System anodowy odnosi się do zestawu urządzeń w kąpieli elektroforetycznej, które służą jako elektroda dodatnia (anoda), składający się głównie z trzech typów: cele anodowe, ramy anodowe, oraz gołe anody.
Skład: Płyty/pręty anodowe, osłony anodowe, system cyrkulacji i połączenia zasilania.
Główne funkcje:
- Zamyka obwód elektryczny i zapewnia pole elektryczne.
- Dostosowuje parametry cieczy kąpielowej.
- Chroni ciecz kąpielową przed zanieczyszczeniami.
Obliczanie powierzchni anodowej i dobór typu anody:
Powierzchnia anodowa nie jest bezpośrednio związana z rozmiarem kąpieli elektroforetycznej, ale koreluje z powierzchnią katodową (powlekanym przedmiotem), zazwyczaj w stosunku powierzchni katody do anody od 4:1 do 6:1.
- Dla anod płytowych powierzchnia pojedynczej płyty anodowej obliczana jest jako: S = d × h.
- Dla anod rurowych powierzchnia boczna pojedynczej celi anodowej wynosi: S_bok = π × d × h.
Z wzoru i diagramów wynika, że zajmując tę samą przestrzeń, powierzchnia anodowa anody rurowej jest teoretycznie π razy (około 3 razy) większa niż anody płytowej.
Jak wybrać typ anody?
Cele anodowe zazwyczaj wykorzystują rury ze stali nierdzewnej 316 bez szwu o średnicy 1,9 cala (48 mm) jako anodę, o powierzchni anodowej 0,15 m²/m na jednostkę długości. Są one wyposażone w osłonę z membrany do wymiany anionów o średnicy 2,65 cala (67 mm), o powierzchni membrany 0,21 m²/m na jednostkę długości. Anoda może wytrzymać gęstość prądu 50 amperów na stopę kwadratową, z natężeniem przepływu elektrolitu anodowego 1,12 l/min/m (co odpowiada 7,5 l/min/m² na jednostkę powierzchni anodowej). Zaleca się obliczanie powierzchni anodowej na podstawie powierzchni elektrody rury ze stali nierdzewnej (powierzchnia minimalna). Zalety i wady są następujące:
Zalety:
- Jednolita siła pola elektrycznego i wysoka gęstość prądu.
- Kontrolowana instalacja i rozmieszczenie, łatwe do przenoszenia (dostosowanie gęstości cel anodowych pozwala na lepszą kontrolę szybkości osadzania filmu i czasu zwilżania).
- Wysoka wytrzymałość mechaniczna rury zewnętrznej, odporna na uszkodzenia zewnętrzne.
- Stosunkowo prosta konserwacja i wygodna wymiana podczas ciągłej produkcji.
Wady:
- Wysoki koszt początkowy i znaczna inwestycja.
- Membrany anodowe mają specyficzne wymagania dotyczące jakości wody.
Odpowiedni system anodowy powinien być dobierany w oparciu o warunki specyficzne dla danego miejsca, ale nie zaleca się stosowania gołych anod.
Kontrola i konserwacja systemu anodowego:
- Sprawdzić, czy nie ma wycieków lub zatorów w membranie anodowej: Wycieki powodują zmętnienie i przebarwienie elektrolitu anodowego (odpowiadające kolorowi cieczy kąpielowej), podczas gdy zatory zmniejszają przepuszczalność membrany, prowadząc do nierównomiernego rozkładu pola elektrycznego.
- Sprawdzić anody (stal nierdzewna/płyty) pod kątem korozji lub rdzy: Poważna korozja powoduje ciemnienie elektrolitu anodowego (zazwyczaj żółty lub czerwonobrązowy), co skutkuje znacznymi zmianami grubości filmu, zmniejszoną siłą wyrzutu i defektami, takimi jak dziurki.
- Sprawdzić deformacje lub uszkodzenia rur/ram i przepływ cyrkulacji elektrolitu anodowego: Upewnić się, że nie ma nieprawidłowości w natężeniu przepływu i sprawdzić, czy wszystkie połączenia obwodu działają prawidłowo.
- Sprawdzić obecność bakterii w systemie anodowym: Rozwój bakterii powoduje, że elektrolit anodowy nabiera zapachu, a skupiska bakterii tworzą zawiesinę, która przylega do systemu, prowadząc do zatorów w membranie i zmniejszonego przepływu. Używać nadtlenku wodoru lub Kathonu do sterylizacji (z zachowaniem odpowiednich środków ostrożności).
- Podczas przestoju w produkcji: Spuścić elektrolit anodowy, napełnić czystą wodą, aby membrana anodowa pozostała wilgotna, zapobiegając wyciekowi elektrolitu anodowego do kąpieli elektroforetycznej oraz wysychaniu lub zatorom membrany.
- Codzienne monitorowanie: Skutecznie monitorować wygląd, przewodność i pH elektrolitu anodowego podczas regularnej produkcji.
