Електролизата е химико-физичен феномен на разлагане на вещества на компоненти с помощта на електрически ток, който се използва широко за промишлени цели. На базата на тази реакция се правят агрегати за производството на, например, 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 електролизатора

Електролизна инсталация - устройство за електролиза, което изисква външен източник на енергия, структурно състоящ се от няколко електрода, които са поставени в контейнер, пълен с електролит. Също така, такава инсталация може да се нарече устройство за разделяне на вода.

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

Други характеристики на такива устройства напълно зависят от предназначението и вида на инсталациите. 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 уреда тази характеристика трябва да бъде в диапазона от 1,8-2 V на плоча. Ако захранването има напрежение 14 V, тогава има смисъл да разделите капацитета на електролитната клетка с електролитния разтвор на 7 клетки в листове. Такова растение се нарича суха клетка. По-ниска стойност няма да започне електролиза, а по-високата стойност значително ще увеличи консумацията на енергия;

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

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

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

Принципът на работа и видовете електролизатори

Най-простото устройство има електролизатори, 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 освобождава една част от кислорода, а катодът произвежда две части водород.

Видове електролизери

Устройствата за разделяне на вода са от следните видове:

1. Суха;
2. Течащ;
3. Мембрана;
4. Диафрагма;
5. Алкална.

Сух тип

Тези електролизатори имат най-простия дизайн (снимката по-горе). Те имат особеност, която се крие във факта, че манипулирането с броя на клетките прави възможно захранването на уреда от източник с произволно напрежение.

Тип поток

Тези инсталации имат в своя дизайн вана, изцяло напълнена с електролит с електродни елементи и резервоар.

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

• по време на електролизата, електролитът заедно с газа през тръбата "B" се изстисква в резервоара "D";
• в контейнера "D" протича процесът на отделяне на газ от електролит;
• газ излиза през вентил "С";
• разтворът на електролита се връща през тръбата "E" към банята "A".

Интересно е да се знае.Този принцип на действие е заложен в някои заваръчни машини - изгарянето на отделяния газ позволява заваряването на елементите.

Тип мембрана

Инсталацията за мембранна електролиза има подобен дизайн на други електролизери, но твърдо вещество на полимерна основа, което се нарича мембрана, действа като електролит.

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

Тип диафрагма

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

Алкален тип

Електролизата не може да се извърши в дестилирана вода. В такива случаи е необходимо да се използват катализатори, които са алкални разтвори с висока концентрация. Съответно по-голямата част от електролизните устройства могат да се нарекат алкални.

Важно!Трябва да се отбележи, че използването на сол като катализатор е вредно, тъй като по време на реакцията се отделя хлорен газ. Натриевият хидроксид може да бъде идеален катализатор, който не корозира железните електроди и не допринася за отделянето на вредни вещества.

Самостоятелно направен електролизатор

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

• лист от неръждаема стомана (идеалните опции са чуждестранни AISI 316L или местни 03X16H15M3);
• болтове М6х150;
• шайби и гайки;
• прозрачна тръба - можете да използвате водно ниво, което се използва за строителни цели;
• няколко фитинга рибена кост с външен диаметър 8 mm;
• пластмасов контейнер с обем 1,5 литра;
• малък филтър, филтриращ течаща вода, например филтър за перални машини;
• възвратен клапан за вода.

Процес на изграждане

Сглобяването на електролизера "Направи си сам" следва следните инструкции:

1. Първата стъпка е да се извърши маркирането и по-нататъшното рязане на лист от неръждаема стомана на равни квадрати. Рязането може да се извърши с ъглошлайф (шлайф). Един от ъглите в такива квадрати трябва да бъде отрязан под ъгъл за правилно закрепване на плочите;
2. След това трябва да пробиете дупка за болта от страната на плочата, противоположна на ъгловия разрез;
3. Свързването на плочите трябва да се извърши на свой ред: една плоча на "+", следващата на "-" и така нататък;
4. Между различно заредените плочи трябва да има изолатор, който излиза от тръбата за ниво на водата. Трябва да се нареже на пръстени, 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, както следва: върху болта се поставя шайба, след това плоча, след това три шайби, след плоча и т.н. Плочите, положително заредени, са подредени в огледален образ на отрицателно заредени листове. Това ви позволява да предотвратите докосването на отрязаните 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. Освен това целият монтаж трябва да бъде поставен в пластмасова кутия;
4. След това е необходимо да маркирате местата, където болтовете докосват стените на контейнера, където трябва да се пробият два отвора. Ако болтовете не се вписват в контейнера, тогава те трябва да бъдат отрязани с ножовка;
5. Освен това болтовете се затягат с гайки и шайби за херметичност на конструкцията;

1. След извършените манипулации ще трябва да направите дупки в капака на контейнера и да поставите фитингите в тях. Херметичността в този случай може да се осигури чрез запечатване на фугите с уплътнители на силиконова основа;
2. Предпазният 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. Устройството за електролиза е сглобено.

Последният етап е тестване, което се извършва по следния начин:

• напълване на контейнера с вода до нивото на крепежните болтове;
• свързване на захранването към устройството;
• връзка към фитинга на тръбата, чийто противоположен край е спуснат във водата.

Ако към инсталацията се приложи слаб ток, тогава освобождаването на газ през тръбата ще бъде почти незабележимо, но вътре в електролизатора може да се наблюдава. Чрез увеличаване на електрическия ток, добавяне на алкален катализатор към водата, добивът на газообразното вещество може значително да се увеличи.

Произведеният електролизатор може да бъде част от много устройства, например водородна горелка.

Познавайки видовете, основните характеристики, устройството и принципа на работа на електролизните инсталации, е възможно да се извърши правилното сглобяване на самостоятелно изработена конструкция, която ще бъде незаменим помощник в различни ежедневни ситуации: от заваряване и спестяване на разход на гориво на превозни средства за експлоатация на отоплителни системи.

Видео

Електролиза- Това е разделяне или пречистване на вещества под въздействието на електрически ток. Това е окислително-редукционен процес, на единия от електродите – анода – протича процесът на окисление – разрушава се, а на катода – редукционният процес – към него се привличат положителни йони – катиони. По време на електролизата се извършва електролитна дисоциация - разпадането на електролита (проводимо вещество) в положително и отрицателно заредени йони (те освобождават няколко степени на дисоциация). При включване на тока електроните се движат от анода към катода, а електролитен разтвор може да се изчерпи (ако участва в процеса), трябва постоянно да се попълва. Окисляващият анод също може да се разтвори в разтвора на електролита – тогава неговите частици придобиват положителен заряд и се привличат към катода.

Анод - положително зареден електрод - върху него протича окисляване
Катод - отрицателно зареден електрод - възстановяването е в ход
Въз основа на принципа, че се привличат различни заряди, заедно с това вървиотделяне 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 (продуктът на силата на тока и времето на протичане на тока), също зависи от концентрацията на електролита върху активността на материалите от които са направени електродите.Анодите са инертни - неразтворими, не влизат в реакции и активни - те самите участват във взаимодействието (използват се много по-рядко).

За производството на аноди се използват графит, въглерод-графитни материали, платина и нейните сплави, олово и неговите сплави, оксиди на някои метали; Използват се титаниеви аноди с активно покритие от смес от рутений и титанов оксиди, както и платина и нейните сплави.

Неразтворимите аноди са състави на базата на тантал и титан, специални марки 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 различни степени 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 течащ електролит, с движещи се електроди, с насипно състояние електроди и др. Повечето процеси са склонни да използват вещества, образувани както на анода, така и на катода, но обикновено един от продуктите е по-малко ценен.

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

Основни приложения на електролизата:

• Пречистване на вода за използване в националната икономика,
• Пречистване на отпадъчни води от химически заводи.

За получаване на вещества и метали без примеси:

• Металургия, хидрометалургия - за производство на алуминий и много други метали - алуминий от разтопен алуминиев оксид в криолит, електролиза произвежда магнезий (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, персярна киселина и персулфати, калиев перманганат,
• Електролитно отделяне на метали - електроекстракция. Рудата или концентратът се прехвърлят чрез определени реагенти в разтвор, който след пречистване се изпраща на електролиза. Така се получават цинк, мед, 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, а чистият метал се отделя на катода.
• При галванопластика - галванопластика - получаване на покрития върху метали, които подобряват техните експлоатационни или декоративни свойства и галванопластика - получаване на точни метални копия на всякакви предмети;
• За получаване на оксидни защитни филми върху метали (анодиране); също така електрохимичната обработка се използва за полиране на повърхността на продукти и боядисани метали,
• Има електрохимично заточване на режещи инструменти, електрополиране, електрозапълване,
• също така електролизата се използва широко в радиотехниката.

Различава се електролиза на водни разтвори и стопени среди, както и производството на самите електрохимични източници на ток - батерии, галванични клетки, акумулатори, чиято ефективност се възстановява чрез преминаване на ток в посока, обратна на тази, в която течеше токът по време на разреждане .

Основните видове електролизни инсталации:

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

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

• Електролизатори за дезинфекция на вода.
• Електролизатори за производство на водород за атомни електроцентрали .. и др.

Кислородът е страничен продукт от много редокс реакции.

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

Съвременните алуминиеви електролизатори, според дизайна на катодното устройство, се разделят на

• Електролизатори с дъно и без дъно,
• С печатно и блоково огнище;
• по метода на подаване на ток: с едностранна и двустранна шинна схема;
• по метода на събиране на газове: за електролизери от отворен тип, със звънцово засмукване на газ и покрит тип.

Незадоволителни свойства на всички съществуващи конструкции на алуминиеви електролизери включват недостатъчно висок коефициент на използване на мощността, кратък експлоатационен живот и недостатъчна ефективност на събиране на отпадъчни газове. По-нататъшното усъвършенстване на конструкцията на електролизерите трябва да върви по пътя на увеличаване на неговия капацитет, механизация и автоматизация на всички операции по поддръжката, пълно улавяне на всички отпадъчни газове с последваща регенерация на техните ценни компоненти.

Инсталациите за промишлена електролиза имат много видове дизайн, основните са мембранни и диафрагмени. Разграничават се също сухи, мокри и поточни електролизни инсталации. Най-общо инсталацията е затворена система, съдържаща електроди, поставени в електролитен състав, към които се подава електрически ток с определени характеристики. Клетките за електролиза могат да бъдат комбинирани в батерия. Има и биполярни електролизатори - където всеки електрод, с изключение на крайните, работи от едната страна като анод, от другата като катод.

Това оборудване работи при различни налягания, в зависимост от вида на реакцията. За производството на някои вещества - например за производството на газове, се изисква регулиране на налягането или специални условия. Трябва също така да следите налягането на газовете, които са страничен продукт от електролитните реакции. Електролизните инсталации, които се използват за производство на водород и кислород в електроцентрали, работят при свръхналягане до 10 kgf / cm2 (1 MPa).
Растенията също се различават по своята производителност.

Някои от тях използват линейни електрически механизми. Например, те се използват за преместване на електроди, регулиране на нивото 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 работите с голям индустриален електролизатор, е необходим токоизправител или преобразувателна станция за преобразуване на променлив ток в постоянен. Обикновено не се изисква стационарно локално осветление в цехове (сгради, халета) за електролиза. Изключение правят основните производствени мощности на електролизни инсталации за производство на хлор.

Технологиите за промишлена електролиза са класифицирани в няколко типа:

• PFPB - технология за електролиза с изпечен анод и точков фидер
• CWPB - електролиза с помощта на изпечени аноди и централна пробиваща греда
• SWPB - Дозиране на аноден електролизер за печене
• VSS - Soderberg Top Current Lead Technology
• HSS - технология за странично подаване на Soderberg

Най-големият обем специфични емисии от електролизерите се пада на процесите на електролиза, които се основават на технологията на Содерберг. Тази технология се използва най-широко в алуминиевите заводи в Русия и Китай. Обемът на специфичните емисии от такива електролизери е значително по-висок в сравнение с други технологии. Количеството на флуоровъглеродните емисии се намалява, наред с други неща, чрез изследване на технологичните параметри на анодния ефект, чието намаляване се отразява и на количеството емисии.

Модели на промишлени електролизатори

Въглеродните аноди (а графитът е алотоп на въглерода) имат значителен недостатък - по време на реакцията те отделят въглероден диоксид в атмосферата, като по този начин я замърсяват. В момента инертната анодна технология е особено актуална, сега тази технология се тества от известен производител на алуминий. Същността му е, че се използва нереактивен анод без въглерод и чист кислород, а не въглероден диоксид, се отделя в атмосферата като страничен продукт.

Тази технология значително подобрява екологичността на производството, но засега е на етап тестване.

Въпреки голямото разнообразие от електролити, електроди, електролизери, има общи проблеми на техническата електролиза. Те включват пренос на заряди, топлина, маса и разпределение на електрически полета. За да се ускори процеса на прехвърляне, е препоръчително да се увеличат скоростите на всички потоци и да се приложи принудителна конвекция. Електродните процеси могат да бъдат наблюдавани чрез измерване на ограничителните токове.

Използвайки принципа на производство на водород чрез електролиза на воден алкален разтвор, реших да направя прост и компактен апарат, удобен за работа с малки части, при запояване. Поради малките външни размери на електролизера, той ще намери място и на малка работна маса, а използването на стандартен токоизправител като електролитен блок за презареждане на батерии улеснява изработката на инсталацията и я прави безопасна за работа с нея .

Сравнително малката, но доста достатъчна производителност на апарата направи възможно изключително опростяване на дизайна на водния затвор и гарантиране на пожарна и експлозивна безопасност.

Устройство за електролиза

Между двете платки, свързани с четири щифта, има батерия от стоманени пластини-електроди, разделени с гумени пръстени. Вътрешната кухина на батерията е наполовина запълнена с воден разтвор на KOH или NaOH. Постоянно напрежение, приложено към плочите, причинява електролиза на водата и отделяне на водородни и кислородни газове.

Тази смес се изхвърля през PVC тръба, поставена върху фитинга в междинен резервоар, а от него във водно уплътнение, които са направени от две празни кутии за зареждане на газови запалки (можете да използвате кутии от завода Severny Press в Ленинград). Газът, който е преминал през поставената там смес от вода и ацетон в съотношение 1:1, има състава, необходим за горене и, изпускан от друга тръба в дюзата - игла от медицинска спринцовка, изгаря на изхода си с температура около 1800°С.

Ориз. 1. Водна горелка.

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

Плочите могат да бъдат изработени от ламарина (неръждаема стомана, никел, мариновано или трансформаторно желязо) с дебелина 0,6-0,8 мм. За по-лесно сглобяване, в плочите за гумени уплътнителни пръстени се екструдират кръгли канали, чиято дълбочина с дебелина на пръстена 5-6 mm трябва да бъде 2-3 mm.

Пръстените, предназначени за уплътняване на вътрешната кухина и електрическата изолация на плочите, се изрязват от маслоустойчива или киселинноустойчива листова гума. Не е трудно да се направи това на ръка, но все пак идеалният ще бъде направен с кръгла резачка.

Четирите стоманени шпилки M8, свързващи частите, са изолирани с 10 мм кембрик и резбирани през съответните 11 мм отвори.

Броят на плочите в батерията е 9. Определя се от параметрите на захранващия блок: неговата мощност и максимално напрежение - в размер на 2 V на плоча. Консумираният 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 трите последни пластини. Стандартно зарядно устройство за автомобилни акумулатори VA-2, свързано към 8 пластини, при напрежение 17 V и ток около 5 A, осигурява необходимата производителност на горимата смес за инжектор - игла с вътрешен 0,6 mm. Оптималното съотношение на диаметъра на иглата на дюзата и капацитета на електролизатора се установява емпирично - така че зоната на запалване на сместа да се намира извън иглата. Ако капацитетът е малък или диаметърът на отвора е твърде голям, горенето ще започне в самата игла, която бързо ще се нагрее и ще се стопи от това.

Надеждна бариера срещу разпространението на пламък по захранващата тръба вътре в електролизатора е обикновен воден уплътнител, който е направен от две празни кутии за зареждане на газови запалки. Техните предимства са същите като тези на материала на плочата: лекота на обработка, химическа устойчивост и полупрозрачност, което ви позволява да контролирате нивото на течността във водния уплътнител. Междинният контейнер елиминира възможността за смесване на електролита и състава на водното уплътнение при интензивни режими на работа или под въздействието на вакуум, който възниква при изключване на захранването. И за да избегнете това със сигурност, в края на работата трябва незабавно да изключите тръбата от електролизера. Фитингите на резервоара са изработени от 4 и 6 мм медни тръби и са с резба в горната стена на кутиите. Чрез тях съставът на водния уплътнител се излива и кондензатът се източва от резервоара за разделяне. Отлична фуния за това ще излезе от друга празна кутия, разрязана. наполовина и с поставена тънка тръба.

Свържете електролизера с междинен резервоар с къса 5 мм PVC тръба, последната с водно уплътнение, а изхода му с по-дълга тръба с накрайник за игла (като дюза може да се използва медицинска спринцовка с игла). Вътре в дръжката (спринцовка) е поставена пожарогасителна опаковка - месингова мрежа, навита на спирала.

Ориз. 2. Електролизерно устройство:
1 - изолационна PVC тръба 10 мм, 2 - шпилка M8 (4 бр.), 3 - гайка M8 с шайба (4 бр.), 4 - ляв борд, 5 - болт M10 с шайба, 6 - плоча, 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 - балонна тръба , 17 - дюза за игла, 18 - корпус на водно уплътнение.

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

Ако имате нужда от повече производителност, увеличете броя на плочите и използвайте по-мощен захранващ блок - с LATR и обикновен токоизправител. Температурата на пламъка също подлежи на известна настройка от състава на водното уплътнение. Когато съдържа само вода, сместа съдържа много кислород, което в някои случаи е нежелателно. Чрез изливане на метилов алкохол във водния уплътнител, сместа може да бъде обогатена и температурата да се повиши до 2600 ° C. За да се намали температурата на пламъка, водният уплътнител се напълва със смес от ацетон и вода в съотношение 1: 1. Въпреки това, в последните случаи не трябва да забравяте да попълните съдържанието на водния уплътнител.

Ю. ОРЛОВ, Троицк, Московска област
Публикувано от: Modeler Constructor

В момента в Русия все по-голям брой съоръжения за водоснабдяване и канализация, както и индустрии, отказват да използват търговски течен хлор и хипохлорити, като правят избор в полза на организирането на собствен синтез на необходимите реагенти директно на местата на употреба.

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

Причините за този 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 (HPHN 19%) е много скъп.

Цената на 1 тон GPCN 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 да се разлага допълнително).

Предимствата на оборудването за електролиза:

• отказ от разходи за осигуряване на безопасност при транспортиране и съхранение;
• по време на работа на електролизното оборудване, аварии, свързани с изтичане на голямо количество реагент, са невъзможни. Обектите на експлоатация на електролизни инсталации за синтез на хлорни реагенти не принадлежат към HIF 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 - най-евтината техническа сол може да се използва за синтез. Това ще изисква инсталиране на допълнително оборудване за почистване на саламура, влизаща в електролизерите, 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, използващи UV инсталации като основен метод за дезинфекция - при използване на UV оборудване е невъзможно напълно да се изостави използването на хлорен реагент, 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 нуждата от хлор, като съоръжението е изключено от регистъра на HIF.

Инсталациите за електролиза произвеждат различни реагенти:

• хлор или хлорна вода (Aquachlor, Aquachlor-Beckhoff, Aquachlor-Membrane / Diaphragm);
• комбиниран дезинфектант с повишена ефективност - разтвор на оксиданти, съдържащ хлор, хлорен диоксид, озон (Aquachlor, Aquachlor-Beckhoff);
• ниска концентрация GPHN 0,8% (LET-EPM, Aquachlor, Aquachlor-Beckhoff);
• високо концентриран GPCN 15-19% (Aquachlor-Membrane / Diaphragm).

Всички тези реагенти са подходящи за дезинфекция на вода. Единственото ограничение е pH на водата, подлежаща на дезинфекция в точката на впръскване 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 LLC "LET":

Аквахлор и Аквахлор-Бекхоф:

• полученият реагент има повишена ефективност;
• отделните модули имат ниска производителност. Което ви позволява гъвкаво да отговаряте на
• нужда от реагент. Оптималната производителност на комплекса е до 250-500 кг активен хлор на ден;
• честотата на подмяна на реакторите - веднъж на 3-5 години;
• лекота на поддръжка.

LET-EPM:

• неограничена производителност на комплексите;
• лекота на използване и ниски изисквания за качество на суровините;
• честотата на подмяна (покриване) на електродния блок - веднъж годишно;
• реагентът е подходящ за повечето обекти.

Аквахлор-диафрагма:

• възможността за получаване на хлорна вода и концентриран GPCN 19%, както и едновременното получаване на тези реагенти;
• честотата на подмяна на електродното покритие и диафрагмата - не повече от 1 път на 10 години;
• високи изисквания към качеството на физиологичния разтвор;
• възможността за промиване на диафрагмата и връщане към работа в случай на замърсяване с физиологичен разтвор с неподходящо качество;

Аквахлор-мембрана:

• неограничена производителност на комплекса (но не по-малко от 50-100 кг / ден);
• възможността за получаване на хлор и концентриран HPChN 19% с висока чистота, подходящ за синтез;
• честотата на подмяна на електродното покритие и мембраната - не повече от 1 път на 10 години;
• много високи изисквания за качеството на физиологичния разтвор;
• ако мембраната е замърсена, тя трябва да бъде заменена с нова;
• поддръжката на оборудването изисква квалифициран персонал.

Цената на крайния продукт (възходяща, от по-ниска към по-висока):

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

ЕЛЕКТРОСПЕЦИИ

ЕЛЕКТРОСПЕЦИИ

Електрохимични и електрофизични инсталации, електролизни инсталации

Електролиза- това е феноменът на отделяне на вещество върху електродите при преминаване на ток през електролита, процесите на окисление и редукция върху електродите, придружени от придобиване или загуба на електрони от частиците на веществото.
Електролизаторе вана, в която процесът протича с поглъщане на електрическа енергия.
Принципът на действие може да се разгледа на диаграмата на електролитна клетка 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 на електролизната вана (U) се състои от три компонента:

В близост до повърхността на електродите се образува електрически двоен слой, който противодейства на влизането и излизането на йони. За отслабване на съпротивлението се използват следните:
- циркулация на електролита за изравняване на температурата;
- вибрации на електродите;
- превключване на тока.
В индустрията електролизата на метали и изходната среда се определят от електрическия потенциал на отделения метал.
Металите с положителен потенциал се отделят от твърда груба основа чрез разтварянето й (например мед с потенциал "+0,34 V").
Металите с отрицателен потенциал са по-изолирани от разтвори на техните соли (например цинк с потенциал "-0,76 V").
Металите с отрицателен потенциал са по-малко изолирани от стопилките на техните соли (например алуминий с потенциал "-1,43").
Забележка - Потенциалите на металите се дефинират по отношение на "водород", в който електрическият потенциал е "нула".
Електролиза на медИзползва се за получаване на чиста електролитна мед от груба (получена след топене в пещи) и за извличане на ценни метали в нея.
Процесът се извършва в електролизни вани.
Анодът е отлята блистерна 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 ушите между анодите. Разстоянието между съседните аноди и катоди е 35 ... 40 mm.
Електролитът, използван за запълване на банята, е воден разтвор на меден сулфат (CuSO 4), подкиселен със сярна киселина (H 2 S0 4), за да се намали съпротивлението.

За да се изравни концентрацията на медните йони в електродите и да се осигури необходимата температура, се използва директна циркулация на електролита, който се подава от дъното и се източва от горната част на ваната.
Цинкова електролизаИзползва се за получаване на висококачествен цинк (Zn) от водни разтвори на неговите соли.
Катодът е алуминиева плоча с дебелина 4 мм. Анодът е оловни плочи с дебелина 5 ... 8 мм, 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 електролизата върху катода се отлага цинков метал (Zn), който периодично се отстранява.
При анода се отделя водороден газ (H), а в разтвора се образува сярна киселина (H 2 S0 4).

Отстраняването на цинк от катодите се извършва до 2 пъти на ден, след което се измива, формова в торби и се претопява в пещи.
В процеса на електролиза износването на катода е около 1,5 kg / t цинк, а 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.
Такава нужда от почистване на анодите - веднъж на всеки 20 ... 25 дни, а катодите - веднъж на всеки 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, подадена през алуминиеви или въглеродни намотки.
Към разтвора се добавят повърхностноактивни вещества, за да се намали отделянето на водород при катода.
Електролиза на алуминийИзползва се за получаване на висококачествен алуминий (Al) от разтопени соли чрез електролиза.
Анодът е въглероден електрод, който се изразходва в процеса на електролиза, тъй като е в силно агресивна среда.
Анодът е окачен върху 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 околната среда силно агресивна.
Огновите блокове на пещта са катодът.
Токът се подава към ваната от двете страни.
До анода - по протежение на пакети от алуминиеви шини, по протежение на гъвкави медни проводници, по протежение на стоманени щифтове.
Към катода - през специални проводници (цветове).
Размерите на анода се определят от дадената мощност на банята и допустимата плътност на тока.

Електролизаторите са комбинирани в серия от 160 ... 170 бр., като 4 ... 5 от тях са резервни.
Металът се излива от банята с вакуумни черпаци
Излятият от ваните алуминий постъпва в смесителите на леярското тяло, където след осредняване и утаяване се излива в блокове.