Il sistema anodico si riferisce all'insieme dei dispositivi nel bagno elettroforetico che fungono da elettrodo positivo (anodo), composto principalmente da tre tipi: celle anodiche, telai anodici, e anodi nudi.
Composizione: Piastre/barre anodiche, coperture anodiche, sistema di circolazione e collegamenti elettrici.
Funzioni principali:
- Completa il circuito elettrico e fornisce il campo elettrico.
- Regola i parametri del liquido del bagno.
- Protegge il liquido del bagno dalla contaminazione.
Calcolo dell'area anodica e selezione del tipo di anodo:
L'area anodica non è direttamente correlata alle dimensioni del bagno elettroforetico, ma è correlata all'area catodica (l'oggetto rivestito), tipicamente con un rapporto area catodo-anodo da 4:1 a 6:1.
- Per gli anodi a piastra, l'area di una singola piastra anodica è calcolata come: S = d × h.
- Per gli anodi tubolari, l'area laterale di una singola cella anodica è: S_lato = π × d × h.
Dalla formula e dai diagrammi, è evidente che, occupando lo stesso spazio, l'area anodica di un anodo tubolare è teoricamente π volte (circa 3 volte) quella di un anodo a piastra.
Come scegliere il tipo di anodo?
Le celle anodiche utilizzano tipicamente tubi in acciaio inossidabile senza saldatura da 1,9 pollici (48 mm) di diametro 316 come anodo, con un'area anodica di 0,15 m²/m per unità di lunghezza. Sono dotate di una copertura a membrana a scambio anionico da 2,65 pollici (67 mm) di diametro, con un'area di membrana di 0,21 m²/m per unità di lunghezza. L'anodo può sopportare una densità di corrente di 50 ampere per piede quadrato, con una portata di anolita di 1,12 L/min/m (equivalente a 7,5 L/min/m² per unità di area anodica). Si consiglia di calcolare l'area anodica in base all'area dell'elettrodo del tubo in acciaio inossidabile (area minima). I vantaggi e gli svantaggi sono i seguenti:
Vantaggi:
- Intensità del campo elettrico uniforme e alta densità di corrente.
- Installazione e disposizione controllabili, facili da riposizionare (la regolazione della densità delle celle anodiche consente un migliore controllo della velocità di deposizione del film e del tempo di bagnatura).
- Elevata resistenza meccanica del tubo esterno, resistente ai danni esterni.
- Manutenzione relativamente semplice e sostituzione conveniente durante la produzione continua.
Svantaggi:
- Costo iniziale elevato e investimento significativo.
- Le membrane anodiche hanno requisiti specifici sulla qualità dell'acqua.
Il sistema anodico appropriato deve essere selezionato in base alle condizioni specifiche del sito, ma l'uso di anodi nudi non è raccomandato.
Ispezione e manutenzione del sistema anodico:
- Verificare la presenza di perdite o ostruzioni nella membrana anodica: le perdite causano l'intorbidimento e la decolorazione dell'anolita (corrispondente al colore del liquido del bagno), mentre le ostruzioni riducono la permeabilità della membrana, portando a una distribuzione non uniforme del campo elettrico.
- Ispezionare gli anodi (acciaio inossidabile/piastre) per corrosione o ruggine: la corrosione grave fa scurire l'anolita (tipicamente giallo o marrone-rossastro), con conseguenti significative variazioni dello spessore del film, riduzione del potere di proiezione e difetti come fori.
- Verificare la deformazione o il danneggiamento di tubi/telai e il flusso di circolazione dell'anolita: assicurarsi che non vi siano anomalie nella portata e verificare che tutti i collegamenti del circuito funzionino correttamente.
- Verificare la crescita batterica nel sistema anodico: la crescita batterica fa sviluppare un odore all'anolita, con aggregati batterici che formano materia sospesa che aderisce al sistema, portando a ostruzioni della membrana e riduzione del flusso. Utilizzare perossido di idrogeno o Kathon per la sterilizzazione (con le dovute precauzioni di sicurezza).
- Durante i tempi di inattività della produzione: scaricare l'anolita, riempire con acqua pura per mantenere bagnata la membrana anodica, prevenendo perdite di anolita nel bagno elettroforetico e l'essiccazione o le ostruzioni della membrana.
- Monitoraggio giornaliero: monitorare efficacemente l'aspetto, la conduttività e il pH dell'anolita durante la produzione regolare.
