Electro-Sonication là sự kết hợp của những ảnh hưởng của điện với những ảnh hưởng của sonication. Hielscher Ultrasonics đã phát triển một phương pháp mới và thanh lịch để sử dụng bất kỳ sonotrode nào làm điện cực. Điều này đặt sức mạnh của siêu âm trực tiếp tại giao diện giữa điện cực siêu âm và chất lỏng. Ở đó nó có thể thúc đẩy điện phân, cải thiện chuyển khối lượng, và phá vỡ các lớp ranh giới hoặc tiền gửi. Hielscher cung cấp thiết bị cấp sản xuất cho các quá trình điện sonication theo lô và quy trình nội tuyến ở mọi quy mô. Bạn có thể kết hợp điện sonication với mano-sonication (áp lực) và nhiệt sonication (nhiệt độ).

Ứng dụng điện cực siêu âm

Việc áp dụng ultrasonics để điện cực là một công nghệ mới lạ với lợi ích cho nhiều quá trình khác nhau trong điện phân, mạ kẽm, điện lọc, tạo hydro và điện đông máu, tổng hợp hạt hoặc các phản ứng điện hóa khác. Hielscher Ultrasonics có điện cực siêu âm có sẵn để nghiên cứu và phát triển ở quy mô phòng thí nghiệm hoặc điện phân quy mô thí điểm. Sau khi bạn thử nghiệm và tối ưu hóa quá trình điện phân của bạn, bạn có thể sử dụng Thiết bị siêu âm kích thước sản xuất Hielscher Ultrasonics để mở rộng kết quả quá trình của bạn đến mức sản xuất công nghiệp. Dưới đây, bạn sẽ tìm thấy các đề xuất và khuyến nghị cho việc sử dụng các điện cực siêu âm.

Sono-Điện phân (Điện phân siêu âm)

Điện phân là sự trao đổi của các nguyên tử và ion bằng cách loại bỏ hoặc bổ sung các electron do việc áp dụng một dòng điện. Các sản phẩm điện phân có thể có trạng thái vật lý khác với chất điện phân. Điện phân có thể tạo ra chất rắn, chẳng hạn như kết tủa hoặc các lớp rắn trên một trong hai điện cực. Ngoài ra, điện phân có thể tạo ra khí, chẳng hạn như Hydro, Clo hoặc Oxy. Kích động siêu âm của một điện cực có thể phá vỡ tiền gửi rắn từ bề mặt điện cực. Siêu âm degassing nhanh chóng tạo ra bong bóng khí lớn hơn từ khí hòa tan của vi bong bóng. Điều này dẫn đến sự tách biệt nhanh hơn các sản phẩm khí từ chất điện giải.

Siêu âm UIP2000hdT (2000 watt, 20kHz) như Cathode và /hoặc Anode trong một tế bào điện phân

Ultrasonically tăng cường khối lượng chuyển giao tại điện cực bề mặt

Trong quá trình điện phân, các sản phẩm tích tụ gần các điện cực hoặc trên bề mặt điện cực. Kích động siêu âm là một công cụ rất hiệu quả để tăng sự chuyển khối lượng ở các lớp ranh giới. Hiệu ứng này mang lại chất điện phân tươi khi tiếp xúc với bề mặt điện cực. Các dòng cavitational vận chuyển các sản phẩm của điện phân, chẳng hạn như khí hoặc chất rắn ra khỏi bề mặt điện cực. Do đó, sự hình thành ức chế của các lớp cô lập được ngăn chặn.

Ảnh hưởng của Ultrasonics trên tiềm năng phân hủy

Kích động siêu âm của cực dương, của cực âm, hoặc cả hai điện cực, có thể ảnh hưởng đến điện áp tiềm năng phân hủy hoặc phân hủy. Cavitation một mình được biết là phá vỡ các phân tử, sản xuất các gốc tự do hoặc ozone. Sự kết hợp của cavitation với điện phân trong một điện phân ultrasonically tăng cường có thể ảnh hưởng đến điện áp yêu cầu tối thiểu giữa cực dương và cực âm của một tế bào điện phân cho điện phân xảy ra. Các tác động cơ học và sonochemical của cavitation có thể cải thiện hiệu quả năng lượng điện phân, quá.

Siêu âm trong Electrorefining và Electrowinning

Trong quá trình điện từ, tiền gửi rắn của kim loại, chẳng hạn như đồng có thể được biến thành một hệ thống treo của các hạt rắn trong chất điện phân. Trong electrowinning, còn được gọi là electroextraction, điện cực của kim loại từ ores của họ có thể được biến thành kết tủa rắn. Kim loại electrowon phổ biến là chì, đồng, vàng, bạc, kẽm, nhôm, crom, coban, mangan, và các kim loại đất hiếm và kiềm. Ultrasonication là một phương tiện hiệu quả cho việc lọc các loại thuốc, quá.

Sono-Điện phân thanh lọc chất lỏng

Làm sạch chất lỏng, ví dụ như dung dịch nước như nước thải, bùn hoặc tương tự, bằng cách dẫn đầu dung dịch thông qua điện trường của hai điện cực! Điện phân có thể khử trùng hoặc làm sạch dung dịch nước. Cho ăn dung dịch NaCI cùng với nước thông qua các điện cực hoặc qua các điện cực, tạo ra Cl2 hoặc CIO2, có thể oxy hóa tạp chất và khử trùng nước hoặc dung dịch nước. Nếu nước chứa đủ clorua tự nhiên, không cần bổ sung.
Rung động siêu âm của điện cực có thể nhận được lớp ranh giới giữa điện cực và nước càng mỏng càng tốt. Điều này có thể cải thiện việc chuyển khối lượng bằng nhiều đơn đặt hàng cường độ. Rung động siêu âm và cavitation làm giảm sự hình thành các bong bóng vi mô do phân cực, đáng kể. Việc sử dụng các điện cực siêu âm để điện phân cải thiện quá trình điện phân thanh lọc đáng kể.

Sono-Electrocoagulation (Siêu âm electrocoagulation)

Electrocoagulation là một phương pháp xử lý nước thải để loại bỏ các chất gây ô nhiễm, chẳng hạn như dầu nhũ tương, tổng hydrocacbon dầu mỏ, chất hữu cơ chịu lửa, chất rắn lơ lửng, và kim loại nặng. Ngoài ra, các ion phóng xạ có thể được loại bỏ khỏi để lọc nước. Việc bổ sung ultrasonication electrocoagulation, còn được gọi là sono-electrocoagulation, có tác động tích cực đến nhu cầu oxy hóa học hoặc hiệu quả loại bỏ độ đục. Các quá trình xử lý kết hợp mạ điện đã cho thấy hiệu suất tăng cường đáng kể trong việc loại bỏ các chất ô nhiễm từ nước thải công nghiệp. Sự tích hợp của một bước sản xuất gốc tự do, chẳng hạn như cavitation siêu âm với electrocoagulation cho thấy sức mạnh tổng hợp và cải tiến trong quá trình làm sạch tổng thể. Mục đích của việc sử dụng các hệ thống lai siêu âm-điện phân là để tăng hiệu quả điều trị tổng thể và loại bỏ những bất lợi của quá trình điều trị thông thường. Lai siêu âm-electrocoagulation lò phản ứng đã được chứng minh để bất hoạt Escherichia coli trong nước.

Siêu âm UIP2000hdT (2000 watt, 20kHz) như Sono-Cathode và / hoặc Sono-Anode trong bể

Sono-Electrolytic In-Situ Thế hệ thuốc thử hoặc chất phản ứng

Nhiều quá trình hóa học, chẳng hạn như phản ứng không đồng nhất hoặc xúc tác hưởng lợi từ kích động siêu âm và siêu âm cavitation. Ảnh hưởng của sono-chemical có thể làm tăng tốc độ phản ứng hoặc cải thiện năng suất chuyển đổi.
Ultrasonically kích động điện cực thêm một công cụ mạnh mẽ mới để phản ứng hóa học. Bây giờ bạn có thể kết hợp những lợi ích của sonochemistry với điện phân. Sản xuất hydro, ion hydroxit, hypochlorite và nhiều ion khác hoặc vật liệu trung tính ngay trong lĩnh vực cavitation siêu âm. Các sản phẩm điện phân có thể hoạt động như thuốc thử hoặc là chất phản ứng với phản ứng hóa học.

Sự kết hợp của siêu âm với xung điện trường

Sự kết hợp của xung điện trường (PEF) và siêu âm (Mỹ) có tác động tích cực cho việc khai thác các hợp chất sinh lý, hoạt tính sinh học và cấu trúc hóa học của chất chiết xuất từ. Trong việc khai thác hạnh nhân, điều trị kết hợp (PEF–US) đã sản xuất mức cao nhất của tổng số phenolics, tổng flavonoid, tannin ngưng tụ, nội dung anthocyanin và hoạt động chống oxy hóa. Nó làm giảm sức mạnh và hoạt động chelating kim loại.
Siêu âm (Mỹ) và xung điện trường (PEF) có thể được sử dụng nâng cao hiệu quả quá trình và tỷ lệ sản xuất trong quá trình lên men bằng cách cải thiện chuyển khối lượng và tính thấm tế bào.
Sự kết hợp của điện trường xung và điều trị siêu âm có tác động đến động học làm khô không khí và chất lượng của rau khô, chẳng hạn như cà rốt. Thời gian sấy có thể giảm 20 đến 40%, trong khi vẫn duy trì tính chất bù nước.

Sono-Điện hóa / Điện hóa siêu âm

Thêm ultrasonically tăng cường điện phân để sản xuất chất phản ứng hoặc tiêu thụ các sản phẩm của các phản ứng hóa học để di chuyển cân bằng cuối cùng của phản ứng hóa học hoặc để thay đổi con đường phản ứng hóa học.

Đề nghị thiết lập các điện cực siêu âm

Thiết kế sáng tạo cho ultrasonicators loại đầu dò biến một sonotrode siêu âm tiêu chuẩn thành một điện cực rung ultrasonically. Điều này làm cho siêu âm cho các điện cực dễ tiếp cận hơn, dễ tích hợp hơn và dễ dàng mở rộng đến mức sản xuất. Các thiết kế khác chỉ kích động chất điện ly giữa hai điện cực không bị kích động. Mô hình truyền sóng bóng và siêu âm tạo ra kết quả kém hơn khi so sánh với kích động điện cực trực tiếp. Bạn có thể thêm rung siêu âm vào cực dương hoặc cathodes, tương ứng. Tất nhiên, bạn có thể thay đổi điện áp và cực của các điện cực bất cứ lúc nào. Điện cực Hielscher Ultrasonics rất dễ trang bị thêm cho các thiết lập hiện có.

Niêm phong Sono-Electrolytic Cell và lò phản ứng điện hóa

Một con dấu áp lực chặt chẽ giữa sonotrode siêu âm (điện cực) và một tàu lò phản ứng có sẵn. Do đó, bạn có thể vận hành tế bào điện phân ở ngoài áp suất môi trường xung quanh. Sự kết hợp của siêu âm với áp lực được gọi là mano-sonication. Điều này có thể được quan tâm nếu điện phân tạo ra khí, khi làm việc ở nhiệt độ cao hơn, hoặc khi làm việc với các thành phần chất lỏng dễ bay hơi. Một lò phản ứng điện hóa kín có thể hoạt động ở áp suất trên hoặc dưới áp suất môi trường xung quanh. Con dấu giữa điện cực siêu âm và lò phản ứng có thể được thực hiện dẫn điện hoặc cách điện. Sau này cho phép vận hành các bức tường lò phản ứng như một điện cực thứ hai. Tất nhiên, lò phản ứng có thể có các cổng vào và cổng ra để hoạt động như một lò phản ứng tế bào dòng chảy cho các quá trình liên tục. Hielscher Ultrasonics cung cấp một loạt các lò phản ứng tiêu chuẩn hóa và các tế bào dòng chảy jacketed. Ngoài ra, bạn có thể chọn từ một loạt các bộ điều hợp để phù hợp với Hielscher sonotrodes để lò phản ứng điện hóa của bạn.

Sắp xếp đồng tâm trong lò phản ứng ống

Nếu điện cực kích động ultrasonically là gần một điện cực không kích động thứ hai hoặc gần một bức tường lò phản ứng, sóng siêu âm lan truyền qua chất lỏng và sóng siêu âm sẽ làm việc trên các bề mặt khác là tốt. Một điện cực ultrasonically kích động đó là đồng tâm theo định hướng trong một đường ống hoặc trong một lò phản ứng có thể giữ cho các bức tường bên trong miễn phí từ fouling hoặc từ chất rắn tích lũy.

nhiệt độ

Khi sử dụng hielscher sonotrodes tiêu chuẩn như điện cực, nhiệt độ điện phân có thể từ 0 đến 80 độ C. Sonotrodes cho nhiệt độ điện phân khác trong khoảng từ -273 độ C đến 500 độ C có sẵn theo yêu cầu. Sự kết hợp của siêu âm với nhiệt độ được gọi là nhiệt sonication.

Độ nhớt

Nếu độ nhớt của chất điện phân ức chế chuyển khối lượng, trộn kích động siêu âm trong quá trình điện phân có thể mang lại lợi ích vì nó cải thiện việc chuyển vật liệu đến và đi từ các điện cực.

Sono-Điện phân với dòng điện đập

Dòng điện đập trên các điện cực kích động ultrasonically dẫn đến các sản phẩm khác với dòng điện trực tiếp (DC). Ví dụ, Dòng điện đập có thể làm tăng tỷ lệ ozone với oxy được sản xuất tại cực dương trong quá trình điện phân dung dịch axit nước, ví dụ như pha loãng axit sulphuric. Xung điện phân hiện tại của ethanol tạo ra một aldehyde thay vì chủ yếu là một axit.

Thiết bị điện-Sonication

Hielscher Ultrasonics đã phát triển một nâng cấp sonoelectrochemical đặc biệt cho các đầu dò công nghiệp. Đầu dò nâng cấp hoạt động với hầu hết tất cả các loại sonotrodes Hielscher.

Điện cực siêu âm (Sonotrodes)

Các sonotrodes được cách ly bằng điện từ máy phát siêu âm. Do đó, bạn có thể kết nối sonotrode siêu âm với điện áp, để sonotrode có thể hoạt động như một điện cực. Khoảng cách cách ly điện tiêu chuẩn giữa sonotrodes và tiếp xúc mặt đất là 2,5 mm. Do đó, bạn có thể áp dụng lên đến 2500 volt cho sonotrode. Sonotrodes tiêu chuẩn là rắn và được làm bằng Titanium. Do đó, hầu như không có hạn chế đối với dòng điện cực. Titan cho thấy khả năng chống ăn mòn tốt đối với nhiều chất điện giải kiềm hoặc axit. Các vật liệu sonotrode thay thế, chẳng hạn như nhôm (Al), thép (Fe), thép không gỉ, niken-crom-molypden hoặc niobium là có thể. Hielscher cung cấp sonotrodes anode hy sinh hiệu quả chi phí, ví dụ như làm bằng nhôm hoặc thép.

Máy phát điện siêu âm, cung cấp điện

Các máy phát điện siêu âm không cần bất kỳ sửa đổi và nó sử dụng một ổ cắm điện tiêu chuẩn với mặt đất. Sừng đầu dò và tất cả các bề mặt bên ngoài của đầu dò và máy phát điện được kết nối với mặt đất của ổ cắm điện, tất nhiên. Sonotrode và một nguyên tố giằng là những bộ phận duy nhất được kết nối với điện áp điện cực. Điều này tạo điều kiện cho việc thiết kế các thiết lập. Bạn có thể kết nối sonotrode với dòng điện trực tiếp (DC), đập dòng điện trực tiếp hoặc dòng điện xoay phiên (AC). Điện cực siêu âm có thể được hoạt động như cực dương hoặc cực âm, tương ứng.

Thiết bị sản xuất cho quá trình electro-Sonication

Bạn có thể sử dụng bất kỳ thiết bị siêu âm Hielscher, chẳng hạn như UIP500hdT, UIP1000hdT, UIP1500hdT, UIP2000hdT hoặc UIP4000hdT để cặp vợ chồng lên đến 4000 watt sức mạnh siêu âm cho bất kỳ sonotrode tiêu chuẩn hoặc cascatrode. Cường độ bề mặt siêu âm trên bề mặt sonotrode có thể từ 1 watt đến 100 watt watt mỗi cm vuông. Các hình học sonotrode khác nhau với biên độ từ 1 micron đến 150 micron (đỉnh cao) có sẵn. Tần số siêu âm của 20kHz rất hiệu quả trong việc tạo ra cavitation và âm thanh trực tuyến trong chất điện phân. Thiết bị siêu âm Hielscher có thể hoạt động 24 giờ mỗi ngày, bảy ngày một tuần. Bạn có thể hoạt động liên tục ở công suất đầu ra đầy đủ hoặc pulsate, ví dụ như để làm sạch định kỳ các điện cực. Hielscher Ultrasonics có thể cung cấp các điện cực siêu âm với công suất siêu âm lên đến 16 kilowatts (kích động cơ học) cho mỗi điện cực duy nhất. Hầu như không có giới hạn về năng lượng điện, bạn có thể kết nối với các điện cực.

Một điều nữa: Phun Sono-Tĩnh điện

Hielscher Ultrasonics làm cho thiết bị phun, phun sương, atomizing hoặc aerosolyzing chất lỏng. Sonotrode phun siêu âm có thể cung cấp cho sương mù lỏng hoặc bình xịt một điện tích dương. Điều này kết hợp phun siêu âm với công nghệ phun tĩnh điện, ví dụ như cho các quá trình phủ.