Sono-elektrokimyo va uning afzalliklari

Bu erda siz ultratovushli elektrokimyo (sonoelektrokimyo) haqida bilishingiz kerak bo'lgan hamma narsani topasiz: ish printsipi, ilovalari, afzalliklari va sono-elektrokimyoviy uskunalar – bir sahifada sonoelektrokimyo haqidagi barcha tegishli ma'lumotlar.

Nima uchun ultratovushni elektrokimyoga qo'llash kerak?

Past chastotali, yuqori intensivlikdagi ultratovush to'lqinlarining elektrokimyoviy tizimlar bilan kombinatsiyasi elektrokimyoviy reaktsiyalarning samaradorligi va konversiya tezligini yaxshilaydigan ko'plab afzalliklarga ega.

Ultrasonikaning ishlash printsipi

Yuqori samarali ultratovushli ishlov berish uchun yuqori intensivlikdagi, past chastotali ultratovush ultratovush generatori tomonidan ishlab chiqariladi va ultratovushli prob (sonotrode) orqali suyuqlikka uzatiladi. Yuqori quvvatli ultratovush 16-30 kHz oralig'ida ultratovush hisoblanadi. Ultratovush probi, masalan, 20 kHz chastotada kengayadi va qisqaradi va shu bilan muhitga sekundiga mos ravishda 20 000 tebranishlarni uzatadi. Ultrasonik to'lqinlar suyuqlik bo'ylab harakat qilganda, o'zgaruvchan yuqori bosimli (siqilish) / past bosimli (kamdan-kam uchraydigan yoki kengayish) davrlar bir necha bosim davrlarida o'sib boruvchi daqiqali vakuum pufakchalari yoki bo'shliqlarni hosil qiladi. Suyuqlik va pufakchalarni siqish bosqichida bosim ijobiy bo'ladi, kamdan-kam uchraydigan fazada vakuum (salbiy bosim) hosil bo'ladi. Siqilish-kengayish davrlarida suyuqlikdagi bo'shliqlar kattalikka yetguncha o'sib boradi, ular ko'proq energiyani o'zlashtira olmaydi. Bu vaqtda ular shiddat bilan portlashadi. Ushbu bo'shliqlarning portlashi akustik / ultratovushli kavitatsiya fenomeni sifatida tanilgan turli xil yuqori energiyali effektlarga olib keladi. Akustik kavitatsiya suyuqliklarga, qattiq/suyuq tizimlarga, shuningdek, gaz/suyuq tizimlarga ta'sir qiluvchi ko'p qirrali yuqori energetik effektlar bilan tavsiflanadi. Energiya zich zonasi yoki kavitatsion zona issiq nuqta zonasi deb nomlanadi, bu ultratovush tekshiruvi yaqinida eng energiya zich bo'lib, sonotroddan masofa ortib borishi bilan kamayadi. Ultrasonik kavitatsiyaning asosiy xarakteristikalari mahalliy darajada yuzaga keladigan juda yuqori harorat va bosimlarni va tegishli farqlarni, turbulentliklarni va suyuqlik oqimini o'z ichiga oladi. Ultrasonik issiq nuqtalarda ultratovushli bo'shliqlarning portlashi paytida 5000 Kelvingacha bo'lgan harorat, 200 atmosferagacha bosim va 1000 km/soatgacha bo'lgan suyuqlik oqimlarini o'lchash mumkin. Ushbu ajoyib energiya talab qiladigan sharoitlar elektrokimyoviy tizimlarni turli yo'llar bilan kuchaytiradigan sonomexanik va sonokimyoviy ta'sirlarga yordam beradi.

Ultrasonikaning elektrokimyoviy tizimlarga ta'siri

Elektrokimyoviy reaktsiyalarga ultratovushni qo'llash elektrodlarga, ya'ni anod va katodga, shuningdek elektrolitik eritmaga turli xil ta'sirlar bilan ma'lum. Ultrasonik kavitatsiya va akustik oqim sezilarli mikro-harakat hosil qiladi, suyuqlik oqimi va reaktsiya suyuqligiga ajitatsiyani keltirib chiqaradi. Bu yaxshilangan gidrodinamika va suyuqlik/qattiq aralashmaning harakatlanishiga olib keladi. Ultrasonik kavitatsiya elektroddagi diffuziya qatlamining samarali qalinligini pasaytiradi. Qisqartirilgan diffuziya qatlami sonikatsiya kontsentratsiyalar farqini minimallashtirishini anglatadi, ya'ni elektrod yaqinidagi kontsentratsiyaning yaqinlashishi va ommaviy eritmadagi kontsentratsiya qiymati ultratovush bilan ta'minlanadi. Reaksiya paytida ultratovushli ajitatsiyaning kontsentratsiya gradientlariga ta'siri elektrodga yangi eritmaning doimiy oziqlanishini va reaksiyaga kirgan materialni olib tashlashni ta'minlaydi. Bu shuni anglatadiki, sonikatsiya reaktsiya tezligini tezlashtiradigan va reaktsiya hosildorligini oshiradigan umumiy kinetikani yaxshilagan.
Tizimga ultratovush energiyasini kiritish, shuningdek, erkin radikallarning sonokimyoviy shakllanishi bilan, aks holda elektroinaktiv bo'lgan elektrokimyoviy reaktsiyani boshlash mumkin. Akustik tebranish va oqimning yana bir muhim ta'siri elektrod yuzalarida tozalash effektidir. Passivlashtiruvchi qatlamlar va elektrodlardagi ifloslanish elektrokimyoviy reaktsiyalarning samaradorligi va reaktsiya tezligini cheklaydi. Ultrasonikatsiya elektrodlarni doimiy toza va reaktsiya uchun to'liq faol tutadi. Ultrasonikatsiya elektrokimyoviy reaktsiyalarda ham foydali bo'lgan gazsizlantiruvchi ta'siri bilan mashhur. Suyuqlikdan kiruvchi gazlarni olib tashlash, reaktsiya yanada samarali bo'lishi mumkin.

Sonoelektrokimyoning qo'llanilishi

Sonoelektrokimyo turli jarayonlarda va turli sohalarda qo'llanilishi mumkin. Sonoelektrokimyoning juda keng tarqalgan ilovalari quyidagilarni o'z ichiga oladi:

• Nanozarrachalar sintezi (elektrosintez)
• vodorod sintezi
• elektrokoagulyatsiya
• Chiqindilarni tozalash
• Emulsiyalarni buzish
• Elektrokaplama / elektrodepozitsiya

Nanozarrachalarning sono-elektrokimyoviy sintezi

Ultrasonikatsiya elektrokimyoviy tizimda turli nanozarrachalarni sintez qilish uchun muvaffaqiyatli qo'llanildi. Magnetit, kadmiy-selen (CdSe) nanotubalari, platina nanozarralari (NP), oltin NP, metall magniy, vismuten, nano-kumush, o'ta nozik mis, volfram-kobalt (W-Co) qotishma nanozarrachalari, samariya/qaytarilgan nanokomposit (nanokomposit) kislota) bilan qoplangan mis nanozarralari va boshqa ko'plab nano o'lchamdagi kukunlar sonoelektrokimyo yordamida muvaffaqiyatli ishlab chiqarilgan.
Sonoelektrokimyoviy nanozarrachalar sintezining afzalliklari quyidagilardan iborat

• kamaytiruvchi moddalar va sirt faol moddalardan qochish
• suvni erituvchi sifatida ishlatish
• nanozarrachalar hajmini turli parametrlar bo'yicha sozlash (ultratovush kuchi, oqim zichligi, cho'kish potentsiali va ultratovush va elektrokimyoviy impuls vaqtlari)

Ashasssi-Sorkhabi va Bagheri (2014) polipirol plyonkalarni sonoelektrokimyoviy yo'l bilan sintez qildilar va natijalarni elektroxeologik sintezlangan polipirol plyonkalar bilan taqqosladilar. Natijalar shuni ko'rsatadiki, galvanostatik sonoelektrodepozitsiya 0,1 M oksalat kislotasi / 0,1 M pirrol eritmasida 4 mA sm-2 oqim zichligi bilan po'latda kuchli yopishgan va silliq polipirol (PPy) plyonka hosil qildi. Sonoelektrokimyoviy polimerizatsiyadan foydalanib, ular silliq yuzaga ega yuqori qarshilik va qattiq PPy plyonkalarini oldilar. Sonoelektrokimyo tomonidan tayyorlangan PPy qoplamalari St-12 po'latini korroziyadan sezilarli darajada himoya qilishini ko'rsatdi. Sintezlangan qoplama bir xil bo'lib, yuqori korroziyaga chidamliligini ko'rsatdi. Bu natijalarning barchasi ultratovush reaktivlarning massa o'tkazuvchanligini kuchaytirganligi va akustik kavitatsiya orqali yuqori kimyoviy reaktsiya tezligini va natijada yuqori harorat va bosimlarni keltirib chiqarganligi bilan bog'liq bo'lishi mumkin. St-12 po'lat / ikkita PPy qoplamasi / korroziyali muhit interfeysi uchun impedans ma'lumotlarining haqiqiyligi KK transformatsiyalari yordamida tekshirildi va past o'rtacha xatolar kuzatildi.

Hass va Gedanken (2008) metall magniy nanozarralarining muvaffaqiyatli sono-elektrokimyoviy sintezi haqida xabar berishdi. Tetrahidrofuran (THF) yoki dibutildiglime eritmasidagi Gringard reagentining sonoelektrokimyoviy jarayonidagi samaradorlik mos ravishda 41,35% va 33,08% ni tashkil etdi. Gringard eritmasiga AlCl3 qo'shilishi samaradorlikni keskin oshirib, uni THF yoki dibutildiglimada mos ravishda 82,70% va 51,69% ga ko'tardi.

Sono-elektrokimyoviy vodorod ishlab chiqarish

Ultrasonik ta'minlangan elektroliz suv yoki gidroksidi eritmalardan vodorod hosildorligini sezilarli darajada oshiradi. Ultrasonik tezlashtirilgan elektrolitik vodorod sintezi haqida ko'proq o'qish uchun shu yerni bosing!

Ultratovush yordamida elektrokoagulyatsiya

Past chastotali ultratovushni elektrokoagulatsiya tizimlariga qo'llash sono-elektrokoagulyatsiya deb nomlanadi. Tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, sonikatsiya elektrokoagulyatsiyaga ijobiy ta'sir ko'rsatadi, masalan, chiqindi suvdan temir gidroksidlarini olib tashlash samaradorligi yuqori. Ultrasonikaning elektrokoagulyatsiyaga ijobiy ta'siri elektrod passivatsiyasini kamaytirish bilan izohlanadi. Past chastotali, yuqori intensivlikdagi ultratovush yotqizilgan qattiq qatlamni yo'q qiladi va ularni samarali ravishda yo'q qiladi, shu bilan elektrodlarni doimiy ravishda to'liq faollashtiradi. Bundan tashqari, ultratovush elektrodlar reaksiya zonasida mavjud bo'lgan ikkala ion turlarini, ya'ni kationlar va anionlarni faollashtiradi. Ultrasonik qo'zg'alish eritmaning yuqori mikro-harakatiga olib keladi va xom ashyo va mahsulotni elektrodlarga va undan olib ketadi.
Muvaffaqiyatli sono-elektrokoagulyatsiya jarayonlariga misollar farmatsevtik chiqindi suvda Cr(VI) ning Cr(III) ga kamayishi, nozik kimyo sanoati oqava suvlaridan fosforni yo'qotish samaradorligi 10 daqiqa ichida 99,5% ni tashkil etgan holda umumiy fosforni olib tashlash, rangli va qog'ozli qog'ozlarni tozalash va boshqalar. rang, COD, Cr(VI), Cu(II) va P uchun olib tashlash samaradorligi mos ravishda 100%, 95%, 100%, 97,3% va 99,84% edi. (Qarang: Al-Qoda & Al-Shannag, 2018)

Ifloslantiruvchi moddalarning sono-elektrokimyoviy degradatsiyasi

Kimyoviy ifloslantiruvchi moddalarni parchalashning kuchli usuli sifatida ultratovushli elektrokimyoviy oksidlanish va / yoki qaytarilish reaktsiyalari qo'llaniladi. Sonomexanik va sonokimyoviy mexanizmlar ifloslantiruvchi moddalarning elektrokimyoviy degradatsiyasiga yordam beradi. Ultrasonik ravishda hosil bo'lgan kavitatsiya natijasida kuchli qo'zg'alish, mikro-aralashtirish, massa o'tkazish va elektrodlardan passivlashtiruvchi qatlamlarni olib tashlash. Ushbu kavitatsion ta'sirlar, asosan, elektrodlar va eritma o'rtasida qattiq-suyuqlik massasi almashinuvining kuchayishiga olib keladi. Sonokimyoviy ta'sir molekulalarga bevosita ta'sir qiladi. Molekulalarning gomolitik boʻlinishi yuqori reaktiv oksidlovchilarni hosil qiladi. Suvli muhitda va kislorod ishtirokida HO•, HO2• va O• kabi radikallar hosil boʻladi. •OH radikallari organik moddalarning samarali parchalanishi uchun muhim ekanligi ma'lum. Umuman olganda, sono-elektrokimyoviy buzilish yuqori samaradorlikni ko'rsatadi va katta hajmdagi oqava suv oqimlarini va boshqa ifloslangan suyuqliklarni tozalash uchun javob beradi.
Masalan, Lllanos va boshqalar. (2016) elektrokimyoviy tizim sonikatsiya (sono-elektrokimyoviy dezinfeksiya) bilan kuchaytirilganda suvni zararsizlantirish uchun sezilarli sinergik ta'sirga erishilganligini aniqladi. Dezinfektsiyalash tezligining bu o'sishi E. coli hujayra aglomeratlarini bostirish, shuningdek dezinfektsiyalash turlarini ishlab chiqarishni kuchaytirish bilan bog'liq ekanligi aniqlandi. Esclapez va boshqalar. (2010) trikloroatsetik kislota (TCAA) degradatsiyasini ko'paytirishda maxsus mo'ljallangan sonoelektrokimyoviy reaktor (ammo optimallashtirilmagan) ishlatilganligini ko'rsatdi, UIP1000hd bilan hosil qilingan ultratovush maydonining mavjudligi yaxshi natijalarni berdi (fraksiyonel konvertatsiya 97%, degradatsiya samaradorligi 26,2% pastroq, ultratovush samaradorligi 26,9% dan pastroq). intensivlik va hajmli oqim. Uchuvchidan oldingi sonoelektrokimyoviy reaktor hali optimallashtirilmaganligini hisobga olsak, bu natijalarni yanada yaxshilash mumkin.

Ultrasonik voltametriya va elektrodepozitsiya

Elektrodepozitsiya galvanostatik tarzda 15 mA / sm2 oqim zichligida amalga oshirildi. Eritmalar 5-60 daqiqa davomida elektrodepozitsiyadan oldin ultratovushga duchor bo'ldi. Hielscher UP200S zond tipidagi ultratovush apparati 0,5 sikl vaqtida ishlatilgan. Ultrasonikatsiyaga ultratovush probini to'g'ridan-to'g'ri eritma ichiga botirish orqali erishildi. Elektrodepozitsiyadan oldin eritmaga ultratovush ta'sirini baholash uchun eritmaning harakatini aniqlash uchun tsiklik voltametriya (CV) ishlatilgan va elektrodepozitsiya uchun ideal sharoitlarni taxmin qilish imkonini beradi. Eritma elektrodepozitsiyadan oldin ultratovushga duchor bo'lganda, cho'kma kamroq salbiy potentsial qiymatlarda boshlanadi. Bu shuni anglatadiki, eritmadagi bir xil oqimda kamroq potentsial talab qilinadi, chunki eritmadagi turlar ultratovushli bo'lmaganlarga qaraganda faolroqdir. (Qarang: Yurdal & Karahan 2017)

Yuqori samarali elektrokimyoviy zondlar va SonoElectroReaktorlar

Hielscher Ultrasonics sizning yuqori samarali ultratovush tizimlari uchun uzoq yillik tajribali hamkoringizdir. Biz butun dunyo bo'ylab og'ir sharoitlarda qo'llaniladigan ultratovushli zondlar va reaktorlarni ishlab chiqaramiz va tarqatamiz. Sonoelektrokimyo uchun Hielscher maxsus ultratovushli zondlarni ishlab chiqdi, ular katod va / yoki anod rolini o'ynashi mumkin, shuningdek, elektrokimyoviy reaktsiyalar uchun mos bo'lgan ultratovushli reaktor hujayralari. Ultrasonik elektrodlar va hujayralar galvanik / voltaik va elektrolitik tizimlar uchun mavjud.

Optimal natijalar uchun aniq boshqariladigan amplitudalar

Barcha Hielscher ultratovushli protsessorlari aniq boshqariladigan va shu bilan R.dagi ishonchli ish otlari&D va ishlab chiqarish. Amplituda sonokimyoviy va sonomexanik reaktsiyalarning samaradorligi va samaradorligiga ta'sir qiluvchi muhim jarayon parametrlaridan biridir. Barcha Hielscher ultratovush’ protsessorlar amplitudani aniq belgilash imkonini beradi. Hielscherning sanoat ultratovushli protsessorlari juda yuqori amplitudalarni etkazib berishi va talab qilinadigan sono-elektrokimyoviy ilovalar uchun zarur bo'lgan ultratovush intensivligini ta'minlashi mumkin. 200 mikrongacha bo'lgan amplitudalar 24/7 ishda osongina uzluksiz ishlashi mumkin.
Aniq amplituda sozlamalari va ultratovush jarayoni parametrlarining aqlli dasturiy ta'minot orqali doimiy monitoringi sizga sonoelektrokimyoviy reaktsiyaga aniq ta'sir qilish imkoniyatini beradi. Har bir sonikatsiya paytida, barcha ultratovush parametrlari avtomatik ravishda o'rnatilgan SD-kartada qayd etiladi, shuning uchun har bir yugurishni baholash va boshqarish mumkin. Eng samarali sonoelektrokimyoviy reaktsiyalar uchun optimal sonikatsiya!
Barcha jihozlar to'liq yuk ostida 24/7/365 foydalanish uchun qurilgan va uning mustahkamligi va ishonchliligi uni elektrokimyoviy jarayoningizda ish otiga aylantiradi. Bu Hielscherning ultratovush uskunasini sonoelektrokimyoviy jarayon talablariga javob beradigan ishonchli ish vositasiga aylantiradi.

Eng yuqori sifat – Germaniyada ishlab chiqilgan va ishlab chiqarilgan

Oilaviy va oilaviy biznes sifatida Hielscher ultratovushli protsessorlari uchun eng yuqori sifat standartlariga ustunlik beradi. Barcha ultratovush apparatlari Germaniyaning Berlin yaqinidagi Teltow shahridagi bosh ofisimizda ishlab chiqilgan, ishlab chiqarilgan va sinchkovlik bilan sinovdan o'tgan. Hielscherning ultratovush uskunasining mustahkamligi va ishonchliligi uni ishlab chiqarishda ish otiga aylantiradi. To'liq yuk ostida va talabchan muhitda 24/7 ishlashi Hielscherning yuqori samarali ultratovushli zondlari va reaktorlarining tabiiy xususiyatidir.

Hozir biz bilan bog'laning va elektrokimyoviy jarayon talablaringiz haqida bizga xabar bering! Sizga eng mos ultratovush elektrodlari va reaktorni sozlashni tavsiya qilamiz!