Σύστημα ανόδου ηλεκτροφόρησης

Το σύστημα ανόδου ηλεκτροφόρησης είναι ένα απαραίτητο βασικό συστατικό της διαδικασίας επικάλυψης με ηλεκτροφόρηση. Η κύρια λειτουργία του είναι να λειτουργεί ως άνοδος στο κύκλωμα ηλεκτροφόρησης, να ολοκληρώνει την ηλεκτρική αλυσίδα και να διατηρεί τη χημική ισορροπία του διαλύματος στη δεξαμενή ηλεκτροφόρησης (ιδιαίτερα ουδετεροποιώντας τα περιττά ιόντα οξέος που παράγονται από την αντίδραση ηλεκτραπόθεσης στο διάλυμα της δεξαμενής).

Σύστημα ανόδου ηλεκτροφόρησης

Στην καθοδική επικάλυψη με ηλεκτροφόρηση (την πλέον διαδεδομένη μορφή σήμερα):

1. Το τεμάχιο είναι η κάθοδος: τα θετικά φορτισμένα σωματίδια ρητίνης βαφής μετακινούνται προς την κάθοδο (τεμάχιο) υπό την επίδραση ηλεκτρικού πεδίου και αποτίθενται και σκληραίνουν στην επιφάνειά του, σχηματίζοντας ένα φιλμ βαφής.

2. Ηλεκτροχημικές αντιδράσεις: Η κύρια αντίδραση που συμβαίνει στην κάθοδο (τεμάχιο) είναι η ηλεκτρόλυση του νερού, με αποτέλεσμα την παραγωγή υδρογόνου και ιόντων υδροξειδίου.

3. Υπερβολική παραγωγή οξέος: Τα σωματίδια ρητίνης στο επίχρισμα περιέχουν συνήθως καρβοξυλικές ομάδες. Κατά την απόθεση στην κάθοδο (το τεμάχιο), για να διατηρηθεί η ισορροπία φορτίου, τα σωματίδια ρητίνης πρέπει να συνδεθούν με θετικά φορτισμένους ουδετεροποιητές αμίνης (όπως οργανικές αμίνες). Αφού η ρητίνη αποτεθεί στο τεμάχιο, αυτοί οι ουδετεροποιητές αμίνης (θετικά φορτισμένα κατιόντα) απελευθερώνονται πίσω στο διάλυμα λουτρού. Αυτές οι ελεύθερες αμίνες αντιδρούν με το νερό στο διάλυμα λουτρού για να σχηματίσουν ιόντα αμμωνίου και υδροξειδίου, προκαλώντας αύξηση του pH του διαλύματος λουτρού. Πιο σημαντικό, τα καρβοξυλικά ιόντα (αρνητικά φορτισμένα ανιόντα) που είναι ενσωματωμένα στη ρητίνη «μένουν πίσω» στο διάλυμα λουτρού κατά τη διαδικασία απόθεσης.

4. Διατήρηση ισορροπίας: Αν δεν ελεγχθεί, τα αρνητικά φορτισμένα ανιόντα οξέος (όπως τα ανιόντα οξικού, τα ανιόντα μορφικού, κ.λπ.) στο διάλυμα λουτρού θα συνεχίσουν να συσσωρεύονται, με αποτέλεσμα:
Μη φυσιολογική αύξηση της αγωγιμότητας: Επηρεάζει τη διείσδυση και την ποιότητα του επιχρίσματος.
ανισορροπία pH: Επηρεάζει τη σταθερότητα και τη διαλυτότητα των σωματιδίων ρητίνης.
Επιδείνωση της απόδοσης επικάλυψης: Πιθανή πρόκληση προβλημάτων όπως τρύπες, τραχύτητα και κακή ροή.
Καταστροφή της σταθερότητας του λουτρού: Σε σοβαρές περιπτώσεις, αυτό μπορεί να προκαλέσει κατακάθιση και ίζημα της ρητίνης.

Ένα τυπικό ηλεκτροφορητικό ανοδικό σύστημα αποτελείται κυρίως από τα ακόλουθα εξαρτήματα:

1. Άνοδος:
1.1 Υλικό: Κατασκευάζεται συνήθως από αδρανή υλικά ανθεκτικά στη διάβρωση και υψηλής αγωγιμότητας, όπως ανοξείδωτο χάλυβα (ο 316L είναι συνηθισμένος) ή τιτάνιο (πιο ανθεκτικό στη διάβρωση, μεγαλύτερη διάρκεια ζωής, αλλά υψηλότερο κόστος). Οι άνοδοι τιτανίου είναι μερικές φορές επικαλυμμένες με ένα στρώμα οξειδίων πολύτιμων μετάλλων (όπως οξείδιο ιριδίου-τανταλίου) για περαιτέρω βελτίωση της αγωγιμότητας και της αντοχής.
1.2 Σχήμα: Οι συνηθέστεροι τύποι περιλαμβάνουν ανόδους σχήματος πλάκας και σωληνοειδείς (ή κουτιού) ανόδους. Οι σωληνοειδείς/κουτιού μορφής ανόδοι χρησιμοποιούνται συχνότερα επειδή μπορούν να φιλοξενήσουν εσωτερικά το διάλυμα της ανόδου.
1.3 Λειτουργία: Συνδέεται απευθείας στο θετικό τερματικό (+) της πηγής τροφοδοσίας, λειτουργώντας ως μέρος του κυκλώματος ρεύματος, όπου στην επιφάνεια της ανόδου πραγματοποιούνται αντιδράσεις οξείδωσης.

2. Κελί Ανόδου/Θάλαμος Ανόδου:
2.1 Δομή: Πρόκειται για έναν θάλαμο που περιβάλλει την άνοδο, ο οποίος κατασκευάζεται συνήθως από χημικά ανθεκτικά μονωτικά υλικά όπως PVC ή PP. Η άνοδος είναι πλήρως σφραγισμένη μέσα στο κάλυμμα αυτό.
Βασικά Εξαρτήματα: Το βασικό εξάρτημα του καλύμματος της ανόδου είναι η επιλεκτική διαπερατή μεμβράνη ιόντων (Επιλεκτική Μεμβράνη Ιόντων).
2.2 Υλικό: Συνήθως μια μεμβράνη ανταλλαγής κατιόντων.
2.3 Λειτουργία: Αυτή η μεμβράνη επιτρέπει στα θετικά φορτισμένα ιόντα (όπως H⁺ και ιόντα αμμωνίου NH₄⁺) να περνούν, ενώ εμποδίζει τα αρνητικά φορτισμένα ιόντα (όπως σωματίδια ρητίνης βαφής, σωματίδια χρωστικής και ιόντα αιθικού οξέος CH₃COO⁻) και μεγαλύτερα μόρια. Αυτό διασφαλίζει ότι μόνο τα κατιόντα που απαιτούν εξουδετέρωση εισέρχονται στη θάλαμο της ανόδου για να συμμετάσχουν στην αντίδραση, προστατεύοντας παράλληλα την άνοδο από μόλυνση από βαφή και αποτρέποντας την απόθεση βαφής στην άνοδο.
2.4 Εσωτερικό υγρό: Το κάλυμμα της ανόδου γεμίζεται με ηλεκτρολύτη (συνήθως διήθημα υπέρφιλτρου UF Permeate ή αποϊονισμένο νερό, μερικές φορές με μικρή ποσότητα οξέος για διατήρηση της αγωγιμότητας). Αυτό είναι φυσικά απομονωμένο από το εξωτερικό διάλυμα της δεξαμενής.

Σύστημα ανόδου ηλεκτροφόρησης

1. Συστατικά

Περιλαμβάνει αντλία κυκλοφορίας, σωληνώσεις, μετρητή ροής, δεξαμενή αποθήκευσης (αν ισχύει), μετρητή αγωγιμότητας, μετρητή pH (αν ισχύει) και εναλλάκτη θερμότητας (αν απαιτείται έλεγχος θερμοκρασίας).

2. Λειτουργίες

2.1 Κυκλοφορία
Αντλεί συνεχώς το ανόδιο υγρό στο θάλαμο της ανόδου, το οποίο ρέει πάνω από την επιφάνεια της ανόδου και στη συνέχεια ανακυκλώνεται πίσω στο σύστημα.

2.2 Αγωγιμότητα
Παρέχει ένα αγώγιμο μέσο για να διασφαλιστεί ότι το ηλεκτρικό ρεύμα μπορεί να διέλθει μέσω του ανόδιου υγρού προς την άνοδο.

2.3 Απομάκρυνση Προϊόντων Αντίδρασης
Απομακρύνει τα οξέα και τα αέρια (κυρίως οξυγόνο) που παράγονται στην επιφάνεια της ανόδου από τον θάλαμο της ανόδου.

2.4 Έλεγχος Συγκέντρωσης
Παρακολουθεί την αγωγιμότητα του διαλύματος της ανόδου (η οποία αντανακλά τη συγκέντρωση οξέος). Όταν η αγωγιμότητα είναι πολύ υψηλή, μέρος του διαλύματος με υψηλή περιεκτικότητα σε οξύ αποβάλλεται και αντικαθίσταται με φρέσκο υγρό υπέρ-διηθήσεως ή αποιονισμένο νερό, ώστε να διατηρηθεί η κατάλληλη συγκέντρωση και αγωγιμότητα.

3. Σύνδεση Ρεύματος

3.1 Συνδέστε το θετικό πόλο (+) της πηγής συνεχούς ρεύματος σε κάθε άνοδο μέσω ράβδων διανομής ή καλωδίων.
3.2 Διασφαλίστε ότι όλες οι ηλεκτρικές συνδέσεις είναι στιβαρές, αγώγιμες και κατάλληλα μονωμένες.

4. Σύστημα ελέγχου αγωγιμότητας / συγκέντρωσης

4.1 Παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο της αγωγιμότητας του διαλύματος της ανόδου με χρήση αισθητήρα αγωγιμότητας σε σύνδεση.
4.2 Αυτόματος έλεγχος αποχέτευσης και αναπλήρωσης βάσει προκαθορισμένων ορίων αγωγιμότητας, για διατήρηση σταθερής λειτουργίας του συστήματος.

5. Διατάξεις ασφαλείας και προστασίας

5.1 Προστασία γείωσης: Εξασφαλίζει τη συνολική ασφάλεια του συστήματος.
5.2 Προστασία από διαρροή: Αποτρέπει ηλεκτρικούς κινδύνους.
5.3 Έλεγχος στάθμης υγρού: Αποτρέπει τη λειτουργία χωρίς νερό της κάλυψης της ανόδου και προστατεύει τις μεμβράνες και τις ανόδους.
5.4 Παρακολούθηση Ροής & Συναγερμός: Εξασφαλίζει κανονική κυκλοφορία και έγκαιρο εντοπισμό βλάβης.

Σύστημα ανόδου ηλεκτροφόρησης

Τα συστήματα ηλεκτρόλυσης με ανοδική διέγερση χρησιμοποιούνται ευρέως σε βιομηχανίες που εφαρμόζουν διεργασίες επικάλυψης με καθοδική ηλεκτρόλυση, ιδιαίτερα στους ακόλουθους τομείς:

1. Βιομηχανία οχημάτων: Αμάξωμα, πλαίσιο και πρώτη επίστρωση για εξαρτήματα.

2. Βιομηχανία οικιακών συσκευών: Ψυγεία, πλυντήρια, κλιματιστικά και άλλα περιβλήματα.

3. Είδη υγιεινής και δομικά υλικά: Προφίλ αλουμινίου, χαλυβδένια έπιπλα, εξαρτήματα πόρτων και παραθύρων, κ.λπ.

4. Γεωργικά και κατασκευαστικά μηχανήματα