaming acustic în electrolit. Hielscher dispozitive cu ultrasunete poate opera 24 de ore pe zi, șapte zile pe săptămână. Puteți opera continuu la putere maximă sau pulsați, de exemplu pentru curățarea periodică a electrozilor. Hielscher Ultrasonics poate furniza electrozi cu ultrasunete cu până la 16 kilowați putere cu ultrasunete (agitație mecanică) pe singur electrod. Nu există aproape nici o limită la puterea electrică vă puteți conecta la electrozi.

Încă un lucru: Pulverizarea Sono-Electrostatică

Hielscher Ultrasonics face echipamente pentru pulverizare, nebulizare, atomizare sau aerosolizing de lichide. Sonotrodul de pulverizare cu ultrasunete poate da ceață lichidă sau aerosoli o sarcină pozitivă. Aceasta combină pulverizarea cu ultrasunete cu tehnologia de pulverizare electrostatică, de exemplu pentru procesele de acoperire.