سیستم آند به مجموعه دستگاه‌هایی در حمام الکتروفورز اشاره دارد که به عنوان الکترود مثبت (آند) عمل می‌کنند و عمدتاً از سه نوع تشکیل شده‌اند: سلول‌های آند, قاب‌های آند, و آندهای بدون پوشش.
ترکیب: صفحات/میله‌های آند، پوشش‌های آند، سیستم گردش و اتصالات برق.
عملکردهای اصلی:
- مدار الکتریکی را تکمیل می‌کند و میدان الکتریکی را فراهم می‌کند.
- پارامترهای مایع حمام را تنظیم می‌کند.
- از مایع حمام در برابر آلودگی محافظت می‌کند.
محاسبه سطح آند و انتخاب نوع آند:
مساحت آند مستقیماً با اندازه حمام الکتروفورز مرتبط نیست، بلکه با مساحت کاتد (شیء پوشش داده شده) همبستگی دارد، معمولاً با نسبت مساحت کاتد به آند 4:1 تا 6:1.
- برای آندهای صفحه‌ای، مساحت یک صفحه آند به صورت زیر محاسبه می‌شود: S = d × h.
- برای آندهای لوله‌ای، مساحت جانبی یک سلول آند به صورت زیر است: S_side = π × d × h.
از فرمول و نمودارها، واضح است که با اشغال فضای یکسان، مساحت آند یک آند لوله‌ای از نظر تئوری π برابر (تقریباً 3 برابر) مساحت یک آند صفحه‌ای است.
چگونه نوع آند را انتخاب کنیم؟
سلول‌های آند معمولاً از لوله‌های فولادی ضد زنگ بدون درز 316 با قطر 1.9 اینچ (48 میلی‌متر) به عنوان آند استفاده می‌کنند که دارای مساحت آند 0.15 متر مربع بر متر طول واحد است. آنها مجهز به پوشش غشای تبادل آنیون با قطر 2.65 اینچ (67 میلی‌متر) هستند که دارای مساحت غشا 0.21 متر مربع بر متر طول واحد است. آند می‌تواند چگالی جریان 50 آمپر در هر فوت مربع را تحمل کند، با سرعت جریان آنولیت 1.12 لیتر در دقیقه بر متر (معادل 7.5 لیتر در دقیقه بر متر مربع بر واحد سطح آند). توصیه می‌شود مساحت آند بر اساس مساحت الکترود لوله فولادی ضد زنگ (حداقل مساحت) محاسبه شود. مزایا و معایب به شرح زیر است:
مزایا:
- میدان الکتریکی یکنواخت و چگالی جریان بالا.
- نصب و چیدمان قابل کنترل، جابجایی آسان (تنظیم تراکم سلول آند امکان کنترل بهتر سرعت رسوب فیلم و زمان خیس شدن را فراهم می‌کند).
- مقاومت مکانیکی بالای لوله بیرونی، مقاوم در برابر آسیب‌های خارجی.
- نگهداری نسبتاً ساده و تعویض راحت در طول تولید مداوم.
معایب:
- هزینه اولیه بالا و سرمایه‌گذاری قابل توجه.
- غشاهای آند دارای الزامات خاصی برای کیفیت آب هستند.
سیستم آند مناسب باید بر اساس شرایط خاص سایت انتخاب شود، اما استفاده از آندهای بدون پوشش توصیه نمی‌شود.
بازرسی و نگهداری سیستم آند:
- بررسی نشتی یا انسداد غشای آند: نشت باعث می‌شود آنولیت کدر و تغییر رنگ دهد (مطابقت با رنگ مایع حمام)، در حالی که انسداد باعث کاهش نفوذپذیری غشا می‌شود و منجر به توزیع میدان الکتریکی ناهموار می‌شود.
- بازرسی آندها (فولاد ضد زنگ/صفحات) برای خوردگی یا زنگ زدگی: خوردگی شدید باعث تیره شدن آنولیت می‌شود (معمولاً زرد یا قهوه‌ای مایل به قرمز)، که منجر به تغییرات قابل توجه در ضخامت فیلم، کاهش قدرت پرتاب و نقص‌هایی مانند سوراخ‌های ریز می‌شود.
- بررسی تغییر شکل یا آسیب به لوله‌ها/قاب‌ها و جریان گردش آنولیت: اطمینان حاصل کنید که هیچ ناهنجاری در سرعت جریان وجود ندارد و تأیید کنید که تمام اتصالات مدار به درستی کار می‌کنند.
- بررسی رشد باکتریایی در سیستم آند: رشد باکتریایی باعث می‌شود آنولیت بو بگیرد، با خوشه‌های باکتریایی که مواد معلق را تشکیل می‌دهند و به سیستم می‌چسبند و منجر به انسداد غشا و کاهش جریان می‌شوند. از پراکسید هیدروژن یا Kathon برای استریل کردن استفاده کنید (با احتیاط‌های ایمنی مناسب).
- در طول توقف تولید: آنولیت را تخلیه کنید، با آب خالص پر کنید تا غشای آند مرطوب بماند، از نشت آنولیت به داخل حمام الکتروفورز و خشک شدن یا انسداد غشا جلوگیری کنید.
- نظارت روزانه: به طور موثر ظاهر، هدایت و pH آنولیت را در طول تولید منظم نظارت کنید.
