Elektro-Sonication je kombinacija učinkov električne energije z učinki sonikacije. Hielscher Ultrasonics razvil novo in elegantno metodo za uporabo kakršne koli sonotrode kot elektrode. To da moč ultrazvoka neposredno na vmesniku med ultrazvočno elektrodo in tekočino. Tam lahko spodbuja elektrolizo, izboljša prenos mase in prelomi mejne plasti ali naslage. Hielscher dobavlja opremo proizvodnega razreda za elektro-sonication procese v paketnih in inline procesih v vseh obsegih. Elektro-sonication lahko kombinirate z mano-sonication (tlak) in termo-sonication (temperatura).

Ultrazvočne elektrode aplikacije

Uporaba ultrazvočnosti na elektrode je nova tehnologija z koristmi za številne različne procese pri elektrolizi, pocinkanju, elektročišcenju, nastajanju vodika in elektro-koagulaciji, sintezi delca ali drugih elektrokemičnih reakcijah. Hielscher Ultrasonics ima ultrazvočne elektrode, ki so lahko na voljo za raziskave in razvoj na laboratorijski lestvici ali pilotni lestvici elektrolize. Ko ste testirali in optimizirali svoj elektrolitični proces, lahko uporabite Hielscher Ultrasonics proizvodnjo velikost ultrazvočne opreme za razsežnost rezultatov procesa na industrijske ravni proizvodnje. Spodaj boste našli predloge in priporočila za uporabo ultrazvočnih elektrod.

Sono-elektroliza (ultrazvočna elektroliza)

Elektroliza je izmenjava atomov in ionov z odstranitvijo ali dodajanjem elektronov, ki izhajajo iz uporabe električnega toka. Produkti elektrolize imajo lahko drugačno fizično stanje od elektrolita. Elektroliza lahko proizvaja trdne snovi, kot so padavine ali trdne plasti na kateri koli od elektrod. Druga možnost je, da elektroliza proizvaja pline, kot so Vodik, Klor ali Kisik. Ultrazvočna agitacija elektrode lahko zlomi trdne naslaga iz površine elektrode. Ultrazvočno odpiranje hitro proizvaja večje plinske mehurčke iz raztopljenih plinov mikro-mehurčkov. To vodi do hitrejšega ločevanja plinastih produktov od elektrolita.

Ultrazvočni UIP2000hdT (2000 w, 20kHz) kot katoda in/ali anoda v elektrolitični celici

Ultrazvočno izboljšan prenos mase na elektrode surface

Med procesom elektrolize se produkti kopičijo v bližini elektrod ali na površini elektrod. Ultrazvočna agitacija je zelo učinkovito orodje za povečanje masnega prenosa na mejnih plasteh. Ta učinek prinaša sveže elektrolite v stiku s površino elektrode. Kavitacialno pretakanje prenaša produkte elektrolize, kot so plini ali trdne snovi stran od površine elektrode. Zato se prepreči inhibitiven nastanek izolativnih plasti.

Učinki ultrazvočnosti na potencial razgradnje

Ultrazvočna agitacija anode, katode ali obeh elektrod lahko vpliva na potencial razgradnje ali razgradnja napetosti. Znano je, da samo kavitacija razdre molekule, proizvaja proste radikale ali ozon. Kombinacija kavitacije z elektrolizo v ultrazvočno okrepljeni elektrolizi lahko vpliva na minimalno potrebno napetost med anodo in katodo elektrolitične celice za pojav elektrolize. Mehanski in sonokemični učinki kavitacije lahko izboljšajo tudi energetsko učinkovitost elektrolize.

Ultrazvok v elektrorefining in electrowinning

V procesu elektrorefiniranja se lahko trdne naslage kovin, kot je baker, spremenijo v suspenzijo trdnih delcev v elektrolitu. Pri elektroproizvajanju, imenovanem tudi elektroekstrakcija, se elektrodeposicija kovin iz njihovih orod lahko spremeni v trdne padavine. Navadne elektrovone kovine so svinec, baker, zlato, srebro, cink, aluminij, krom, kobalt, mangan, ter redko-zemlja in alkalne kovine. Ultrasonication je učinkovito sredstvo za izliv ores, preveč.

Sono-elektrolitično čiščenje tekočin

Očistite tekočino, npr. vodne raztopine, kot so odpadne vode, blato ali podobno, tako da raztopino vodite skozi električno polje dveh elektrod! Elektroliza lahko razkuži ali očisti kešne raztopine. Hranjenje NaCI raztopine skupaj z vodo skozi elektrode ali preko elektrod, ustvarja Cl2 ali CIO2, ki lahko oksidizira nečistoče in razkuži vodo ali vodne raztopine. Če voda vsebuje dovolj naravnih kloridov, ni potrebe po dodatku.
Ultrazvočne vibracije elektrode lahko dobijo mejo med elektrodo in vodo čim bolj tanko. To lahko izboljša množični prenos s številnimi vrstni redi magnitude. Ultrazvočne vibracije in kavitacija zmanjšuje nastanek mikroskopskih mehurčkov zaradi polarizacije, bistveno. Uporaba ultrazvočnih elektrod za elektrolizo znatno izboljša proces elektrolitskega prečiščevanja.

Sono-elektrokoagulacija (ultrazvočna elektrokoagulacija)

Elektrokoagulacija je metoda za obdelavo odpadnih voda za odstranjevanje kontaminantov, kot so emulgirana nafta, skupni naftni ogljikovodiki, ognjevlaževalni organi, suspendirane trdne snovi in težke kovine. Tudi radioaktivne ione je mogoče odstraniti iz za čiščenje vode. Dodajanje ultrazvočne elektrokoagulacije, znane tudi kot sono-elektrokoagulacija, ima pozitiven učinek na kemično povpraševanje po kisiku ali učinkovitost odstranjevanja turbidnosti. Elektrokoagulacijski kombinirani procesi obdelave so pokazali zelo izboljšane rezultate pri odstranjevanju onesnaževal iz industrijskih odpadnih voda. Integracija koraka svobodne radikalne proizvodnje, kot je ultrazvočna kavitacija z elektrokoagulacijo, kaže sinergijo in izboljšave v celotnem postopku čiščenja. Namen uporabe teh ultrazvočno-elektrolitičnih hibridnih sistemov je povečati splošno učinkovitost zdravljenja in odpraviti slabosti običajnih procesov zdravljenja. Dokazano je, da hibridni ultrazvočno-elektrokoagulacijski reaktorji inaktivirajo Escherichia coli v vodi.

Ultrazvočni UIP2000hdT (2000 w, 20kHz) kot Sono-Katoda in/ali Sono-Anode v rezervoarju

Sono-elektrolitična In-Situ generacija reagentov ali reagentov

Številni kemični procesi, kot so heterogene reakcije ali kataliza koristijo ultrazvočno agitacijo in ultrazvočno kavitacijo. Sonokemični vpliv lahko poveča hitrost reakcije ali izboljša pridelek konverzije.
Ultrazvočno vznemirjeni elektrode dodajajo novo močno orodje kemičnim reakcijam. Zdaj lahko združite prednosti sonokemije z elektrolizo. Proizvajamo vodik, hidroksid ione, hipoklorit in številne druge ione ali nevtralne materiale prav v ultrazvočnem kavitacijskem polju. Produkti elektrolize lahko delujejo kot reagenti ali kot reaktani na kemično reakcijo.

Kombinacija ultrazvoka s pulzno električnim poljem

Kombinacija pulznega električnega polja (PEF) in ultrazvoka (ZDA) ima pozitivne učinke za ekstrakcijo fizikokemičnih, bioaktivnih spojin in kemične strukture izvlekov. Pri ekstrakciji mandljev je kombinirano zdravljenje (PEF–US) proizvedlo najvišje ravni skupnih fenolikov, skupnih flavonoidov, kondensnih taninov, vsebnosti antocianina in antioksidativne aktivnosti. Zmanjšala je moč in kovinsko chelating aktivnost.
Ultrazvok (ZDA) in pulzno električno polje (PEF) se lahko uporabi za povečanje učinkovitosti procesov in proizvodnih stopenj v fermentacijskih procesih z izboljšanjem prenosa mase in premostitve celic.
Kombinacija pulznega električnega polja in ultrazvočne obdelave ima vpliv na kinetiko sušenja zraka in kakovost posušene zelenjave, kot je korenček. Čas sušenja se lahko skrajša za 20 do 40%, hkrati pa ohranja lastnosti rehidracije.

Sono-elektrokemija / Ultrazvočna elektrokemija

Dodajte ultrazvočno okrepljeno elektrolizo za proizvodnjo reaktanti ali za uporabo proizvodov kemijskih reakcij, da premaknete končno ravnotežje kemijske reakcije ali spremenite pot kemične reakcije.

Predlagana nastavitev ultrazvočnih elektrod

Inovativna zasnova ultrasonicatorjev tipa sonde spremeni standardno ultrazvočno sonotrodo v ultrazvočno vibracijsko elektrodo. To omogoča, da je ultrazvok za elektrode dostopnejša, enostavnejša za integracijo in enostavno razmnoževanje na ravni proizvodnje. Drugi modeli so vznemirjali elektrolit med dvema neagitiranima elektrodama, samo. Vzorci razmnoževanja senc in ultrazvočnih valov v primerjavi z neposredno agitacijo elektrod proizvajajo inferiozne rezultate. Ultrazvočno vibracijo lahko dodate v anode ali kataode. Seveda lahko kadarkoli spremenite napetost in polarnost elektrod. Hielscher Ultrasonics elektrode so enostavne za retrofit na obstoječe natisnjene.

Zaprti sonoelektrolitični in elektrokemični reaktorji

Na voljo je tlačno tesno tesnjenje med ultrazvočno sonotrodo (elektrodo) in reaktorsko posodo. Zato lahko upravljate z elektrolitično celico, ki ni tlak okolice. Kombinacija ultrazvoka s pritiskom se imenuje mano-sonication. To je lahko zanimivo, če elektroliza proizvaja pline, pri delu pri višjih temperaturah ali pri delu z hlapnih tekočih komponent. Tesno zaprt elektrokemični reaktor lahko deluje pri tlakih nad ali pod tlakom okolice. Tesnjenje med ultrazvočno elektrodo in reaktorjem se lahko naredi električno prevodno ali izolacijsko. Slednji omogoča delovanje reaktorskih sten kot druga elektroda. Seveda lahko reaktor ima vtičnica in izhodna vrata, da delujejo kot tok celični reaktor za neprekinjene procese. Hielscher Ultrasonics ponuja različne standardizirane reaktorje in jakne pretok celic. Alternativno lahko izbirate med vrsto adapterjev, ki ustrezajo Hielscher sonotrodes na vaš elektrokemični reaktor.

Koncentrična razporeditev v cevnem reaktorju

Če je ultrazvočno vznemirjena elektroda blizu druge neagitirane elektrode ali blizu reaktorske stene, se ultrazvočni valovi širijo skozi tekočino in ultrazvočni valovi bodo delovali tudi na drugih površinah. Ultrazvočno vznemirjena elektroda, ki je koncentrično usmerjena v cev ali v reaktorju, lahko ohranja notranje stene brez foulinga ali kopičenja trdnih snovi.

temperatura

Pri uporabi standardnih Hielscherjevih sonotrodov kot elektrod je temperatura elektrolita lahko med 0 in 80 stopinj Celzija. Sonotrodi za druge temperature elektrolitov v razponu od -273 stopinj Celzija do 500 stopinj Celzija so na voljo na zahtevo. Kombinacija ultrazvoka s temperaturo se imenuje termo-sonication.

viskoznost

Če viskoznost elektrolita zavira prenos mase, bi ultrazvočno mešanje agitacije med elektrolizo lahko koristilo, saj izboljšuje prenos materiala v elektrode in iz nje.

Sono-elektroliza z utripajočim tokom

Utripajoči tok na ultrazvočno vznemirjenih elektrodah ima za rezultat izdelke, ki se razlikujejo od neposrednega toka (DC). Pulzirajoči tok lahko na primer poveča razmerje med ozonom in kisikom, proizvedenim na anodi v elektrolizi vodne kisle raztopine, npr. razredči žveplovo kislino. Pulzni tok elektrolize etanola proizvaja aldehid namesto predvsem kisline.

Oprema za elektro-sonication

Hielscher Ultrasonics razvil posebno sonoelektrokemično nadgradnjo za industrijske pretvornike. Nadgrajen pretvornik deluje s skoraj vsemi vrstami Hielscher sonotrodes.

Ultrazvočne elektrode (Sonotrodes)

Sonotrodi so električno izolirani iz ultrazvočnega generatorja. Zato lahko ultrazvočno sonotrodo povežete z električno napetostjo, tako da lahko sonotroda deluje kot elektroda. Standardna električna izolska vrzel med sonotrodi in kontaktom na tleh je 2,5 mm. Zato lahko uporabite 2500 voltov za sonotrode. Standardni sonotrodi so trdni in izdelani iz titana. Zato skoraj ni omejitev elektrodnega toka. Titanij kaže dobro odpornost na korozijo na številne alkalne ali kisle elektrolite. Možni so alternativni sonotrodni materiali, kot so aluminij (Al), jeklo (Fe), nerjaveče jeklo, nikelj-krom-molbden ali niobij. Hielscher ponuja stroškovno učinkovite anodne sonotrode, npr.

Ultrazvočni generator, napajanje

Ultrazvočni generator ne potrebuje nobene spremembe in uporablja standardno električno vtičnico z zemljo. Pretvorni rog in vse eksterne površine pretvornika in generatorja so seveda priključeni na tla vtičnice. Sonotroda in element bracinga sta edina dela, povezana z elektrodno napetostjo. To omogoča načrtovanje namestitve. Sonotrodo lahko povežete z neposrednim tokom (DC), pulzirajočim neposrednim tokom ali izmenično tok (AC). Ultrazvočne elektrode lahko delujejo kot anodi ali katadi, oziroma.

Proizvodna oprema za elektro-sonication procese

Lahko uporabite katero koli Hielscher ultrazvočno napravo, kot so UIP500hdT, UIP1000hdT, UIP1500hdT, UIP2000hdT ali UIP4000hdT za par do 4000 vatov ultrazvočne moči za vsako standardno sonotrode ali kaskatrode. Ultrazvočna intenzivnost površine na površini sonotrode je lahko med 1 w do 100 vatov vata na kvadratni centimetr. Na voljo so različne sonotrodne geometrije z amplitudami od 1 mikrona do 150 mikronov (vrh-vrh). Ultrazvočna frekvenca 20kHz je zelo učinkovita pri generaciji kavitacije in akustičnega pretakanje v elektrolitu. Hielscher ultrazvočne naprave lahko delujejo 24 ur na dan, sedem dni v tednu. Neprekinjeno lahko delujete pri polni izhodni moči ali pulzatu, npr. Hielscher Ultrasonics lahko dobavlja ultrazvočne elektrode z do 16 kilovatov ultrazvočno močjo (mehanska agitacija) na eno elektrodo. Skoraj ni omejitve električne energije, ki jo lahko povežete z elektrodami.

Še nekaj: sono-elektrostatična škropilnica

Hielscher Ultrasonics izdeluje opremo za pršenje, nebuliziranje, atomiziranje ali aerosoliziranje tekočin. Ultrazvočno škropljenje sonotrode lahko tekoče megle ali aerosoli pozitivno naboj. To združuje ultrazvočno pršenje s tehnologijo elektrostatičnega pršenja, npr.