Elektrolüüs on keemiline ja füüsikaline nähtus, mis toimub ainete lagunemisel komponentideks elektrivoolu toimel, mida kasutatakse laialdaselt tööstuslikel eesmärkidel. Selle reaktsiooni põhjal toodetakse ühikuid näiteks kloori või värviliste metallide tootmiseks.

Energiaressursside pidev hinnatõus on muutnud populaarseks kodumajapidamises kasutatavad elektrolüüsitehased. Mis on sellised struktuurid ja kuidas neid kodus teha?

Üldine teave elektrolüsaatori kohta

Elektrolüüsiseade on välist energiaallikat vajav elektrolüüsiseade, mis koosneb struktuurselt mitmest elektroodist, mis asetatakse elektrolüüdiga täidetud anumasse. Seda tüüpi paigaldust võib nimetada ka veejagamisseadmeks.

Sellistes üksustes peamine tehniline parameeter on tootlikkus, mis tähendab toodetud vesiniku mahtu tunnis ja mõõdetakse m³/h. Statsionaarsed seadmed kannavad seda parameetrit mudelinimes, näiteks SEU-40 membraanseade toodab 40 kuupmeetrit tunnis. m vesinik.

Selliste seadmete muud omadused sõltuvad täielikult sihtotstarbest ja paigaldustüübist. Näiteks vee elektrolüüsi läbiviimisel sõltub seadme efektiivsus järgmistest parameetritest:

1. Elektroodi madalaima potentsiaali (pinge) tase. Seadme normaalseks tööks peab see omadus olema vahemikus 1,8–2 V plaadi kohta. Kui toiteallika pinge on 14 V, siis on mõttekas elektrolüüdilahusega elektrolüsaatori võimsus jagada lehtedeks 7 lahtrisse. Sellist paigaldust nimetatakse kuivaks elektrolüüsiks. Väiksem väärtus ei käivita elektrolüüsi ja suurem väärtus suurendab oluliselt energiatarbimist;

1. Mida väiksem on plaadikomponentide vaheline kaugus, seda väiksem on takistus, mis suure voolu läbimisel suurendab gaasilise aine tootmist;
2. Plaatide pindala mõjutab otseselt jõudlust;
3. Soojusbilanss ja elektrolüütide kontsentratsiooni aste;
4. Elektroodielementide materjal. Kuld on kallis, aga ideaalne materjal kasutamiseks elektrolüüsiseadmetes. Kõrge hinna tõttu kasutatakse sageli roostevaba terast.

Tähtis! Erinevat tüüpi konstruktsioonides on väärtustel erinevad parameetrid.

Vee elektrolüüsiseadmeid saab kasutada ka näiteks desinfitseerimiseks, puhastamiseks ja veekvaliteedi hindamiseks.

Elektrolüsaatori tööpõhimõte ja tüübid

Lihtsaimas seadmes on elektrolüsaatorid, mis jagavad vee hapnikuks ja vesinikuks. Need koosnevad elektrolüüdiga mahutist, millesse asetatakse energiaallikaga ühendatud elektroodid.

Elektrolüüsipaigaldise tööpõhimõte seisneb selles, et elektrolüüti läbival elektrivoolul on piisav pinge vee molekulideks lagundamiseks. Protsessi tulemus on see, et anood toodab ühe osa hapnikku ja katood kaks osa vesinikku.

Elektrolüsaatorite tüübid

Veejaotusseadmeid on järgmist tüüpi:

1. Kuiv;
2. Läbivool;
3. Membraan;
4. Diafragma;
5. Leeliseline.

Kuiv tüüp

Selliseid elektrolüüsijaid on kõige rohkem lihtne disain(pilt ülal). Neil on omane omadus, milleks on see, et elementide arvuga manipuleerimine võimaldab seadet toita mis tahes pingega allikast.

Voolu tüüp

Nende paigaldiste konstruktsioonis on täielikult elektrolüüdiga täidetud vann koos elektroodielementide ja paagiga.

Vooluelektrolüüsi paigalduse tööpõhimõte on järgmine (ülaltoodud pildilt):

• elektrolüüsi ajal pressitakse elektrolüüt koos gaasiga läbi toru “B” paaki “D”;
• konteineris “D” toimub gaasi eraldamise protsess elektrolüüdist;
• gaas väljub klapi “C” kaudu;
• elektrolüüdi lahus naaseb läbi toru “E” vanni “A”.

Huvitav teada. See tööpõhimõte on mõnes konfigureeritud keevitusmasinad– eralduva gaasi põlemine võimaldab elemente keevitada.

Membraani tüüp

Membraan-tüüpi elektrolüüsitehase konstruktsioon on sarnane teiste elektrolüüsiseadmetega, kuid elektrolüüt toimib tahke sisse polümeeri baasil, mida nimetatakse membraaniks.

Selliste üksuste membraanil on kaks eesmärki - ioonide ja prootonite ülekandmine, elektroodide ja elektrolüüsiproduktide eraldamine.

Diafragma tüüp

Kui üks aine ei suuda tungida ega mõjutada teist, kasutatakse poorset membraani, mis võib olla valmistatud klaasist, polümeerkiududest, keraamikast või asbestmaterjalist.

Leeliseline tüüp

Elektrolüüs ei saa toimuda destilleeritud vees. Sellistel juhtudel on vaja kasutada katalüsaatoreid, mis on suure kontsentratsiooniga leeliselised lahused. Sellest lähtuvalt võib suuremat osa elektrolüüsiseadmetest nimetada leeliselisteks.

Tähtis! Väärib märkimist, et soola kasutamine katalüsaatorina on kahjulik, kuna reaktsiooni käigus eraldub kloorigaas. Ideaalne katalüsaator oleks naatriumhüdroksiid, mis ei söövita raudelektroode ega aita kaasa kahjulike ainete eraldumisele.

Elektrolüsaatori isetootmine

Elektrolüüsi saab igaüks oma kätega valmistada. Lihtsaima konstruktsiooni monteerimisprotsessi jaoks on vaja järgmisi materjale:

• roostevabast terasest leht ( ideaalsed võimalused– välismaa AISI 316L või kodumaine 03Х16Н15М3);
• poldid M6x150;
• seibid ja mutrid;
• läbipaistev toru - võite kasutada veetaset, mida kasutatakse ehitamiseks;
• mitu kalasaba-liitmikku välisläbimõõduga 8 mm;
• plastmahuti mahuga 1,5 l;
• väike filter jooksev vesi filter, näiteks pesumasinate filter;
• vee tagasilöögiklapp.

Ehitamise protsess

Pange elektrolüsaator oma kätega kokku vastavalt järgmistele juhistele:

1. Esimene samm on roostevabast terasest lehe märgistamine ja edasine lõikamine võrdseteks ruutudeks. Saagida saab nurga all veski(bulgaaria). Selliste ruutude üks nurkadest tuleb plaatide nõuetekohaseks kinnitamiseks lõigata nurga all;
2. Järgmisena peate puurima poldi jaoks auku plaadi nurgalõike vastasküljele;
3. Plaatide ühendamine peab toimuma vaheldumisi: üks plaat "+", järgmine "-" ja nii edasi;
4. Erinevalt laetud plaatide vahel peab olema isolaator, mis toimib veetasemest toruna. See tuleb lõigata rõngasteks, mis tuleks lõigata pikuti, et saada 1 mm paksused ribad. See plaatide vaheline kaugus on piisav gaasi tõhusaks vabanemiseks elektrolüüsi ajal;
5. Plaadid kinnitatakse seibide abil kokku järgmiselt: poldile asetatakse seib, siis plaat, siis kolm seibi, siis plaat jne. Positiivselt laetud plaadid on paigutatud negatiivselt laetud lehtede peegelpiltidena. See võimaldab vältida saetud servade kokkupuudet elektroodidega;

1. Plaatide kokkupanemisel tuleks need kohe isoleerida ja mutrid kinni keerata;
2. Samuti peab iga plaat olema rõngastatud, et tagada lühise puudumine;
3. Järgmisena tuleb kogu komplekt asetada plastkarpi;
4. Pärast seda peate märkima kohad, kus poldid puudutavad konteineri seinu, kuhu puurida kaks auku. Kui poldid mahutisse ei mahu, tuleb need rauasaega kärpida;
5. Järgmisena pingutatakse poldid konstruktsiooni tihendamiseks mutrite ja seibidega;

1. Pärast neid manipuleerimisi peate konteineri kaanesse tegema augud ja sisestama neisse liitmikud. Tihedus sisse antud juhul saab saavutada õmbluste tihendamisega silikoonipõhiste hermeetikutega;
2. Disaini kaitseklapp ja filter asuvad gaasi väljalaskeava juures ja on vahend selle ülemäärase kogunemise kontrollimiseks, mis võib põhjustada katastroofilisi tagajärgi;
3. Elektrolüüsi tehas on kokku pandud.

Viimane etapp on testimine, mis viiakse läbi järgmiselt:

• mahuti täitmine veega kuni kinnituspoltide tasemeni;
• seadme toite ühendamine;
• toru ühendamine liitmikuga, mille vastasots lastakse vette.

Kui paigaldusele rakendatakse nõrk vool, on gaasi eraldumine läbi toru peaaegu märkamatu, kuid seda on võimalik jälgida elektrolüsaatori sees. Tõstmine elektrivool Lisades veele leeliselist katalüsaatorit, saate oluliselt suurendada gaasilise aine saagist.

Valmistatud elektrolüsaator võib toimida lahutamatu osa palju seadmeid, näiteks vesinikpõleti.

Teades elektrolüüsiseadmete tüüpe, põhiomadusi, struktuuri ja tööpõhimõtet, saate teha õige montaaži omatehtud disain mis saab olema asendamatu abiline erinevates igapäevastes olukordades: keevitamisest ja sõiduki kütusekulu säästmisest kuni küttesüsteemide tööni.

Video

Elektrolüüs- See on ainete tükeldamine või puhastamine elektrivoolu mõjul. See on redoksprotsess, ühel elektroodil - anoodil - toimub oksüdatsiooniprotsess - see hävib ja katoodil - redutseerimisprotsess - positiivsed ioonid - katioonid - tõmbavad selle poole. Elektrolüüsi käigus see läbib elektrolüütiline dissotsiatsioon- elektrolüüdi (juhtiva aine) lagunemine positiivselt ja negatiivselt laetud ioonideks (eristatakse mitut dissotsiatsiooniastet voolu sisselülitamisel liiguvad elektronid anoodilt katoodile, samal ajal kui elektrolüüdi lahus võib tühjeneda). on protsessi kaasatud), tuleb seda pidevalt täiendada. Oksüdeeriv anood võib lahustuda ka elektrolüüdi lahuses – siis omandavad selle osakesed positiivne laeng ja neid tõmbab katood.

Anood on positiivselt laetud elektrood - sellel toimub oksüdatsioon
Katood on negatiivselt laetud elektrood - sellel toimub redutseerimine
Põhineb põhimõttel, et erinevalt laengutest meelitavad, koos sellega kaasnebaine eraldamine või puhastamine.

Elektroodide materjal võib olenevalt käimasolevast protsessist olla erinev. Elektrokeemilise interaktsiooni käigus saadava aine mass määratakse Faraday seadustega ja sõltub laengust (voolutugevuse ja voolu kulgemise aja korrutis), samuti elektrolüüdi kontsentratsioonist ja materjalide aktiivsusest. millest valmistatakse elektroodid. Anoodid võivad olla inertsed - lahustumatud, ei reageeri ja aktiivsed - nad osalevad ise interaktsioonis (neid kasutatakse palju harvemini).

Anoodide valmistamiseks kasutatakse grafiiti, süsinik-grafiitmaterjale, plaatinat ja selle sulameid, pliid ja selle sulameid ning mõnede metallide oksiide; Kasutatakse ruteeniumi ja titaanoksiidide segust, aga ka plaatinast ja selle sulamitest valmistatud aktiivse kattega titaananoode.

Lahustumatud anoodid on kompositsioonid, mis põhinevad tantaalil ja titaanil, grafiidil, pliidoksiidil ja magnetiidil. Katoodide jaoks kasutatakse tavaliselt terast.

Protsessis võib kasutada järgmist tüüpi elektrolüüte: soolade, hapete, aluste vesilahused; mittevesilahused orgaanilistes ja anorgaanilistes lahustites; sulatatud soolad; tahked elektrolüüdid. Elektrolüüdid on erineva kontsentratsiooniga.

Sõltuvalt elektrolüütiliste reaktsioonide eesmärkidest kasutatakse erinevaid anoodide ja katoodide tüüpide kombinatsioone: horisontaalne vedela elavhõbekatoodiga, vertikaalsete katoodide ja filtreeriva membraaniga, horisontaalse membraaniga, vooluelektrolüüdiga, liikuvate elektroodidega, mahuga. elektroodid jne. Enamikus protsessides kasutatakse tavaliselt nii anoodil kui katoodil toodetud tooteid, kuid tavaliselt on üks toodetest vähem väärtuslik.

Elektrolüüsi kasutatakse laialdaselt tööstuses, seda kasutatakse ka meditsiinis ja rahvamajanduses.

Elektrolüüsi peamised rakendused:

• Vee puhastamine rahvamajanduses kasutamiseks,
• Puhastamine heitvesi kasutatud vesi keemiatootmisest.

Lisanditeta ainete ja metallide saamiseks:

• Metallurgia, hüdrometallurgia - alumiiniumi ja paljude teiste metallide tootmiseks - alumiiniumi alumiiniumoksiidi sulamist krüoliidis, magneesiumi saadakse elektrolüüsi teel (dolomiidist ja merevesi), naatrium (kivisoolast), liitium, berüllium, kaltsium (kaltsiumkloriidist), leelis- ja haruldased muldmetallid.
• Keemiatööstuses saadakse elektrolüüsil selliseid olulisi tooteid nagu kloraadid ja perkloraadid, perväävelhape ja persulfaadid, kaaliumpermanganaat,
• Metalli elektrolüütiline eraldamine - elektroekstraktsioon. Maak või kontsentraat muudetakse teatud reaktiivide abil lahuseks, mis pärast puhastamist saadetakse elektrolüüsile. Nii saadakse tsinki, vaske ja kaadmiumi.
• Elektrolüütiline rafineerimine. Lahustuvad anoodid on valmistatud metallist anoodi töötlemata metallis sisalduvad lisandid, mis langevad elektrolüüsi käigus välja anoodimudana (vask, nikkel, tina, plii, hõbe, kuld) ja puhas metall vabastatakse katoodil.
• Galvaniseerimisel - galvaniseerimisel - metallidele nende jõudlust parandavate katete saamine või dekoratiivsed omadused ja galvaniseerimine - mis tahes objektide täpsete metallist koopiate saamine;
• Metallidele oksiidkaitsekilede saamiseks (anodeerimine); elektrokeemilist töötlemist kasutatakse ka toodete pinna poleerimiseks ja metallide värvimiseks,
• Toimub lõikeriistade elektrokeemiline teritamine, elektropoleerimine, elektrofreesimine,
• Elektrolüüsi kasutatakse laialdaselt ka raadiotehnikas.

Toimub vesilahuste ja sulakeskkonna elektrolüüs, aga ka elektrokeemiliste vooluallikate endi tootmine - patareid, galvaanilised elemendid, akud, mille funktsionaalsus taastatakse suunates voolu vastupidises suunas sellele, milles vool tühjenemise ajal voolas. .

Elektrolüüsiseadmete peamised tüübid:

• Rajatised alumiiniumi tootmiseks ja rafineerimiseks;
• Elektrolüüsiseadmed musta metalli tootmiseks;
• Elektrolüsaatorid nikli-koobalti tootmiseks;
• Magneesiumi elektrolüüsiseadmed;

• Vase elektrolüüsi (rafineerimise) seadmed;
• Seadmed galvaaniliste katete pealekandmiseks;
• Elektrolüüsitehased kloori tootmiseks;

• Elektrolüsaatorid vee desinfitseerimiseks.
• Tuumaelektrijaamade jaoks vesinikku tootvad elektrolüsaatorid... jne.

Hapnik on paljude redoksreaktsioonide kõrvalsaadus.

Elektrolüüsi käigus reguleeritakse voolutugevust, selle sagedust ja pinget, ühtlast polaarsust, need parameetrid juhivad protsesside kiirust ja suunda. Elektrolüüsi reaktsioon viiakse alati läbi kl DC, kuna siin on väga oluline pooluste püsivus. Väga harvadel juhtudel, kui polaarsus ei ole oluline, kasutatakse vahelduvvoolu (näiteks gaaside elektrolüüsi ajal).

Kaasaegsed alumiiniumelektrolüsaatorid, mis põhinevad katoodseadme konstruktsioonil, jagunevad

• põhjaga ja ilma elektrolüsaatorid,
• Täidisega ja plokkkoldega;
• vastavalt voolutoitemeetodile: ühe- ja kahepoolse siiniahelaga;
• gaasipüüdmise meetodil: elektrolüsaatorid avatud tüüp, kellagaasi imemisega ja kaetud tüüpi.

Kõigi mitterahuldavate omadusteni olemasolevad struktuurid Alumiiniumist elektrolüsaatorid sisaldavad ebapiisavalt kõrget energiakasutustegurit, lühikest kasutusiga ja ebapiisavat heitgaaside kogumise efektiivsust. Edasine täiustamine Elektrolüüsiseadmete konstruktsioon peaks järgima üksuse võimsuse suurendamise, kõigi hooldustoimingute mehhaniseerimise ja automatiseerimise, kõigi heitgaaside täieliku kogumise ja nende väärtuslike komponentide hilisema regenereerimise teed.

Tööstuslikel elektrolüüsitehastel on mitut tüüpi konstruktsiooni, millest peamised on membraan ja membraan. Samuti on olemas kuiv-, märg- ja vooluelektrolüüsi tehased. IN üldine vaade paigaldis on suletud süsteem, mis sisaldab elektrolüüdi koostisesse asetatud elektroode, millele juhitakse teatud omadustega elektrivool. Elektrolüüsielemente saab kombineerida akuks. Samuti on olemas bipolaarsed elektrolüüsid – kus iga elektrood, välja arvatud välimised, töötab ühelt poolt anoodina, teiselt poolt katoodina.

See seade töötab kell erinev rõhk, olenevalt reaktsiooni tüübist. Mõnede ainete saamiseks - näiteks gaaside saamisel, rõhu reguleerimisel või eritingimused. Samuti peate jälgima elektrolüütiliste reaktsioonide kõrvalsaaduseks olevate gaaside rõhku. Elektrolüüsijaamad, mida kasutatakse elektrijaamades vesiniku ja hapniku tootmiseks, töötavad ülerõhul kuni 10 kgf/cm2 (1 MPa).
Seadmed erinevad ka oma tootlikkuse poolest.

Mõned neist kasutavad lineaarseid elektrilisi mehhanisme. Näiteks kasutatakse neid elektroodide liigutamiseks, elektrolüütide taseme reguleerimiseks, reservuaaride, elektrolüüdivannide jne liigutamiseks. Üks sellise kujunduse näide on näidatud joonisel.

Kõik elektrolüüsipaigaldised peavad olema maandatud. Suure tööstusliku elektrolüüsi töötamiseks on muundamiseks vaja alaldi või muunduri alajaama AC püsivaks. Statsionaarne lokaalne valgustus elektrolüüsitöökodades (hooned, saalid) ei ole tavaliselt vajalik. Erand – põhiline tootmisruumid elektrolüüsitehased kloori tootmiseks.

Tööstuslikud elektrolüüsitehnoloogiad jagunevad mitut tüüpi:

• PFPB - elektrolüüsi tehnoloogia, mis kasutab küpsetatud anoodid ja punktsööturid
• CWPB - elektrolüüs, kasutades küpsetatud anoode ja keskmist mulgustamistala
• SWPB - küpsetatud anoodidega elektrolüsaatorite perifeerne töötlemine
• VSS - Soderbergi tehnoloogia parima vooluvarustusega
• HSS – Soderbergi tehnoloogia külgvoolu toitega

Suurim elektrolüüsiseadmete eriemissioon tuleb elektrolüüsiprotsessidest, mis põhinevad Soderbergi tehnoloogial. See tehnoloogia on enim levinud Venemaa ja Hiina alumiiniumisulatustehastes. Selliste elektrolüsaatorite eriheitmete maht on teiste tehnoloogiatega võrreldes oluliselt suurem. Fluorosüsiniku emissiooni hulka vähendatakse muuhulgas anoodiefekti tehnoloogiliste parameetrite uurimisega, mille vähendamine mõjutab ka emissioonide hulka.

Tööstuslike elektrolüsaatorite mudelid

Süsinikanoodidel (ja grafiit on süsiniku allotoop) on märkimisväärne puudus - reaktsiooni käigus eralduvad nad atmosfääri süsinikdioksiid, saastades sellega seda. Praegu on inertse anoodi tehnoloogia eriti oluline kuulus tootja alumiiniumist Selle olemus seisneb selles, et kasutatakse mittereaktiivset süsinikuvaba anoodi ja kõrvalsaadusena eraldub atmosfääri mitte süsinikdioksiid, vaid puhas hapnik.

See tehnoloogia suurendab oluliselt tootmise keskkonnasõbralikkust, kuid see on alles katsetamisjärgus.

Hoolimata elektrolüütide, elektroodide ja elektrolüüsaatorite suurest valikust on tehnilises elektrolüüsis levinud probleeme. Nende hulka kuuluvad laengute, soojuse, massi ülekandmine ja elektriväljade jaotus. Ülekandeprotsessi kiirendamiseks on soovitatav suurendada kõigi voogude kiirust ja kasutada sundkonvektsiooni. Elektroodide protsesse saab juhtida piiravate voolude mõõtmise teel.

Kasutades vesiniku tootmise põhimõtet leelise vesilahuse elektrolüüsi teel, otsustasin teha lihtsa ja kompaktse seadme, mis on kõvade joodistega jootmisel mugav väikeste osadega töötamiseks. Tänu elektrolüsaatori väikestele välismõõtmetele on sellele koht väikesel töölaual ning standardse alaldi kasutamine akude laadimiseks elektrolüütilise sõlmena hõlbustab paigalduse valmistamist ja muudab sellega töötamise ohutuks.

Seadme suhteliselt väike, kuid üsna piisav jõudlus võimaldas vesitihendi konstruktsiooni äärmiselt lihtsustada ning tagada tule- ja plahvatusohutuse.

Elektrolüsaatori seade

Kahe nelja tihvtiga ühendatud plaadi vahel on kummirõngastega eraldatud teraselektroodiplaatide patarei. Aku sisemine õõnsus on pooleldi täidetud KOH või NaOH vesilahusega. Plaatidele rakendatav pidev pinge põhjustab vee elektrolüüsi ning vesiniku ja hapniku gaaside vabanemist.

See segu juhitakse läbi liitmikule asetatud polüvinüülkloriidtoru vahemahutisse ja sealt vesisulgurisse, mis on valmistatud kahest tühjast täitepurgist. gaasi tulemasinad(võite kasutada Leningradis asuva Severny Pressi tehase purke). Sinna asetatud vee ja atsetooni 1:1 segust läbinud gaas on põlemiseks vajaliku koostisega ja teise toru kaudu düüsi - meditsiinilise süstla nõela - suunatuna põleb selle väljalaskeava juures temperatuuriga umbes 1800 °C

Riis. 1. Veepõleti.

Elektrolüüsiplaatide jaoks kasutasin paksu pleksiklaasi, paksusega 25 mm. Seda materjali on lihtne töödelda, see on keemiliselt vastupidav elektrolüüdi toimele ja võimaldab visuaalselt kontrollida selle taset, et vajadusel saaks täiteava kaudu destilleeritud vett lisada.

Plaate saab valmistada lehtmetall (roostevaba teras, nikkel, marineeritud või trafo raud) paksusega 0,6-0,8 mm. Paigaldamise hõlbustamiseks surutakse kummist tihendirõngaste plaatidesse ümmargused süvendid, mille sügavus 5-6 mm rõnga paksusega peaks olema 2-3 mm.

Sisemise õõnsuse tihendamiseks mõeldud rõngad ja elektriisolatsioon plaadid lõigatakse õli-bensiini- või happekindlast kummist lehtedest. Seda pole keeruline käsitsi teha, kuid ideaalne oleks seda siiski teha ümara lõikuriga.

Osasid ühendavad neli M8 terasnaast on isoleeritud 10 mm kambriga ja keermestatud läbi vastavate 11 mm aukude.

Akus olevate plaatide arv on 9. Selle määravad toiteallika parameetrid: selle võimsus ja maksimaalne pinge - 2 V plaadi kohta. Voolutarve sõltub kaasatud plaatide arvust (mida vähem neid on, seda suurem vool) ja leeliselahuse kontsentratsioonist. Kontsentreeritud lahuses on vool väiksem, kuid parem on kasutada 4-8% lahust - see ei vahuta elektrolüüsi ajal nii palju.

Kontaktklemmid on joodetud esimese ja kolme viimase plaadi külge. Standardne laadija Sest auto akud VA-2, mis on ühendatud 8 plaadiga, pingel 17 V ja voolul umbes 5 A, tagab düüsi jaoks vajaliku põleva segu jõudluse - nõela siseläbimõõduga 0,6 mm. Düüsi nõela läbimõõdu ja elektrolüsaatori tootlikkuse optimaalne suhe määratakse katseliselt - nii et segu süttimistsoon paikneks väljaspool nõela. Kui tootlikkus on madal või augu läbimõõt on liiga suur, algab põlemine nõelas endas, mis kiiresti kuumeneb ja sulab.

Usaldusväärne tõke leegi levimise vastu piki toitetoru elektrolüsaatorisse on lihtne veetihend, mis on valmistatud kahest tühjast gaasimasinate täitmiseks mõeldud purgist. Nende eelised on samad, mis plaadimaterjalil: kergus mehaaniline töötlemine, kemikaalikindlus ja läbipaistvus, mis võimaldab teil kontrollida vedeliku taset vesitihendis. Vahemahuti välistab elektrolüüdi ja vesitihendi koostise segunemise võimaluse intensiivsetel töörežiimidel või vaakumi mõjul, mis tekib toite väljalülitamisel. Ja selle kindlasti vältimiseks peaksite pärast töö lõpetamist toru kohe elektrolüsaatori küljest lahti ühendama. Konteinerite liitmikud on valmistatud vasktorud 4 ja 6 mm, paigaldatud purkide ülemisse seina keermele. Nende kaudu täidetakse vesitihendi koostis ja kondensaat tühjendatakse eralduspaagist. Suurepärane lehter selleks tuleb teisest tühjendatud purgist. pooleks ja ventiili asemele paigaldatud õhukese toruga.

Ühendage elektrolüsaator lühikese 5 mm polüvinüülkloriidi toruga vahepaagiga, viimane veetihendiga ja selle väljalaskeliitmik pikema toruga nõela otsikuga (Düüsina võite kasutada nõelaga meditsiinilist süstalt). Käepideme (süstla) sisse asetatakse tulekustutuspakend - spiraaliks rullitud messingvõrk.

Riis. 2. Elektrolüsaatori disain:
1 - isoleeriv polüvinüülkloriidist toru 10 mm, 2 - M8 naast (4 tk.), 3 - M8 mutter koos seibiga (4 tk.), 4 - vasak plaat, 5 - M10 pistikpolt seibiga, 6 - plaat, 7 - kummist rõngas, 8 - liitmik, 9 - seib, 10 - PVC toru 5 mm, 11 - parempoolne plaat, 12 - lühike liitmik (3 tk.), 13 - vahemahuti, 14 - alus, 15 - klemmid, 16 - mull toru , 17 - nõela otsik, 18 - veetihendi korpus.

Lülitage alaldi sisse, reguleerige pinge või ühendatud plaatide arv nimivooluga ja süütage düüsist väljuv gaas.

Kui vajate suuremat jõudlust, suurendage plaatide arvu ja kasutage võimsamat toiteallikat - LATR-i ja lihtsa alaldiga. Leegi temperatuuri saab veidi reguleerida ka vesitihendi koostisega. Kui on ainult vesi, on segus palju hapnikku, mis mõnel juhul on ebasoovitav. Vesitihendisse metüülalkoholi valamisel saab segu rikastada ja temperatuuri tõsta 2600 °C-ni. Leegi temperatuuri alandamiseks täidetakse vesitihend atsetooni ja vee seguga vahekorras 1:1. viimastel juhtudel ei tohiks unustada vesitihendi sisu täiendamist.

Y. ORLOV, Troitsk, Moskva piirkond.
Väljaandja: Modeler designer

Praegu Venemaal kõik rohkem veevarustus- ja reoveekäitlusrajatised, samuti tootmisrajatised keelduvad kasutamast kaubanduslikku vedelat kloori ja hüpoklorite, otsustades korraldada vajalike reaktiivide sünteesi otse kasutusrajatistes.

Tootmiseks on vaja naatriumkloriidi (soola), vett ja elektrit.

Sellise keeldumise põhjused:

1. Vedel kloor on väga ohtlik.

Vaatamata kloori madalale hinnale muudavad selle kasutamisega seotud tegevused ja kulud oluliselt keerulisemaks ja suurendavad kogu tootmisprotsessi maksumust.

2. Kaubanduslik naatriumhüpoklorit (GPHC 19%) on väga kallis.

1 tonni A-klassi GPHN maksumus ei ületa 20-30 tuhat rubla. Naatriumhüpokloriti kogus, mis vastab 1 tonnile kloorile, on aga juba 100-150 tuhat rubla. (kuna hüpoklorit sisaldab ainult 15-19% aktiivset kloori ja kipub edasi lagunema).

Elektrolüüsiseadmete eelised:

• transpordi ja ladustamise ajal ohutuse tagamise kuludest loobumine;
• Elektrolüüsiseadmete töötamise ajal on suure hulga reaktiivi lekkimisega seotud õnnetused võimatud. Kloorireaktiivide sünteesi elektrolüüsitehaste tööobjektid ei kuulu ohtlike tootmisrajatiste hulka ega ole kantud vastavasse registrisse;
• sõltumatus tarnijast - reaktiivi toodetakse vajalikus koguses, tootlikkus on reguleeritud, mis suurendab rajatise energiatõhusust;
• odav tooraine - sünteesiks saab kasutada odavaimat tehnilist soola. See nõuab installimist lisavarustus elektrolüsaatoritesse siseneva soolalahuse puhastamiseks taastuvad need kulud aga vähem kui 1 aastaga tänu olulisele tooraine kokkuhoiule;
• saadud reagent on odavam kui kaubanduslik;
• veevarustusrajatiste jaoks, mis kasutavad peamise desinfitseerimismeetodina UV-seadmeid - UV-seadmete kasutuselevõtul on võimatu kloorireaktiivide kasutamisest täielikult loobuda, kuna on vaja tagada konstruktsioonide ja võrkude sanitaarseisund, samuti veetranspordi ohutus tarbijale. Elektrolüüsitehased koos UV-seadmetega rahuldavad täielikult kloorivajaduse, samas on rajatis välja arvatud ohtlike tootmisrajatiste registrist.

Elektrolüüsitehased toodavad erinevaid reaktiive:

• kloor või kloorivesi (Aquachlor, Aquachlor-Bekhoff, Aquachlor-Membrane/Diaphragm);
• suurenenud efektiivsusega kombineeritud desinfektsioonivahend - kloori, kloordioksiidi, osooni sisaldav oksüdeerijate lahus (Aquachlor, Aquachlor-Beckhoff);
• madala kontsentratsiooniga HPCN 0,8% (LET-EPM, Aquachlor, Aquachlor-Beckhoff);
• kõrge kontsentratsiooniga HPCN 15-19% (Aquachlor-Membrane/Diaphragm).

Kõik need reaktiivid sobivad vee desinfitseerimiseks. Ainsaks piiranguks on desinfitseeritava vee pH reagendi sisenemiskohas – vee puhul, mille pH on üle 7,5, on soovitatav kasutada hüpokloriti asemel kloorivett, mis on aluselises keskkonnas ebaefektiivne.

Vaatleme üksikasjalikumalt igat tüüpi LET LLC seadmeid:

Aquachlor ja Aquachlor-Beckhoff:

• saadud reaktiiv on suurendanud efektiivsust;
• üksikutel moodulitel on madal jõudlus. See võimaldab teil paindlikult reageerida
• reaktiivi vajadus. Kompleksi optimaalne jõudlus on kuni 250-500 kg aktiivset kloori päevas;
• reaktori vahetamise sagedus - üks kord 3-5 aasta jooksul;
• hoolduse lihtsus.

LET-EPM:

• komplekside piiramatu tootlikkus;
• kasutuslihtsus ja madalad nõuded tooraine kvaliteedile;
• elektroodiploki vahetamise (ümbervärvimise) sagedus – üks kord aastas;
• Reaktiiv sobib enamiku objektide jaoks.

Aquachlor-diafragma:

• kloorivee ja kontsentreeritud HPCN 19% saamise võimalus, samuti nende reaktiivide samaaegne valmistamine;
• elektroodi katte ja membraani vahetamise sagedus on mitte rohkem kui üks kord 10 aasta jooksul;
• kõrged nõuded soolalahuse kvaliteedile;
• võimalus pesta diafragmat ja naasta tööle, kui see on saastunud ebasobiva kvaliteediga soolalahusega;

Aquachlor membraan:

• kompleksi piiramatu tootlikkus (kuid mitte vähem kui 50-100 kg/päevas);
• võimalus saada sünteesiks sobivat kloori ja kontsentreeritud 19% kõrge puhtusastmega HPCN-i;
• elektroodi katte ja membraani vahetamise sagedus on mitte rohkem kui üks kord 10 aasta jooksul;
• väga kõrged nõuded soolalahuse kvaliteedile;
• kui membraan on määrdunud, tuleb see asendada uuega;
• Seadmete hooldus nõuab kvalifitseeritud personali.

Lõpptoote maksumus (kasvavalt, vähimast kõrgeimani):

• Akvakloor-diafragma
• Aquahdlor-membraan
• Aquachlor/Aquachlor-Beckhoff
• LET-EPM

ELEKTROSPETID

ELEKTROSPETID

Elektrokeemilised ja elektrofüüsikalised paigaldised, elektrolüüsipaigaldised

Elektrolüüs- see on aine vabanemine elektroodidele, kui vool läbib elektrolüüti, oksüdatsiooni- ja redutseerimisprotsessid elektroodidel, millega kaasneb elektronide omandamine või kadu aineosakeste poolt.
Elektrolüsaator- see on vann, milles protsess toimub elektrienergia neeldumisega.
Tööpõhimõtet saab näha anoodilise lahustumise ja katoodsadestamisega elektrolüsaatori diagrammil (Joon. 1.3-1).

Paigalduse põhielemendid on: elektrolüüt (1), elektroodid (2) ja toiteallikas (3).
Elektrolüüsivanni (U) ületav pinge koosneb kolmest komponendist:

Elektroodide pinna lähedale moodustub kahekordne elektrikiht, mis takistab ioonide lähenemist ja väljumist. Vastutegevuse nõrgendamiseks kasutatakse järgmist:
- elektrolüüdi ringlus temperatuuri ühtlustamiseks;
- elektroodide vibratsioon;
- lülitustoiteallikas.
Tööstuses määrab metallide elektrolüüsi ja algkeskkonna eralduva metalli elektripotentsiaal.
Positiivse potentsiaaliga metallid eraldatakse tahkest alusest selle lahustamise teel (näiteks vask potentsiaaliga “+0,34 V”).
Negatiivse potentsiaaliga metalle eraldub rohkem nende soolade lahustest (näiteks tsink potentsiaaliga “-0,76 V”).
Negatiivse potentsiaaliga metallid eralduvad vähem oma soolade sulamist (näiteks alumiinium potentsiaaliga "-1,43").
Märkus – metallide potentsiaalid on määratletud seoses „vesinikuga”, millel on elektriline potentsiaal on võrdne "nulliga".
Vase elektrolüüs kasutatakse puhta elektrolüütilise vase saamiseks töötlemata vasest (saadud pärast sulatamist ahjudes) ja selles sisalduvate väärtuslike metallide ekstraheerimiseks.
Protsess viiakse läbi elektrolüüsivannides.
Anood on valatud blistervasest plaatidena paksusega 35...45 mm ja kaaluga ca 300 kg.
Katood on elektrolüütiline (puhas) vask 0,6...0,7 mm paksuste plaatide kujul, mis on riputatud anoodide vahele kõrvadele. Kõrvuti asetsevate anoodide ja katoodide vaheline kaugus on 35...40 mm.
Elektrolüüt, millega vann täidetakse, on vasksulfaadi (CuSO 4) vesilahus, mis on takistuse vähendamiseks hapestatud väävelhappega (H 2 S0 4).

Vase ioonide kontsentratsiooni ühtlustamiseks elektroodidel ja vajaliku temperatuuri tagamiseks kasutatakse elektrolüüdi otsetsirkulatsiooni, mis toidetakse altpoolt ja tühjendatakse vanni ülaosast.
Tsingi elektrolüüs kasutatakse kõrgekvaliteedilise tsingi (Zn) saamiseks selle soolade vesilahustest.
Katoodiks on 4 mm paksused alumiiniumplaadid. Anoodiks on pliiplaadid paksusega 5...8 mm, millele on korrosiooni vähendamiseks lisatud 1% hõbedat.
Elektrolüüdiks on tsinksulfaadi (ZnS0 4) ja väävelhappe (H 2 S0 4) 5...6% vesilahus. Elektrolüüsi käigus sadestub katoodile metalliline tsink (Zn), mis perioodiliselt eemaldatakse.
Anoodil eraldub gaas vesinik (H) ja lahusesse tekib väävelhape (H 2 S0 4).

Katoodidelt eemaldatakse tsinki kuni 2 korda päevas, seejärel pestakse, vormitakse kottideks ja sulatatakse ahjudes.
Katoodide kulumine elektrolüüsi käigus on umbes 1,5 kg/t tsingi kohta ja anoodidel - 0,8... 1,5 kg/t tsingi kohta.
Vanni pingelanguse järsk tõus (kuni 3,3...3,6 V) viitab vajadusele puhastada anoodid mudast.
Anoodide puhastamise vajadus on kord 20...25 päeva jooksul ja katoode - kord 10 päeva jooksul.
Muda eemaldatakse läbi vanni põhjas oleva augu.
Elektrolüüsitsehhis paigaldatakse vannid kõrvuti pikkade külgedega 20...30 tk ja ühendatakse üheks plokiks.
Seadistatud temperatuuri hoidmiseks jahutatakse vannid läbi alumiinium- või süsinikspiraalide tarnitava veega.
Vesiniku eraldumise vähendamiseks katoodil lisatakse lahusele pindaktiivseid aineid.
Alumiiniumi elektrolüüs kasutatakse kõrgekvaliteedilise alumiiniumi (Al) tootmiseks sulasooladest elektrolüüsi teel.
Anood on süsinikelektrood, mida kulub elektrolüüsi käigus, kuna see asub väga agressiivses keskkonnas.
Anood riputatakse liikuvale raamile, mis liigub automaatselt mööda ahju metallkonstruktsioone. Juhtsignaal on pinge kadu elektrolüüdis.
Elektrolüüt on alumiiniumoksiidi (AI 2 O 3) lahus sulas krüoliidis (Na 3 AlF 6). Fluori (F 6) olemasolu muudab keskkonna väga agressiivseks.
Katood on ahju koldeplokid.
Vanni antakse vool mõlemalt poolt.
Anoodile - läbi alumiiniumsiinide pakettide, läbi painduvate vaskjuhtmete, läbi terastihvtide.
Katoodile - spetsiaalsete juhtmete kaudu (õitseb).
Anoodi mõõtmed määratakse kindlaks vanni määratud võimsuse ja lubatud voolutiheduse järgi.

Elektrolüsaatorid on kombineeritud 160...170 ühikuga seeriateks, millest 4...5 on varu.
Metalli valamine vannist vaakumkulpide abil
Vannidest valatud alumiinium siseneb valukorpuse segistitesse, kus see pärast keskmistamist ja settimist valatakse valuplokkidesse.