Elektro-Sonikasyon – Ultrasonik Elektrotlar

Elektro-Sonikasyon, elektriğin etkilerinin sonikasyonun etkileriyle birleşimidir. Hielscher Ultrasonics, herhangi bir sonotrotu elektrot olarak kullanmak için yeni ve zarif bir yöntem geliştirdi. Bu, ultrasonun gücünü doğrudan ultrasonik elektrot ve sıvı arasındaki arayüze yerleştirir. Orada elektrolizi teşvik edebilir, kütle transferini iyileştirebilir ve sınır katmanlarını veya birikintileri kırabilir. Hielscher, her ölçekte toplu ve satır içi işlemlerde elektro-sonikasyon işlemleri için üretim sınıfı ekipman sağlar. Elektro-sonikasyonu mano-sonikasyon (basınç) ve termo-sonikasyon (sıcaklık) ile birleştirebilirsiniz.

Ultrasonik Elektrot Uygulamaları

Ultrasoniklerin elektrotlara uygulanması, elektroliz, galvanizleme, elektro-saflaştırma, hidrojen üretimi ve elektro-pıhtılaşma, partikül sentezi veya diğer elektro-kimyasal reaksiyonlarda birçok farklı işleme fayda sağlayan yeni bir teknolojidir. Hielscher Ultrasonics, laboratuvar ölçeğinde veya pilot ölçekli elektrolizde araştırma ve geliştirme için hazır ultrasonik elektrotlara sahiptir. Elektrolitik işleminizi test ettikten ve optimize ettikten sonra, işlem sonuçlarınızı endüstriyel üretim seviyelerine yükseltmek için Hielscher Ultrasonik üretim boyutu ultrason ekipmanını kullanabilirsiniz. Aşağıda, ultrasonik elektrotların kullanımı için öneriler ve tavsiyeler bulacaksınız.

Sono-Elektroliz (Ultrasonik Elektroliz)

Elektroliz, bir elektrik akımının uygulanmasından kaynaklanan elektronların çıkarılması veya eklenmesiyle atomların ve iyonların değiş tokuşudur. Elektroliz ürünleri, elektrolitten farklı bir fiziksel duruma sahip olabilir. Elektroliz, elektrotların her birinde çökeltiler veya katı tabakalar gibi katılar üretebilir. Alternatif olarak, elektroliz Hidrojen, Klor veya Oksijen gibi gazlar üretebilir. Bir elektrotun ultrasonik çalkalanması, elektrot yüzeyindeki katı birikintileri kırabilir. Ultrasonik gaz giderme, mikro kabarcıkların çözünmüş gazlarından hızlı bir şekilde daha büyük gaz kabarcıkları üretir. Bu, gaz halindeki ürünlerin elektrolitten daha hızlı ayrılmasına yol açar.

Elektrolitik Hücrede Katot ve/veya Anot olarak Ultrasonik UIP2000hdT (2000 watt, 20kHz)

Elektrot Yüzeyinde Ultrasonik Olarak Geliştirilmiş Kütle Transferi

Elektroliz işlemi sırasında, ürünler elektrotların yakınında veya elektrot yüzeyinde birikir. Ultrasonik ajitasyon, sınır tabakalarında kütle transferini arttırmak için çok etkili bir araçtır. Bu etki, taze elektrolitin elektrot yüzeyi ile temas etmesini sağlar. Kavitasyonel akış, gazlar veya katılar gibi elektroliz ürünlerini elektrot yüzeyinden uzaklaştırır. Bu nedenle izolasyon tabakalarının inhibe edici oluşumu önlenir.

Ultrasoniklerin Ayrışma Potansiyeli Üzerine Etkileri

Anotun, katodun veya her iki elektrotun ultrasonik çalkalanması, bozunma potansiyelini veya bozunma voltajını etkileyebilir. Kavitasyonun tek başına molekülleri kırdığı, serbest radikaller veya ozon ürettiği bilinmektedir. Ultrasonik olarak geliştirilmiş bir elektrolizde kavitasyonun elektroliz ile kombinasyonu, elektrolizin gerçekleşmesi için bir elektrolitik hücrenin anot ve katodu arasındaki minimum gerekli voltajı etkileyebilir. Kavitasyonun mekanik ve sonokimyasal etkileri, elektroliz enerji verimliliğini de artırabilir.

Elektro Arıtma ve Elektro Kazanmada Ultrason

Elektro arıtma işleminde, bakır gibi katı metal birikintileri, elektrolit içindeki katı parçacıkların bir süspansiyonuna dönüştürülebilir. Elektroekstraksiyon olarak da adlandırılan elektro-kazanmada, metallerin cevherlerinden elektrodepozisyonu katı çökeltiye dönüştürülebilir. Yaygın elektrowon metaller kurşun, bakır, altın, gümüş, çinko, alüminyum, krom, kobalt, manganez ve nadir toprak ve alkali metallerdir. Ultrasonikasyon, cevherlerin liçi için de etkili bir araçtır.

Sıvıların Sono-elektrolitik saflaştırılması

Bir sıvıyı, örneğin atık su, çamur veya benzeri gibi sulu çözeltileri, çözeltiyi iki elektrotun elektrik alanından geçirerek saflaştırın! Elektroliz, sulu çözeltileri dezenfekte edebilir veya saflaştırabilir. Bir NaCI çözeltisinin su ile birlikte elektrotlar yoluyla veya elektrotlar boyunca beslenmesi, safsızlıkları oksitleyebilen ve suyu veya sulu çözeltileri dezenfekte edebilen Cl2 veya CIO2 üretir. Su yeterli miktarda doğal klorür içeriyorsa, ilaveye gerek yoktur.
Elektrotun ultrasonik titreşimleri, elektrot ile su arasındaki sınır tabakasını mümkün olduğunca ince hale getirebilir. Bu, kütle transferini birçok büyüklük sırasına göre artırabilir. Ultrasonik titreşim ve kavitasyon, polarizasyona bağlı mikroskobik kabarcıkların oluşumunu önemli ölçüde azaltır. Elektroliz için ultrasonik elektrotların kullanılması, elektrolitik saflaştırma işlemini önemli ölçüde iyileştirir.

Sono-Elektrokoagülasyon (Ultrasonik Elektrokoagülasyon)

Elektrokoagülasyon, emülsifiye edilmiş yağ, toplam petrol hidrokarbonları, refrakter organikler, askıda katılar ve ağır metaller gibi kirleticilerin uzaklaştırılması için bir atık su arıtma yöntemidir. Ayrıca, su arıtımı için radyoaktif iyonlar çıkarılabilir. Sono-elektrokoagülasyon olarak da bilinen ultrasonikasyon elektrokoagülasyonunun eklenmesi, kimyasal oksijen talebi veya bulanıklık giderme verimliliği üzerinde olumlu bir etkiye sahiptir. Elektrokoagülasyon kombine arıtma prosesleri, endüstriyel atık sulardan kirleticilerin giderilmesinde büyük ölçüde geliştirilmiş performanslar göstermiştir. Ultrasonik kavitasyon gibi serbest radikal üreten bir adımın elektrokoagülasyon ile entegrasyonu, genel temizleme işleminde sinerji ve iyileştirmeler gösterir. Bu ultrasonik-elektrolitik hibrit sistemleri kullanmanın amacı, genel arıtma verimliliğini artırmak ve geleneksel arıtma işlemlerinin dezavantajlarını ortadan kaldırmaktır. Hibrit ultrasonik elektrokoagülasyon reaktörlerinin Escherichia coli'yi suda etkisiz hale getirdiği gösterilmiştir.

Ultrasonik UIP2000hdT (2000 watt, 20kHz) bir tankta Sono-Katot ve / veya Sono-anot olarak

Sono-elektrolitik yerinde reaktif veya reaktan üretimi

Heterojen reaksiyonlar veya kataliz gibi birçok kimyasal işlem, ultrasonik ajitasyon ve ultrasonik kavitasyondan yararlanır. Sono-kimyasal etki, reaksiyon hızını artırabilir veya dönüşüm verimini iyileştirebilir.
Ultrasonik olarak çalkalanmış elektrotlar, kimyasal reaksiyonlara yeni ve güçlü bir araç ekler. Artık sonokimyanın faydalarını elektroliz ile birleştirebilirsiniz. Ultrasonik kavitasyon alanında hidrojen, hidroksit iyonları, hipoklorit ve diğer birçok iyon veya nötr malzeme üretin. Elektroliz ürünleri, reaktifler veya kimyasal reaksiyona reaktanlar olarak işlev görebilir.

Ultrasonun Darbeli Elektrik Alanı ile Kombinasyonu

Darbeli elektrik alan (PEF) ve ultrason (US) kombinasyonu, fizikokimyasal, biyoaktif bileşiklerin ekstraksiyonu ve ekstraktların kimyasal yapısı için olumlu etkilere sahiptir. Bademlerin ekstraksiyonunda, kombine muamele (PEF-US) en yüksek seviyelerde toplam fenolikler, toplam flavonoidler, yoğun tanenler, antosiyanin içerikleri ve antioksidan aktivite üretmiştir. Güç ve metal şelatlama aktivitesini azalttı.
Ultrason (US) ve darbeli elektrik alanı (PEF) kullanılabilir, kütle transferini ve hücre geçirgenliğini iyileştirerek fermantasyon işlemlerinde proses verimliliğini ve üretim oranlarını artırır.
Darbeli elektrik alanı ve ultrason tedavisinin kombinasyonu, havayla kurutma kinetiği ve havuç gibi kurutulmuş sebzelerin kalitesi üzerinde bir etkiye sahiptir. Rehidrasyon özellikleri korunurken kuruma süresi ila @ oranında azaltılabilir.

Sono-Elektrokimya / Ultrasonik Elektrokimya

Kimyasal reaksiyonun nihai dengesini hareket ettirmek veya kimyasal reaksiyon yolunu değiştirmek için reaktanlar üretmek veya kimyasal reaksiyon ürünlerini tüketmek için ultrasonik olarak geliştirilmiş elektroliz ekleyin.

Ultrasonik Elektrotların Önerilen Kurulumu

Prob tipi ultrasonikatörler için yenilikçi tasarım, standart bir ultrasonik sonotrotu ultrasonik olarak titreşen bir elektroda dönüştürür. Bu, elektrotlar için ultrasonu daha erişilebilir, daha kolay entegre edilebilir ve üretim seviyelerine kolayca ölçeklenebilir hale getirir. Diğer tasarımlar, elektroliti yalnızca iki çalkalanmamış elektrot arasında çalkaladı. Gölgeleme ve ultrason dalga yayılım modelleri, doğrudan elektrot ajitasyonuna kıyasla daha düşük sonuçlar verir. Sırasıyla anotlara veya katotlara ultrason titreşimi ekleyebilirsiniz. Tabii ki, elektrotların voltajını ve polaritesini istediğiniz zaman değiştirebilirsiniz. Hielscher Ultrasonik elektrotların mevcut kurulumlara uyarlanması kolaydır.

Mühürlü Sono-Elektrolitik Hücre ve Elektrokimyasal Reaktörler

Ultrasonik sonotrot (elektrot) ve bir reaktör kabı arasında basınç geçirmez bir conta mevcuttur. Bu nedenle, elektrolitik hücreyi ortam basıncı dışında çalıştırabilirsiniz. Ultrasonun basınçla kombinasyonuna mano-sonikasyon denir. Elektroliz gaz üretiyorsa, daha yüksek sıcaklıklarda çalışırken veya uçucu sıvı bileşenlerle çalışırken bu ilgi çekici olabilir. Sıkıca kapatılmış bir elektrokimyasal reaktör, ortam basıncının üzerindeki veya altındaki basınçlarda çalışabilir. Ultrasonik elektrot ve reaktör arasındaki conta, elektriksel olarak iletken veya yalıtkan hale getirilebilir. İkincisi, reaktör duvarlarının ikinci bir elektrot olarak çalıştırılmasına izin verir. Tabii ki, reaktör, sürekli prosesler için bir akış hücresi reaktörü görevi görecek giriş ve çıkış portlarına sahip olabilir. Hielscher Ultrasonics, çeşitli standartlaştırılmış reaktörler ve ceketli akış hücreleri sunar. Alternatif olarak, Hielscher sonotrodlarını elektrokimyasal reaktörünüze sığdırmak için bir dizi adaptör arasından seçim yapabilirsiniz.

Boru reaktöründe konsantrik düzenleme

Ultrasonik olarak çalkalanmış elektrot, ikinci bir çalkalanmamış elektrotun yakınında veya bir reaktör duvarının yakınındaysa, ultrasonik dalgalar sıvının içinden yayılır ve ultrason dalgaları diğer yüzeylerde de çalışır. Bir boruya veya bir reaktöre eşmerkezli olarak yönlendirilmiş ultrasonik olarak çalkalanmış bir elektrot, iç duvarları kirlenmeden veya biriken katılardan uzak tutabilir.

sıcaklık

Elektrot olarak standart Hielscher sonotrodları kullanırken, elektrolit sıcaklığı 0 ila 80 santigrat derece arasında olabilir. -273 santigrat derece ila 500 santigrat derece arasındaki diğer elektrolit sıcaklıkları için sonotrodlar istek üzerine temin edilebilir. Ultrasonun sıcaklık ile kombinasyonuna termo-sonikasyon denir.

viskozite

Elektrolitin viskozitesi kütle transferini inhibe ederse, elektroliz sırasında ultrasonik çalkalama karıştırma, malzemenin elektrotlara ve elektrotlardan transferini iyileştirdiği için faydalı olabilir.

Titreşimli Akım ile Sono-Elektroliz

Ultrasonik olarak çalkalanmış elektrotlar üzerindeki titreşimli akım, doğru akımdan (DC) farklı ürünlerle sonuçlanır. Örneğin, titreşimli akım, sulu asidik bir çözeltinin, örneğin seyreltik sülfürik asidin elektrolizinde anotta üretilen ozonun oksijene oranını artırabilir. Etanolün darbeli akım elektrolizi, esas olarak bir asit yerine bir aldehit üretir.

Elektro-sonikasyon için donatım

Hielscher Ultrasonics, endüstriyel dönüştürücüler için özel bir sonoelektrokimyasal yükseltme geliştirdi. Yükseltilmiş dönüştürücü hemen hemen her tür Hielscher sonotrodes ile çalışır.

Ultrasonik Elektrotlar (Sonotrodlar)

Sonotrodlar, ultrasonik jeneratörden elektriksel olarak izole edilir. Bu nedenle, ultrasonik sonotrotu bir elektrik voltajına bağlayabilirsiniz, böylece sonotrot bir elektrot görevi görebilir. Sonotrodlar ile toprak teması arasındaki standart elektriksel izolasyon boşluğu 2,5 mm'dir. Bu nedenle sonotrota 2500 volta kadar uygulayabilirsiniz. Standart sonotrodlar katıdır ve Titanyumdan yapılmıştır. Bu nedenle, elektrot akımında neredeyse hiçbir kısıtlama yoktur. Titanyum, birçok alkali veya asidik elektrolite karşı iyi bir korozyon direnci gösterir. Alüminyum (Al), çelik (Fe), paslanmaz çelik, nikel-krom-molibden veya niyobyum gibi alternatif sonotrot malzemeleri mümkündür. Hielscher, örneğin alüminyum veya çelikten yapılmış uygun maliyetli kurban anot sonotrodları sunar.

Ultrasonik Jeneratör, Güç Kaynağı

Ultrasonik jeneratör herhangi bir modifikasyona ihtiyaç duymaz ve topraklı standart bir elektrik prizi kullanır. Dönüştürücü kornası ve dönüştürücünün ve jeneratörün tüm dış yüzeyleri elbette elektrik prizinin topraklamasına bağlıdır. Sonotrot ve bir destek elemanı, elektrot voltajına bağlı tek parçalardır. Bu, kurulumun tasarımını kolaylaştırır. Sonotrotu doğru akıma (DC), titreşimli doğru akıma veya alternatif akıma (AC) bağlayabilirsiniz. Ultrasonik elektrotlar sırasıyla anot veya katot olarak çalıştırılabilir.

Elektro-sonikasyon işlemleri için üretim ekipmanları

UIP500hdT, UIP1000hdT, UIP1500hdT, UIP2000hdT veya UIP4000hdT gibi herhangi bir standart sonotrot veya kaskad ile 4000 watt ultrasonik gücü birleştirmek için herhangi bir Hielscher ultrasonik cihazı kullanabilirsiniz. Sonotrot yüzeyindeki ultrasonik yüzey yoğunluğu, santimetre kare başına 1 watt ila 100 watt watt arasında olabilir. 1 mikrondan 150 mikrona (tepe-tepe) kadar genliklere sahip farklı sonotrot geometrileri mevcuttur. 20kHz'lik ultrasonik frekans, elektrolitte kavitasyon ve akustik akış oluşumunda çok etkilidir. Hielscher ultrasonik cihazlar haftanın yedi günü, günde 24 saat çalışabilir. Örneğin elektrotların periyodik olarak temizlenmesi için sürekli olarak tam güç çıkışında veya titreşimde çalışabilirsiniz. Hielscher Ultrasonics, tek elektrot başına 16 kilowatt ultrasonik güç (mekanik ajitasyon) ile ultrasonik elektrotlar sağlayabilir. Elektrotlara bağlayabileceğiniz elektrik gücünün neredeyse hiçbir sınırı yoktur.

Bir şey daha: Sono-Elektrostatik Püskürtme

Hielscher Ultrasonics, sıvıların püskürtülmesi, nebulize edilmesi, atomize edilmesi veya aerosol haline getirilmesi için ekipman yapar. Ultrasonik püskürtme sonotrotu, sıvı sise veya aerosollere pozitif bir yük verebilir. Bu, ultrasonik püskürtmeyi elektrostatik püskürtme teknolojisi ile birleştirir, örneğin kaplama işlemleri için.