Elektrosonication Elektro-ultrazvukom – Ultrazvukové elektródy

Elektrosonication je kombinácia účinkov elektriny s účinkami ultrazvukom. Hielscher Ultrazvukom vyvinula novú a elegantnú metódu používať akékoľvek sonotróda ako elektróda. To dáva silu ultrazvuku priamo na rozhraní medzi ultrazvukovou elektródou a kvapalinou. Tam to môže podporiť elektrolýzu, zlepšiť prenos hmoty, a zlomiť hranice vrstiev alebo usadenín. Hielscher dodáva zariadenia triedy výroby pre elektrosonicačné procesy v dávkových a inline procesoch v akomkoľvek meradle. Elektrosonication môžete kombinovať s mano-sonikáciou (tlak) a termo-sonikáciou (teplota).

Ultrazvukové elektródové aplikácie

Aplikácia ultrazvukom na elektródy je nová technológia s výhodami pre mnoho rôznych procesov v elektrolýze, galvanizácii, elektročistení, vodíkovej generácii a elektrokoagulácii, syntéze častíc alebo iných elektrochemických reakciách. Hielscher Ultrazvukom má ultrazvukové elektródy ľahko dostupné pre výskum a vývoj v laboratóriu stupnice alebo pilotnej stupnice elektrolýzy. Potom, čo ste testovali a optimalizovali svoj elektrolytický proces, môžete použiť ultrazvukové zariadenia Hielscher Ultrasonics na zmenšenie výsledkov procesu na úroveň priemyselnej výroby. Nižšie nájdete návrhy a odporúčania pre použitie ultrazvukových elektród.

Sono-elektrolýza (ultrazvuková elektrolýza)

Elektrolýza je výmena atómov a iónov odstránením alebo pridaním elektrónov vyplývajúcich z aplikácie elektrického prúdu. Produkty elektrolýzy môžu mať iný fyzikálny stav ako elektrolyt. Elektrolýza môže produkovať pevné látky, ako sú zrazeniny alebo pevné vrstvy na jednej z elektród. Prípadne môže elektrolýza produkuje plyny, ako je vodík, chlór alebo kyslík. Ultrazvukový miešanie elektródy môže zlomiť pevné usadeniny z povrchu elektródy. Ultrazvukové odplynenie rýchlo produkuje väčšie plynové bubliny z rozpustených plynov mikrobublín. To vedie k rýchlejšiemu oddeleniu plynných produktov od elektrolytu.

Ultrazvukový UIP2000hdT (2000 W, 20kHz) ako katóda a/alebo anóda v elektrolytickej bunke

Ultrazvukom vylepšený masový prenos na elektródovom povrchu

Počas procesu elektrolýzy sa produkty hromadia v blízkosti elektród alebo na povrchu elektródy. Ultrazvukový nepokoj je veľmi účinný nástroj na zvýšenie prenosu hmoty na hraničných vrstvách. Tento efekt prináša čerstvý elektrolyt v kontakte s povrchom elektródy. Kavitačný prúd prepravuje produkty elektrolýzy, ako sú plyny alebo tuhé látky, preč od povrchu elektródy. Preto sa zabráni inhibičnému tvorbe izolačných vrstiev.

Účinky ultrazvukom na potenciál rozkladu

Ultrazvukový nepokoj anódy, katódy alebo oboch elektród môže ovplyvniť potenciál rozkladu alebo napätie rozkladu. Kavitácia sama o sebe je známe, že zlomiť molekuly, produkovať voľné radikály alebo ozón. Kombinácia kavitácie s elektrolýzou v ultrazvukom zosilnenej elektrolýze môže ovplyvniť minimálne požadované napätie medzi anódou a katódou elektrolytického snímača na elektrolýzu. Mechanické a sonochemické účinky kavitácie môžu tiež zlepšiť energetickú účinnosť elektrolýzy.

Ultrazvuk v elektrorefining a elektrowinning

V procese elektrorefinovania sa pevné usadeniny kovov, ako je meď, môžu premeniť na suspenziu pevných častíc v elektrolyte. Pri elektrowinningu, nazývaného aj elektroextrakcia, môže byť elektróda kovov z ich kŕdľov premenená na tuhú zrazeninu. Spoločné elektrowon kovy sú olovo, meď, zlato, striebro, zinok, hliník, chróm, kobalt, mangán, a vzácnych zemín a alkalických kovov. Ultrazvukom je účinným prostriedkom pre vylúhovanie ory, taky.

Sono-elektrolytické čistenie kvapalín

Vyčistite kvapalinu, napr. Elektrolýza môže dezinfikovať alebo čistiť vodné roztoky. Kŕmenie Roztok NaCI spolu s vodou cez elektródy alebo cez elektródy, vytvára Cl2 alebo CIO2, ktorý môže oxidovať nečistoty a dezinfikovať vodu alebo vodné roztoky. Ak voda obsahuje dostatok prírodných chloridov, nie je potrebné pridávať.
Ultrazvukové vibrácie elektródy môžu dostať hraničnú vrstvu medzi elektródou a vodou čo najtenšie. To môže zlepšiť hromadný prenos podľa mnohých rádov. Ultrazvukové vibrácie a kavitácia výrazne znižujú tvorbu mikroskopických bublín v dôsledku polarizácie. Použitie ultrazvukových elektród na elektrolýzu výrazne zlepšuje elektrolytický proces čistenia.

Sono-elektrokoagulácia (ultrazvuková elektrokoagulácia)

Elektrokoagulácia je metóda čistenia odpadových vôd na odstraňovanie kontaminantov, ako je emulgovaný olej, celkové ropné uhľovodíky, žiaruvzdorné organické látky, suspendované tuhé látky a ťažké kovy. Tiež rádioaktívne ióny môžu byť odstránené z pre čistenie vody. Pridanie ultrazvukom elektrokoagulácie, tiež známy ako sono-elektrokoagulácia, má pozitívny vplyv na chemickú hladinu kyslíka alebo účinnosť odstraňovania zákalu. Kombinované procesy čistenia elektrokoagulácie preukázali výrazne zlepšené výkony pri odstraňovaní znečisťujúcich látok z priemyselných odpadových vôd. Integrácia kroku produkujúceho voľné radikály, ako je ultrazvuková kavitácia s elektrokoaguláciou, ukazuje synergiu a zlepšenie celkového procesu čistenia. Účelom používania týchto ultrazvukovo-elektrolytických hybridných systémov je zvýšiť celkovú účinnosť liečby a eliminovať nevýhody konvenčných procesov spracovania. Hybridné ultrazvukom-elektrokoagulačné reaktory bolo preukázané, že inaktivovať Escherichia coli vo vode.

Ultrazvukový UIP2000hdT (2000 W, 20kHz) ako Sono-katóda a/alebo Sono-Anode v nádrži

Sono-elektrolytická generácia činidiel alebo reaktantov na mieste

Mnoho chemických procesov, ako sú heterogénne reakcie alebo katalýza ťažiť z ultrazvukové miešanie a ultrazvukové kavitácie. Sonochemický vplyv môže zvýšiť rýchlosť reakcie alebo zlepšiť výnosy konverzie.
Ultrazvukom rozrušený elektródy pridať nový mocný nástroj pre chemické reakcie. Teraz môžete kombinovať výhody sonochemistry s elektrolýzou. Vyrábať vodík, hydroxid ióny, chlórnan a mnoho ďalších iónov alebo neutrálnych materiálov priamo v ultrazvukové kavitácie poľa. Produkty elektrolýzy môžu pôsobiť ako reagencie alebo ako reaktanty na chemickú reakciu.

Kombinácia ultrazvuku s pulzným elektrickým poľom

Kombinácia pulzného elektrického poľa (PEF) a ultrazvuku (US) má pozitívne účinky na extrakciu fyzikálno-chemických, bioaktívnych zlúčenín a chemickú štruktúru extraktov. Pri extrakcii mandlí, kombinovaná liečba (PEF-US) priniesla najvyššie úrovne celkového fenolu, celkové flavonoidy, kondenzovať triesloviny, antokyanín obsah a antioxidačnú aktivitu. To znížilo výkon a kov chelatačné aktivity.
Ultrazvuk (USA) a pulzné elektrické pole (PEF) môžu byť použité zvýšiť efektivitu procesu a výrobné sadzby v fermentačných procesoch zlepšením prenosu hmoty a priepustnosti buniek.
Kombinácia pulzného elektrického poľa a ultrazvukovej liečby má vplyv na kinetiku sušenia vzduchu a kvalitu sušenej zeleniny, ako je mrkva. Doba sušenia môže byť znížená o 20 až 40%, pri zachovaní rehydratačných vlastností.

Sono-elektrochémia / Ultrazvuková elektrochémia

Pridajte ultrazvukom zvýšenú elektrolýzu, aby ste produkovali reaktanty alebo konzumovali produkty chemických reakcií s cieľom posunúť konečnú rovnováhu chemickej reakcie alebo zmeniť cestu chemickej reakcie.

Navrhované nastavenie ultrazvukových elektród

Inovatívny dizajn pre sondy typu ultrasonicators premení štandardné ultrazvukové sonotrode do rozpúšťadle vibrujúce elektródy. Vďaka tomu je ultrazvuk pre elektródy prístupnejší, ľahšie sa integruje a ľahko škálovateľný na úroveň výroby. Iné konštrukcie rozrušili elektrolyt medzi dvoma nevytretými elektródami, len. Vzory tienenia a šírenia ultrazvukových vĺn produkujú nižšie výsledky v porovnaní s priamym miešaním elektród. Ultrazvukové vibrácie môžete pridať do anód alebo katód. Samozrejme, napätie a polaritu elektród môžete kedykoľvek zmeniť. Hielscher Ultrasonics elektródy sú ľahko dodatočne prispôsobiť existujúce nastavenia.

Uzavreté sono-elektrolytické bunkové a elektrochemické reaktory

K dispozícii je tlakové tesnenie medzi ultrazvukovou sonotródou (elektródou) a nádobou reaktora. Preto môžete elektrolytický článok ovládať pri inom ako okolitom tlaku. Kombinácia ultrazvuku s tlakom sa nazýva mano-ultrazvukom. Môže to byť zaujímavé, ak elektrolýza produkuje plyny, pri práci pri vyšších teplotách alebo pri práci s prchavými kvapalnými zložkami. Tesne uzavretý elektrochemický reaktor môže pracovať pri tlakoch nad alebo pod okolitým tlakom. Tesnenie medzi ultrazvukovou elektródou a reaktorom môže byť elektricky vodivé alebo izolačné. Ten umožňuje prevádzkovať steny reaktora ako druhú elektródu. Samozrejme, reaktor môže mať vstupné a výstupné porty pôsobiť ako reaktor prietokových buniek pre kontinuálne procesy. Hielscher Ultrazvukom ponúka celý rad štandardizovaných reaktorov a opláštené prietokové bunky. Prípadne si môžete vybrať z radu adaptérov, aby sa zmestili Hielscher sonotródy do vášho elektrochemického reaktora.

Sústredné usporiadanie v potrubnom reaktore

Ak je ultrazvukom rozrušený elektróda je v blízkosti druhej non-rozrušený elektródy alebo v blízkosti steny reaktora, ultrazvukové vlny šíri cez kvapalinu a ultrazvukové vlny budú pracovať na iných povrchoch rovnako. Ultrazvukom rozrušená elektróda, ktorá je sústredne orientovaná v potrubí alebo v reaktore, môže udržať vnútorné steny bez zanášania alebo nahromadených pevných látok.

teplota

Pri použití štandardných Hielscher sonotród ako elektródy, teplota elektrolytu môže byť medzi 0 a 80 stupňov Celzia. Na požiadanie sú k dispozícii sonotródy pre iné teploty elektrolytov v rozmedzí od -273 stupňov Celzia do 500 stupňov Celzia. Kombinácia ultrazvuku s teplotou sa nazýva termo-ultrazvukom.

Viskozita

Ak viskozita elektrolytu inhibuje prenos hmoty, ultrazvukové miešanie počas elektrolýzy by mohlo byť prospešné, pretože zlepšuje prenos materiálu do a z elektród.

Sono-elektrolýza s pulzujúcim prúdom

Pulzujúci prúd na ultrazvukom rozrušených elektródach má za následok produkty odlišné od jednosmerného prúdu (DC). Napríklad pulzujúci prúd môže zvýšiť pomer ozónu k kyslíku produkovaného pri anóde v elektrolýze vodného kyslého roztoku, napr. Pulzný prúd elektrolýza etanolu produkuje aldehyd namiesto primárne kyseliny.

Zariadenia pre elektrosonication

Hielscher Ultrasonics vyvinul špeciálnu sonoelektrochemickú inováciu pre priemyselné prevodníky. Vylepšený prevodník pracuje s takmer všetky typy Hielscher sonotrodes.

Ultrazvukové elektródy (sonotródy)

Sonotród sú elektricky izolované od ultrazvukového generátora. Preto môžete pripojiť ultrazvukový sonotrode k elektrickému napätiu, takže sonotrode môže pôsobiť ako elektróda. Štandardná elektrická izolačná medzera medzi sonotród a prízemný kontakt je 2,5 mm. Preto by ste mohli použiť až 2500 voltov na sonotrode. Štandardné sonotród sú pevné a vyrobené z titánu. Preto neexistuje takmer žiadne obmedzenie elektródy prúdu. Titán vykazuje dobrú odolnosť voči korózii voči mnohým alkalickým alebo kyslým elektrolytom. Možné sú alternatívne materiály sonotrode, ako je hliník (Al), oceľ (Fe), nehrdzavejúca oceľ, nikel-chróm-molybdén alebo niób. Hielscher ponúka nákladovo efektívne obetné anode sonotrodes, napríklad z hliníka alebo ocele.

Ultrazvukový generátor, napájanie

Ultrazvukový generátor nepotrebuje žiadnu zmenu a používa štandardnú elektrickú zásuvku so zemou. Roh sondy a všetky vonkajšie povrchy sondy a generátora sú samozrejme pripojené k zemi elektrickej zásuvky. Sonotróda a vystužený prvok sú jediné časti pripojené k napätiu elektródy. To uľahčuje konštrukciu nastavenia. Sonotródu môžete pripojiť k jednosmerným prúdom (DC), pulzujúcemu jednosmerný prúd alebo striedavý prúd (AC). Ultrazvukové elektródy môžu byť prevádzkované ako anódy alebo katódy, resp.

Výrobné zariadenia pre elektrosonicačné procesy

Môžete použiť akékoľvek ultrazvukové zariadenie Hielscher, napríklad UIP500hdT, UIP1000hdT, UIP1500hdT, UIP2000hdT alebo UIP4000hdT, aby ste s párom až 4000 wattov ultrazvukového výkonu na akýkoľvek štandardný sonotród alebo kaskatód. Ultrazvukový povrch intenzita na povrchu sonotródy môže byť medzi 1 watt až 100 wattov watt na štvorcový-centimeter. K dispozícii sú rôzne geometrie sonotródy s amplitúdami od 1 mikrónov do 150 mikrónov (vrchol). Ultrazvuková frekvencia 20kHz je veľmi účinná pri generovaní kavitácie a akustického prúdenia v elektrolyte. Hielscher ultrazvukové zariadenia môžu pracovať 24 hodín denne, sedem dní v týždni. Môžete pracovať nepretržite pri plnom výkone alebo pulzovať, napr. Hielscher Ultrazvukom môže dodávať ultrazvukové elektródy s až 16 kilowattov ultrazvukový výkon (mechanické miešanie) na jednu elektródu. Neexistuje takmer žiadny limit na elektrickú energiu, ktorú môžete pripojiť k elektródy.

Ešte jedna vec: Sono-elektrostatický postrek

Hielscher Ultrazvukom je zariadenie pre postrek, rozprašovanie, rozprašovanie alebo aerosólyzing kvapalín. Ultrazvukový postrek sonotróda môže dať kvapalnej hmly alebo aerosóly pozitívny náboj. To kombinuje ultrazvukový postrek s elektrostatickou technológiou postreku, napr.