Електролизата е химично и физично явление на разлагането на веществата на компоненти чрез електрически ток, което се използва широко за промишлени цели. Въз основа на тази реакция се произвеждат агрегати за производство например на хлор или цветни метали.

Постоянното покачване на цените на енергийните ресурси направи електролизните инсталации за битови нужди популярни. Какви са тези структури и как да ги направите у дома?

Обща информация за електролизера

Електролизна инсталация е устройство за електролиза, което изисква външен източник на енергия, структурно се състои от няколко електрода, които се поставят в контейнер, пълен с електролит. Този тип инсталация може също да се нарече устройство за разделяне на вода.

В такива единици основният технически параметъре производителност, което означава обемът водород, произведен на час и се измерва в m³/h. Стационарните агрегати носят този параметър в името на модела, например мембранният блок SEU-40 произвежда 40 кубични метра на час. m водород.

Други характеристики на такива устройства зависят изцяло от предназначението и вида на инсталацията. Например, когато се извършва електролиза на вода, ефективността на устройството зависи от следните параметри:

1. Нивото на най-ниския електроден потенциал (напрежение). За нормална работа на устройството тази характеристика трябва да бъде в диапазона 1,8-2 V на плоча. Ако източникът на захранване има напрежение 14 V, тогава има смисъл да се раздели капацитетът на електролизера с електролитния разтвор на листа в 7 клетки. Такава инсталация се нарича сух електролизатор. По-ниска стойност няма да започне електролиза, а по-висока стойност ще увеличи значително потреблението на енергия;

1. Колкото по-малко е разстоянието между компонентите на плочата, толкова по-ниско ще бъде съпротивлението, което при преминаване на голям ток ще доведе до увеличаване на производството на газообразно вещество;
2. Площта на повърхността на плочите влияе пряко върху производителността;
3. Топлинен баланс и степен на електролитна концентрация;
4. Материал на електродните елементи. Златото е скъпо, но идеален материалза използване в електролизатори. Поради високата си цена често се използва неръждаема стомана.

важно!В конструкции от различен тип стойностите ще имат различни параметри.

Инсталациите за електролиза на вода могат да се използват и за цели като дезинфекция, пречистване и оценка на качеството на водата.

Принцип на действие и видове електролизери

Най-простото устройство има електролизери, които разделят водата на кислород и водород. Те се състоят от контейнер с електролит, в който са поставени електроди, свързани към източник на енергия.

Принципът на работа на електролизната инсталация е, че електрическият ток, който преминава през електролита, има напрежение, достатъчно за разлагане на водата на молекули. Резултатът от процеса е, че анодът произвежда една част кислород, а катодът произвежда две части водород.

Видове електролизери

Устройствата за разделяне на вода се предлагат в следните видове:

1. Суха;
2. Тече през;
3. Мембрана;
4. диафрагма;
5. Алкална.

Сух тип

Такива електролизатори имат най-много прост дизайн(снимката по-горе). Те имат присъща характеристика, която е, че манипулирането на броя на клетките прави възможно захранването на устройството от източник с всякакво напрежение.

Тип поток

Тези инсталации имат в конструкцията си вана, напълно пълна с електролит с електродни елементи и резервоар.

Принципът на работа на инсталацията за поточна електролиза е както следва (от снимката по-горе):

• по време на електролиза електролитът заедно с газа се изстисква през тръба "B" в резервоар "D";
• в контейнер "D" протича процесът на отделяне на газ от електролита;
• газът излиза през клапан “C”;
• разтворът на електролита се връща през тръба „Е” към баня „А”.

Интересно да се знае.Този принцип на работа е конфигуриран в някои заваръчни машини– изгарянето на отделения газ позволява заваряването на елементите.

Мембранен тип

Мембранният тип електролизна инсталация има подобен дизайн на други електролизери, но електролитът действа като твърдоНа на полимерна основа, която се нарича мембрана.

Мембраната в такива агрегати има двойна цел - пренос на йони и протони, разделяне на електроди и продукти от електролиза.

Тип диафрагма

Когато едно вещество не може да проникне и да повлияе на друго, се използва пореста диафрагма, която може да бъде изработена от стъкло, полимерни влакна, керамика или азбестов материал.

Алкален тип

Електролиза не може да настъпи в дестилирана вода. В такива случаи е необходимо да се използват катализатори, които са алкални разтвори с висока концентрация. Съответно по-голямата част от устройствата за електролиза могат да се нарекат алкални.

важно!Струва си да се отбележи, че използването на сол като катализатор е вредно, тъй като при реакцията се отделя хлорен газ. Идеален катализатор би бил натриевият хидроксид, който не корозира железните електроди и не допринася за отделянето на вредни вещества.

Самостоятелно производство на електролизер

Всеки може да направи електролизер със собствените си ръце. За процеса на сглобяване на най-простия дизайн ще са необходими следните материали:

• лист от неръждаема стомана ( идеални варианти– чужд AISI 316L или местен 03Х16Н15М3);
• болтове M6x150;
• шайби и гайки;
• прозрачна тръба - можете да използвате водно ниво, което се използва за строителни цели;
• няколко фитинга тип рибена кост с външен диаметър 8 mm;
• пластмасов контейнер с обем 1,5 л;
• малък филтър течаща водафилтър, например филтър за перални машини;
• възвратен клапан за вода.

Процес на изграждане

Сглобете електролизера със собствените си ръце съгласно следните инструкции:

1. Първата стъпка е да маркирате и допълнително да нарежете листа от неръждаема стомана на равни квадрати. Рязането може да се извърши под ъгъл мелничка(Български). Един от ъглите в такива квадрати трябва да бъде изрязан под ъгъл, за да се закрепят правилно плочите;
2. След това ще трябва да пробиете дупка за болта от страната на плочата, противоположна на ъгловия срез;
3. Свързването на плочите трябва да се извършва една по една: една плоча на "+", следващата на "-" и т.н.;
4. Между различно заредените плочи трябва да има изолатор, който действа като тръба от нивото на водата. Трябва да се нареже на колелца, които да се разрежат по дължина, за да се получат ленти с дебелина 1 мм. Това разстояние между плочите е достатъчно за ефективно отделяне на газ по време на електролиза;
5. Плочите се закрепват заедно с помощта на шайби по следния начин: върху болта се поставя шайба, след това плоча, след това три шайби, след това плоча и т.н. Положително заредените плочи са подредени като огледални изображения на отрицателно заредените листове. Това ви позволява да предотвратите докосването на нарязаните ръбове с електродите;

1. Когато сглобявате плочите, трябва незабавно да ги изолирате и да затегнете гайките;
2. Освен това всяка плоча трябва да бъде опръстенена, за да се гарантира, че няма късо съединение;
3. След това целият комплект трябва да се постави в пластмасова кутия;
4. След това трябва да маркирате местата, където болтовете докосват стените на контейнера, където пробивате две дупки. Ако болтовете не пасват в контейнера, те трябва да бъдат подрязани с ножовка;
5. След това болтовете се затягат с гайки и шайби за уплътняване на конструкцията;

1. След тези манипулации ще трябва да направите дупки в капака на контейнера и да поставите фитинги в тях. Стегнатост в в такъв случайможе да се постигне чрез запечатване на шевовете с уплътнители на основата на силикон;
2. Защитният клапан и филтърът в конструкцията са разположени на изхода на газа и служат като средство за контролиране на прекомерното му натрупване, което може да доведе до катастрофални последици;
3. Електролизната инсталация е сглобена.

Последният етап е тестване, което се извършва, както следва:

• пълнене на контейнера с вода до нивото на монтажните болтове;
• свързване на захранване към устройството;
• свързване на тръба към фитинга, противоположният край на която се спуска във водата.

Ако се подаде слаб ток към инсталацията, отделянето на газ през тръбата ще бъде почти незабележимо, но може да се наблюдава вътре в електролизера. Повишаване електричествоЧрез добавяне на алкален катализатор към водата можете значително да увеличите добива на газообразното вещество.

Произведеният електролизер може да действа интегрална частмного устройства, като например водородна горелка.

Познавайки видовете, основните характеристики, структурата и принципа на работа на електролизните инсталации, можете да извършите правилния монтаж домашен дизайнкоето ще бъде незаменим помощникв различни ежедневни ситуации: от заваряване и спестяване на разход на гориво на автомобила до работа на отоплителни системи.

Видео

Електролиза- Това е разделяне или пречистване на вещества под въздействието на електрически ток. Това е окислително-редукционен процес, на един от електродите - анода - протича процес на окисление - той се разрушава, а на катода - редукционен процес - към него се привличат положителни йони - катиони. По време на електролиза преминава електролитна дисоциация- разпадане на електролита (проводящо вещество) на положително и отрицателно заредени йони (разграничават се няколко степени на дисоциация, когато токът е включен, електроните се движат от анода към катода, докато разтворът на електролита може да се изчерпи (ако е). участва в процеса), трябва постоянно да се попълва. Окислителният анод може също да се разтвори в електролитен разтвор - тогава неговите частици придобиват положителен заряди се привличат към катода.

Анодът е положително зареден електрод - върху него се получава окисление
Катодът е отрицателно зареден електрод - върху него се получава редукция
Въз основа на принципа, че за разлика от таксите привличат, заедно с това идваразделяне или пречистване на вещество.

Материалът на електродите може да бъде различен в зависимост от протичащия процес. Масата на веществото, което се получава при електрохимично взаимодействие, се определя от законите на Фарадей и зависи от заряда (произведението на силата на тока и времето, през което токът протича), също зависи от концентрацията на електролита и активността на материалите от които са направени електродите.Анодите могат да бъдат инертни - неразтворими, не реагират и активни - самите те участват във взаимодействието (използват се много по-рядко).

За производството на аноди се използват графит, въглеродно-графитни материали, платина и нейните сплави, олово и нейните сплави и оксиди на някои метали; Използват се титанови аноди с активно покритие от смес от рутениеви и титанови оксиди, както и платина и нейните сплави.

Неразтворимите аноди са състави на основата на тантал и титан, специални разновидности на графит, оловен диоксид, магнетит. За катоди обикновено се използва стомана.

За процеса могат да се използват следните видове електролити: водни разтвори на соли, киселини, основи; неводни разтвори в органични и неорганични разтворители; разтопени соли; твърди електролити. Електролитите се предлагат в различна степен на концентрация.

В зависимост от целите на електролитните реакции се използват различни комбинации от видове аноди и катоди: хоризонтални с течен живачен катод, с вертикални катоди и филтрираща диафрагма, с хоризонтална диафрагма, с поточен електролит, с подвижни електроди, с насипни. електроди и др. Повечето процеси са склонни да използват продукти, произведени както на анода, така и на катода, но обикновено един от продуктите е по-малко ценен.

Електролизата се използва широко в промишлеността, използва се и в медицината и националната икономика.

Основни приложения на електролизата:

• Пречистване на вода за използване в националната икономика,
• Почистване Отпадъчни водиизползвана вода от химическо производство.

За получаване на вещества и метали без примеси:

• Металургия, хидрометалургия - за производство на алуминий и много други метали - алуминий от стопилката на алуминиев оксид в криолита, магнезият се получава чрез електролиза (от доломит и морска вода), натрий (от каменна сол), литий, берилий, калций (от калциев хлорид), алкални и редкоземни метали.
• В химическата промишленост електролизата произвежда такива важни продукти като хлорати и перхлорати, персулфатна киселина и персулфати, калиев перманганат,
• Електролитно разделяне на метал - електроекстракция. Рудата или концентратът се превръща в разтвор с помощта на определени реагенти, който след пречистване се изпраща за електролиза. Така се получават цинк, мед и кадмий.
• Електролитно рафиниране. Разтворимите аноди са направени от метал; примесите, съдържащи се в грубия метал на анода, изпадат под формата на анодна утайка (мед, никел, калай, олово, сребро, злато) по време на електролиза и чист металосвободен на катода.
• В галванопластиката - галванопластика - получаване на покрития върху метали, които подобряват тяхната производителност или декоративни свойстваи галванопластика - получаване на точни метални копия на всякакви предмети;
• За получаване на оксидни защитни филми върху метали (анодиране); електрохимичната обработка се използва и за полиране на повърхността на продуктите и боядисване на метали,
• Има електрохимично заточване на режещи инструменти, електрополиране, електрофрезоване,
• Електролизата намира широко приложение и в радиотехниката.

Има електролиза на водни разтвори и разтопени среди, както и производство на самите електрохимични източници на ток - батерии, галванични клетки, акумулатори, чиято функционалност се възстановява чрез преминаване на ток в посока, обратна на тази, в която токът е протекъл при разреждане .

Основни видове електролизни инсталации:

• Инсталации за производство и рафиниране на алуминий;
• Електролизни инсталации за производство на черни метали;
• Електролизери за производство на никел-кобалт;
• Инсталации за електролиза на магнезий;

• Инсталации за електролиза (рафиниране) на мед;
• Инсталации за нанасяне на галванични покрития;
• Електролизни инсталации за производство на хлор;

• Електролизери за дезинфекция на вода.
• Електролизери произвеждащи водород за АЕЦ... и т.н.

Кислородът е страничен продукт от много редокс реакции.

По време на електролиза силата на тока, неговата честота и напрежение, дори полярността се регулират, тези параметри контролират скоростта и посоката на процесите. Реакцията на електролиза винаги се провежда при DC, тъй като постоянството на полюсите е много важно тук. В много редки случаи, когато полярността не е значима, се използва променлив ток (например по време на електролиза на газове).

Съвременните алуминиеви електролизатори, базирани на дизайна на катодното устройство, са разделени на

• Електролизери с и без дъно,
• С набивно и блоково огнище;
• според метода на захранване с ток: с едностранна и двустранна шинна верига;
• чрез метод за улавяне на газ: електролизери отворен тип, със звънчево газово засмукване и покрит тип.

Към незадоволителните свойства на всички съществуващи структуриАлуминиевите електролизатори включват недостатъчно висок коефициент на използване на енергията, кратък експлоатационен живот и недостатъчна ефективност при събиране на отпадъчни газове. По-нататъшно подобрениеПроектирането на електролизерите трябва да следва пътя на увеличаване на единичния капацитет, механизация и автоматизация на всички операции по поддръжката, пълно улавяне на всички отпадъчни газове с последващо регенериране на техните ценни компоненти.

Инсталациите за промишлена електролиза имат много видове дизайн, основните от които са мембранни и диафрагмени. Има също сухи, мокри и поточни електролизни инсталации. IN общ изглединсталацията е затворена система, съдържаща електроди, поставени в електролитен състав, към който се подава електрически ток с определени характеристики. Електролизните клетки могат да бъдат комбинирани в батерия. Има и биполярни електролизери - при които всеки електрод, с изключение на външните, работи от едната страна като анод, от другата страна като катод.

Това оборудване работи при различно налягане, в зависимост от вида на реакцията. За получаване на някои вещества - например при получаване на газове, регулиране на налягането или специални условия. Също така трябва да наблюдавате налягането на газовете, които са страничен продукт от електролитни реакции. Електролизните инсталации, които се използват за производство на водород и кислород в електроцентралите, работят при свръхналягане до 10 kgf/cm2 (1 MPa).
Инсталациите се различават и по своята производителност.

Някои от тях използват линейни електрически механизми. Например, те се използват за преместване на електроди, регулиране на нивата на електролита, преместване на резервоари, електролитни вани и др. Един пример за такъв дизайн е показан на чертежа.

Всички електролизни инсталации трябва да бъдат заземени. За да работи голям промишлен електролизатор, е необходим токоизправител или преобразувателна подстанция за преобразуване променлив токдо постоянно. Стационарно локално осветление в електролизни цехове (сгради, халета) обикновено не се изисква. Изключение - основно индустриални помещенияелектролизни инсталации за производство на хлор.

Технологиите за промишлена електролиза са разделени на няколко вида:

• PFPB - технология за електролиза, използваща изпечени аноди и точкови захранващи устройства
• CWPB - електролиза с използване на изпечени аноди и централен щанцоващ лъч
• SWPB - периферна обработка на електролизери с изпечени аноди
• VSS - технология на Soderberg с топ захранване
• HSS - технология на Soderberg със странично захранване с ток

Най-големият обем специфични емисии от електролизерите идва от процесите на електролиза, които се основават на технологията на Soderberg. Тази технология е най-разпространена в заводите за топене на алуминий в Русия и Китай. Обемът на специфичните емисии от такива електролизатори е значително по-висок в сравнение с други технологии. Количеството емисии на флуоровъглерод се намалява, наред с други неща, чрез изследване на технологичните параметри на анодния ефект, чието намаляване също влияе върху количеството на емисиите.

Модели на промишлени електролизери

Въглеродните аноди (а графитът е алтоп на въглерода) имат значителен недостатък - по време на реакцията те се отделят в атмосферата въглероден двуокис, като по този начин го замърсява. В момента технологията с инертен анод е особено актуална; известен производителалуминий Същността му е, че се използва нереактивен анод без въглерод и не въглероден диоксид, а чист кислород се отделя в атмосферата като страничен продукт.

Тази технология значително повишава екологичността на производството, но все още е на етап тестване.

Въпреки голямото разнообразие от електролити, електроди и електролизатори, има често срещани проблеми при техническата електролиза. Те включват пренос на заряди, топлина, маса и разпределение на електрически полета. За да се ускори процесът на прехвърляне, препоръчително е да се увеличи скоростта на всички потоци и да се използва принудителна конвекция. Електродните процеси могат да се контролират чрез измерване на ограничаващи токове.

Използвайки принципа на производство на водород чрез електролиза на водно-алкален разтвор, реших да направя просто и компактно устройство, удобно за работа с малки части при запояване с твърди припои. Благодарение на малките външни размери на електролизера има място за него на малка работна маса, а използването на стандартен токоизправител за презареждане на батерии като електролитно устройство улеснява изработката на инсталацията и прави работата с нея безопасна.

Сравнително малката, но достатъчна производителност на устройството направи възможно изключително опростяване на дизайна на водния затвор и гарантиране на безопасността при пожар и експлозия.

Устройство за електролизатор

Между две платки, свързани с четири щифта, има батерия от стоманени електродни пластини, разделени от гумени пръстени. Вътрешната кухина на батерията е наполовина пълна с воден разтвор на KOH или NaOH. Постоянно напрежение, приложено към плочите, причинява електролиза на водата и освобождаване на водород и кислород.

Тази смес се изхвърля през поливинилхлоридна тръба, поставена на фитинг в междинен контейнер, а от него във воден затвор, който е направен от две празни кутии за пълнене газови запалки(можете да използвате кутии от завода Severny Press в Ленинград). Газът, преминал през поставената там смес от вода и ацетон в съотношение 1:1, има необходимия за горене състав и, отклонен от друга тръба в дюзата - игла от медицинска спринцовка, гори на изхода си с температура около 1800. °C.

Ориз. 1. Водна горелка.

За платките на електролизера използвах дебел плексиглас с дебелина 25 мм. Този материал е лесен за обработка, химически устойчив на действието на електролита и ви позволява визуално да контролирате нивото му, така че, ако е необходимо, да добавите дестилирана вода през отвора за пълнене.

Плочите могат да бъдат направени от ламарина (неръждаема стомана, никел, декапирано или трансформаторно желязо) с дебелина 0,6-0,8 mm. За по-лесно сглобяване в плочите се притискат кръгли вдлъбнатини за гумените уплътнителни пръстени, тяхната дълбочина при дебелина на пръстена 5-6 mm трябва да бъде 2-3 mm.

Пръстени, предназначени за уплътняване на вътрешната кухина и електрическа изолацияплочите се изрязват от листове от масло-бензин-устойчива или киселинно-устойчива гума. Не е трудно да направите това на ръка, но все пак би било идеално да го направите с кръгъл нож.

Четирите стоманени шпилки M8, свързващи частите, са изолирани с 10 mm камбрик и резбовани през съответните 11 mm отвори.

Броят на пластините в батерията е 9. Определя се от параметрите на захранването: неговата мощност и максимално напрежение - на база 2 V на пластина. Консумацията на ток зависи от броя на участващите пластини (колкото по-малко са, толкова по-голям е токът) и от концентрацията на алкалния разтвор. В по-концентриран разтвор токът е по-малък, но е по-добре да използвате 4-8% разтвор - той не се пени толкова много по време на електролиза.

Контактните клеми са запоени към първата и последните три плочи. Стандартен зарядно устройствоЗа автомобилни акумулатори VA-2, свързан към 8 пластини, при напрежение 17 V и ток около 5 A, осигурява необходимата производителност на горимата смес за дюза - игла с вътрешен диаметър 0,6 mm. Оптималното съотношение на диаметъра на иглата на дюзата и производителността на електролизера се установява експериментално - така че зоната на запалване на сместа да се намира извън иглата. Ако производителността е ниска или диаметърът на отвора е твърде голям, ще започне изгаряне в самата игла, която бързо ще се нагрее и ще се стопи.

Надеждна бариера срещу разпространението на пламъка по захранващата тръба в електролизера е обикновен воден затвор, който е направен от две празни кутии за презареждане на газови запалки. Техните предимства са същите като тези на материала на дъската: лекота механична обработка, химическа устойчивост и полупрозрачност, което ви позволява да контролирате нивото на течността във водния затвор. Междинният контейнер елиминира възможността за смесване на електролита и състава на водния затвор в интензивни режими на работа или под въздействието на вакуум, който възниква при изключване на захранването. И за да избегнете това със сигурност, след приключване на работата трябва незабавно да изключите тръбата от електролизера. Фитингите на контейнера са изработени от медни тръби 4 и 6 мм, монтирани в горната стена на кутиите на резба. Чрез тях съставът на водния затвор се запълва и кондензатът се източва от резервоара за разделяне. Отлична фуния за това ще дойде от друга празна кутия, нарязана. на половина и с тънка тръба, монтирана на мястото на вентила.

Свържете електролизера с къса 5 mm поливинилхлоридна тръба към междинния резервоар, последния към водния затвор, а изходния му фитинг с по-дълга тръба към дюзата на иглата (можете да използвате медицинска спринцовка с игла като дюза). Вътре в дръжката (шприц) е поставена пожарогасителна опаковка - месингова мрежа, навита на спирала.

Ориз. 2. Дизайн на електролизера:
1 - изолационна поливинилхлоридна тръба 10 mm, 2 - шпилка M8 (4 бр.), 3 - гайка M8 с шайба (4 бр.), 4 - лява дъска, 5 - болт M10 с шайба, 6 - планка, 7 - гумен пръстен, 8 - фитинг, 9 - шайба, 10 - PVC тръба 5 мм, 11 - дясна дъска, 12 - къс фитинг (3 бр.), 13 - междинен контейнер, 14 - основа, 15 - клеми, 16 - балон тръба , 17 - иглена дюза, 18 - тяло на водно уплътнение.

Включете токоизправителя, регулирайте напрежението или броя на свързаните пластини към номиналния ток и запалете газа, излизащ от дюзата.

Ако имате нужда от по-голяма производителност, увеличете броя на пластините и използвайте по-мощно захранване - с LATR и обикновен токоизправител. Температурата на пламъка също може леко да се регулира от състава на водния затвор. Когато има само вода, в сместа има много кислород, което в някои случаи е нежелателно. Чрез наливане на метилов алкохол във водния затвор сместа може да се обогати и температурата да се повиши до 2600 ° C. За да се намали температурата на пламъка, водният затвор се напълва със смес от ацетон и вода в съотношение 1:1. в последните случаи не трябва да забравяте да попълните съдържанието на водния затвор.

Ю. ОРЛОВ, Троицк, Московска област.
Публикувано от: Моделер дизайнер

В момента в Русия всичко голямо количествосъоръжения за водоснабдяване и отвеждане на отпадъчни води, както и производствени съоръжения, отказват да използват търговски течен хлор и хипохлорити, като избират да организират собствен синтез на необходимите реагенти директно в съоръженията за използване.

Производството изисква натриев хлорид (сол), вода и електричество.

Причини за такъв отказ:

1. Течният хлор е много опасен.

Въпреки ниската цена на хлора, дейностите и разходите, свързани с използването му, значително усложняват и оскъпяват целия производствен процес.

2. Търговският натриев хипохлорит (GPHC 19%) е много скъп.

Цената на 1 тон GPHN клас А не надвишава 20-30 хиляди рубли. Въпреки това количеството натриев хипохлорит, еквивалентно на 1 тон хлор, вече е 100-150 хиляди рубли. (тъй като хипохлоритът съдържа само 15-19% активен хлор и има тенденция към по-нататъшно разлагане).

Предимства на оборудването за електролиза:

• освобождаване от разходи за осигуряване на безопасност по време на транспортиране и съхранение;
• По време на работа на електролизно оборудване са невъзможни аварии, свързани с изтичане на голямо количество реагент. Обектите на експлоатация на електролизни инсталации за синтез на хлорни реагенти не принадлежат към опасни производствени съоръжения и не са включени в съответния регистър;
• независимост от доставчика - реагентът се произвежда в необходимото количество, производителността се регулира, което повишава енергийната ефективност на съоръжението;
• евтини суровини - за синтез може да се използва най-евтината техническа сол. Това ще изисква инсталиране допълнително оборудванеза пречистване на физиологичния разтвор, влизащ в електролизарите, но тези разходи се възстановяват за по-малко от 1 година поради значителни икономии на суровини;
• полученият реагент е по-евтин от търговския;
• за водоснабдителни съоръжения, които използват UV инсталации като основен метод за дезинфекция - при въвеждането на UV оборудване е невъзможно напълно да се откаже от използването на хлорни реагенти, тъй като е необходимо да се осигури санитарното състояние на конструкциите и мрежите, както и безопасност на водния транспорт до потребителя. Електролизните инсталации заедно с UV оборудване напълно задоволяват нуждите от хлор, като съоръжението е изключено от регистъра на опасните производствени съоръжения.

Заводите за електролиза произвеждат различни реагенти:

• хлор или хлорна вода (Aquachlor, Aquachlor-Bekhoff, Aquachlor-Membrane/Diaphragm);
• комбиниран дезинфектант с повишена ефективност - разтвор на окислители, съдържащи хлор, хлорен диоксид, озон (Aquachlor, Aquachlor-Beckhoff);
• нискоконцентриран HPCN 0,8% (LET-EPM, Aquachlor, Aquachlor-Beckhoff);
• силно концентриран HPCN 15-19% (Аквахлор-мембрана/диафрагма).

Всички тези реагенти са подходящи за дезинфекция на вода. Единственото ограничение е pH на водата, която се дезинфекцира на мястото на влизане на реагента - за вода с pH над 7,5 се препоръчва използването на хлорна вода вместо хипохлорит, който е неефективен в алкална среда.

Нека се спрем по-подробно на всеки тип оборудване на LET LLC:

Аквахлор и Аквахлор-Бекхоф:

• полученият реагент има повишена ефективност;
• отделните модули имат ниска производителност. Това ви позволява да реагирате гъвкаво на
• изискване за реагент. Оптималната производителност на комплекса е до 250-500 кг активен хлор на ден;
• честота на подмяна на реактора - веднъж на всеки 3-5 години;
• лекота на поддръжка.

LET-EPM:

• неограничена производителност на комплекси;
• лекота на работа и ниски изисквания към качеството на суровините;
• честота на подмяна (препокриване) на електродния блок – веднъж годишно;
• Реагентът е подходящ за повечето обекти.

Аквахлор-диафрагма:

• възможността за получаване на хлорна вода и концентриран HPCN 19%, както и едновременното производство на тези реагенти;
• честотата на подмяна на покритието на електрода и диафрагмата е не повече от веднъж на всеки 10 години;
• високи изисквания към качеството на физиологичния разтвор;
• възможност за измиване на диафрагмата и връщане на работа в случай на замърсяване с физиологичен разтвор с неподходящо качество;

Аквахлорна мембрана:

• неограничена производителност на комплекса (но не по-малко от 50-100 кг/ден);
• възможността за получаване на хлор и концентриран HPCN с 19% висока чистота, подходящ за синтез;
• честотата на подмяна на електродното покритие и мембраната е не повече от веднъж на всеки 10 години;
• много високи изисквания към качеството на физиологичния разтвор;
• ако мембраната е замърсена, тя трябва да се смени с нова;
• Поддръжката на оборудването изисква квалифициран персонал.

Цена на крайния продукт (възходяща, от най-малка към най-висока):

• Аквахлор-диафрагма
• Aquahdlor-мембрана
• Аквахлор/Аквахлор-Бекхоф
• LET-EPM

ЕЛЕКТРОСПЕЦ

ЕЛЕКТРОСПЕЦ

Електрохимични и електрофизични инсталации, електролизни инсталации

Електролиза- това е феноменът на освобождаване на вещество върху електродите, когато токът преминава през електролита, процесите на окисление и редукция върху електродите, придружени от придобиване или загуба на електрони от частици на веществото.
Електролизатор- това е баня, в която процесът протича с абсорбцията на електрическа енергия.
Принципът на работа може да се види на диаграмата на електролизатор с анодно разтваряне и катодно отлагане (фиг. 1.3-1).

Основните елементи на инсталацията са: електролит (1), електроди (2) и източник на захранване (3).
Напрежението в електролизната вана (U) се състои от три компонента:

В близост до повърхността на електродите се образува двоен електрически слой, който противодейства на приближаването и излизането на йони. За отслабване на противодействието се използват:
- циркулация на електролита за изравняване на температурата;
- вибрация на електродите;
- превключване на тока.
В промишлеността електролизата на металите и първоначалната среда се определят от електрическия потенциал на освободения метал.
Металите с положителен потенциал се отделят от твърдата основа чрез разтварянето й (например мед с потенциал "+0,34 V").
Металите с отрицателен потенциал се отделят повече от разтвори на техните соли (например цинк с потенциал "-0,76 V").
Металите с отрицателен потенциал отделят по-малко от стопилките на своите соли (например алуминият с потенциал „-1,43“).
Забележка - Потенциалите на металите се определят по отношение на "водорода", който има електрически потенциале равно на "нула".
Електролиза на медизползва се за получаване на чиста електролитна мед от необработена мед (получена след топене в пещи) и за извличане на съдържащите се в нея ценни метали.
Процесът се извършва в електролизни вани.
Анодът е лята черна мед под формата на плочи с дебелина 35...45 mm и тегло около 300 kg.
Катодът е електролитна (чиста) мед под формата на плочи с дебелина 0,6...0,7 mm, окачени на уши между анодите. Разстоянието между съседните аноди и катоди е 35...40 mm.
Електролитът, с който се пълни ваната, е воден разтвор на меден сулфат (CuSO 4), подкислен със сярна киселина (H 2 S0 4), за да се намали устойчивостта.

За изравняване на концентрацията на медни йони на електродите и осигуряване на необходимата температура се използва директна циркулация на електролита, който се подава отдолу и се отвежда от горната част на ваната.
Електролиза на цинкизползвани за получаване на висококачествен цинк (Zn) от водни разтвори на неговите соли.
Катодът е алуминиева пластина с дебелина 4 мм. Анодът е оловни пластини с дебелина 5...8 mm, с добавка на 1% сребро за намаляване на корозията.
Електролитът е 5...6% воден разтвор на цинков сулфат (ZnS0 4) и сярна киселина (H 2 S0 4). По време на електролиза върху катода се отлага метален цинк (Zn), който периодично се отстранява.
На анода се отделя водороден газ (H) и в разтвора се образува сярна киселина (H 2 S0 4).

Цинкът се отстранява от катодите до 2 пъти на ден, след което се измива, оформя се в торби и се топи в пещи.
При процеса на електролиза износването на катодите е около 1,5 kg/t цинк, а на анодите - 0,8...1,5 kg/t цинк.
Рязкото увеличение на спада на напрежението във ваната (до 3,3...3,6 V) показва необходимостта от почистване на анодите от утайка.
Необходимостта от почистване на анодите е веднъж на 20...25 дни, а катодите - веднъж на 10 дни.
Утайката се отстранява през отвор в дъното на ваната.
В цеха за електролиза ваните са монтирани една до друга с дълги страни от 20...30 броя и свързани в един блок.
За поддържане на зададената температура ваните се охлаждат с вода, подавана през алуминиеви или карбонови намотки.
За да се намали отделянето на водород на катода, към разтвора се добавят повърхностноактивни вещества.
Електролиза на алуминийизползвани за производство на висококачествен алуминий (Al) от разтопени соли чрез електролиза.
Анодът е въглероден електрод, който се изразходва в процеса на електролиза, тъй като се намира в силно агресивна среда.
Анодът е окачен на подвижна рамка, която автоматично се движи по металните конструкции на пещта. Контролният сигнал е загубата на напрежение в електролита.
Електролитът е разтвор на алуминиев оксид (AI 2 O 3) в разтопен криолит (Na 3 AlF 6). Наличието на флуор (F 6) прави средата силно агресивна.
Катодът е огнището на пещта.
Токът се подава към ваната от двете страни.
Към анода - чрез пакети от алуминиеви шини, чрез гъвкави медни проводници, чрез стоманени щифтове.
Към катода - чрез специални проводници (блюми).
Размерите на анода се определят от определената мощност на ваната и допустимата плътност на тока.

Електролизерите са обединени в серия от 160...170 бр., като 4...5 от тях са резервни.
Изливане на метал от ваната с помощта на вакуумни черпаци
Алуминият, излят от ваните, влиза в смесителите на леярското тяло, където след осредняване и утаяване се излива в блокове.