الکترولیز یک پدیده شیمیایی-فیزیکی در تجزیه مواد به اجزاء توسط جریان الکتریکی است که به طور گسترده برای مصارف صنعتی استفاده می شود. بر اساس این واکنش، سنگدانه هایی برای تولید، به عنوان مثال، کلر یا فلزات غیر آهنی ساخته می شوند.

افزایش مداوم قیمت منابع انرژی باعث محبوبیت کارخانه های الکترولیز داخلی شده است. چنین طرح هایی چیست و چگونه می توان آنها را در خانه ساخت؟

اطلاعات کلی در مورد الکترولیز

دستگاه الکترولیز وسیله ای برای الکترولیز است که به منبع انرژی خارجی نیاز دارد که از نظر ساختاری از چندین الکترود تشکیل شده است که در ظرفی پر از الکترولیت قرار می گیرند. همچنین چنین نصبی را می توان دستگاهی برای شکافتن آب نامید.

در چنین واحدهایی، اصلی پارامتر فنیظرفیت است که به معنای مقدار هیدروژن تولید شده در ساعت است و بر حسب m³/h اندازه گیری می شود. واحدهای ثابت این پارامتر را به نام مدل حمل می کنند، به عنوان مثال واحد غشایی SEU-40 40 متر مکعب در ساعت تولید می کند. متر هیدروژن

سایر ویژگی های این گونه دستگاه ها کاملاً به هدف و نوع تأسیسات مورد نظر بستگی دارد. به عنوان مثال، هنگام انجام الکترولیز آب، راندمان واحد به پارامترهای زیر بستگی دارد:

1. سطح کوچکترین پتانسیل الکترود (ولتاژ). برای عملکرد عادی واحد، این مشخصه باید در محدوده 1.8-2 ولت در هر صفحه باشد. اگر منبع تغذیه دارای ولتاژ 14 ولت باشد، منطقی است که ظرفیت سلول الکترولیتی را با محلول الکترولیت به 7 سلول توسط ورق تقسیم کنیم. چنین نصبی سلول خشک نامیده می شود. مقدار کوچکتر الکترولیز را شروع نمی کند و مقدار بزرگتر مصرف انرژی را تا حد زیادی افزایش می دهد.

1. هرچه فاصله بین اجزای صفحه کمتر باشد، مقاومت کمتری وجود خواهد داشت، که با عبور جریان زیاد، منجر به افزایش تولید ماده گازی می شود.
2. مساحت سطح درج ها تأثیر مستقیمی بر عملکرد دارد.
3. تعادل حرارتی و درجه غلظت الکترولیت؛
4. مواد عناصر الکترود. طلا گران است اما مواد ایده آلبرای استفاده در الکترولیزها به دلیل هزینه بالای آن، اغلب از فولاد ضد زنگ استفاده می شود.

مهم!در ساختارهای نوع متفاوت، مقادیر پارامترهای متفاوتی خواهند داشت.

از کارخانه های الکترولیز آب نیز می توان برای اهدافی مانند گندزدایی، تصفیه و ارزیابی کیفیت آب استفاده کرد.

اصل کار و انواع الکترولیز

ساده ترین دستگاه دارای الکترولیزهایی است که آب را به اکسیژن و هیدروژن تقسیم می کند. آنها از یک ظرف با یک الکترولیت تشکیل شده اند که الکترودهای متصل به یک منبع انرژی در آن قرار می گیرند.

اصل کار دستگاه الکترولیز این است که جریان الکتریکی که از الکترولیت می گذرد دارای ولتاژ کافی برای تجزیه آب به مولکول است. نتیجه این فرآیند این است که آند یک قسمت از اکسیژن را آزاد می کند و کاتد دو قسمت هیدروژن تولید می کند.

انواع الکترولیز

دستگاه های شکاف آب از انواع زیر هستند:

1. خشک؛
2. جریان عبوری؛
3. غشاء؛
4. دیافراگم؛
5. قلیایی.

نوع خشک

چنین الکترولیزرهایی بیشترین میزان را دارند طراحی ساده(تصویر بالا). آنها یک ویژگی خاص دارند که در این واقعیت نهفته است که دستکاری تعداد سلول ها باعث می شود که واحد از منبعی با هر ولتاژی تغذیه شود.

نوع جریان

این تاسیسات در طراحی خود یک حمام کاملاً پر از الکترولیت با عناصر الکترود و یک مخزن دارند.

اصل عملکرد دستگاه الکترولیز جریان به شرح زیر است (در تصویر بالا):

• در طول الکترولیز، الکترولیت همراه با گاز از طریق لوله "B" به مخزن "D" فشرده می شود.
• در مخزن "D" فرآیند جداسازی گاز از الکترولیت انجام می شود.
• گاز از طریق شیر "C" خارج می شود.
• محلول الکترولیت از طریق لوله "E" به حمام "A" باز می گردد.

جالب است بدانید.این اصل عملکرد در برخی پیکربندی شده است دستگاه های جوش- احتراق گاز منتشر شده اجازه می دهد تا عناصر جوش داده شوند.

نوع غشاء

دستگاه الکترولیز از نوع غشایی طراحی مشابهی با سایر الکترولیزها دارد، اما الکترولیت جامدبر روی پایه پلیمریکه غشاء نامیده می شود.

غشا در چنین سنگدانه ها دارای هدف دوگانه است - انتقال یون ها و پروتون ها، جداسازی الکترودها و محصولات الکترولیز.

نوع دیافراگم

هنگامی که یک ماده نمی تواند نفوذ کند و بر ماده دیگر تأثیر بگذارد، از یک دیافراگم متخلخل استفاده می شود که می تواند از شیشه، الیاف پلیمری، سرامیک یا مواد آزبست ساخته شود.

نوع قلیایی

الکترولیز نمی تواند در آب مقطر انجام شود. در چنین مواردی استفاده از کاتالیزورها که محلول های قلیایی با غلظت بالا هستند ضروری است. بر این اساس می توان قسمت اصلی دستگاه های الکترولیز را قلیایی نامید.

مهم!لازم به ذکر است که استفاده از نمک به عنوان کاتالیزور مضر است، زیرا گاز کلر در طی واکنش آزاد می شود. کاتالیزور ایده آل می تواند هیدروکسید سدیم باشد که الکترودهای آهن را خورده نمی کند و به انتشار مواد مضر کمک نمی کند.

خود ساخت الکترولیز

هر کسی می تواند با دست خود یک الکترولیز بسازد. برای فرآیند مونتاژ ساده ترین طراحی، مواد زیر مورد نیاز است:

• ورق فولادی ضد زنگ گزینه های ایده آل- خارجی AISI 316L یا داخلی 03X16H15M3؛
• پیچ و مهره M6x150؛
• واشر و آجیل؛
• لوله شفاف - می توانید از سطح آب استفاده کنید که برای اهداف ساخت و ساز استفاده می شود.
• چندین اتصالات شاه ماهی با قطر بیرونی 8 میلی متر؛
• یک ظرف پلاستیکی با حجم 1.5 لیتر؛
• فیلتر کوچک آب جارییک فیلتر، به عنوان مثال یک فیلتر برای ماشین لباسشویی؛
• شیر آب را چک کنید

فرآیند مونتاژ

طبق دستورالعمل زیر الکترولیز را با دستان خود مونتاژ کنید:

1. اولین مرحله علامت گذاری و برش بیشتر ورق فولاد ضد زنگ به مربع های مساوی است. اره کردن را می توان در یک زاویه انجام داد خرد کننده(بلغاری). یکی از گوشه ها در چنین مربع هایی باید برای چسباندن صحیح صفحات با زاویه بریده شود.
2. بعد، شما باید یک سوراخ برای پیچ در طرف مقابل صفحه از برش گوشه سوراخ کنید.
3. اتصال صفحات باید به طور متناوب انجام شود: یک صفحه روی "+"، بعدی روی "-" و غیره.
4. بین صفحات با بارهای متفاوت باید یک عایق وجود داشته باشد که به عنوان یک لوله از سطح آب عمل می کند. باید آن را به صورت حلقه برش دهید، که باید از طول برش داده شود تا نوارهایی به ضخامت 1 میلی متر به دست آید. چنین فاصله ای بین صفحات برای انتشار گاز موثر در طول الکترولیز کافی است.
5. صفحات به وسیله واشرها به صورت زیر به هم محکم می شوند: یک واشر روی پیچ، سپس یک صفحه، سپس سه واشر، سپس یک صفحه و غیره نصب می شود. صفحاتی که دارای بار مثبت هستند به صفحات دارای بار منفی منعکس می شوند. این به شما امکان می دهد از لمس الکترودها با لبه های اره شده جلوگیری کنید.

1. هنگام مونتاژ صفحات، باید بلافاصله آنها را عایق بندی کنید و مهره ها را محکم کنید.
2. همچنین، برای اطمینان از عدم اتصال کوتاه، هر صفحه باید حلقه شود.
3. سپس، کل مجموعه باید در یک جعبه پلاستیکی قرار گیرد.
4. پس از آن، لازم است مکان هایی را که پیچ ها با دیواره های ظرف تماس می گیرند، علامت گذاری کنید، جایی که باید دو سوراخ دریل کنید. اگر پیچ ها در ظرف قرار نگیرند ، باید با اره برقی بریده شوند.
5. در مرحله بعد ، پیچ ها با مهره ها و واشرها برای محکم شدن ساختار سفت می شوند.

1. پس از انجام دستکاری ها، باید سوراخ هایی در درب ظرف ایجاد کنید و اتصالات را در آنها قرار دهید. سفتی در این موردمی توان با روانکاری درزها با درزگیرهای مبتنی بر سیلیکون تهیه کرد.
2. شیر ایمنی و فیلتر در طراحی در خروجی گاز قرار دارند و به عنوان وسیله ای برای کنترل تجمع بیش از حد آن عمل می کنند که می تواند منجر به عواقب فاجعه بار شود.
3. کارخانه الکترولیز مونتاژ می شود.

مرحله آخر تست است که به این صورت انجام می شود:

• پر کردن مخزن با آب تا سطح پیچ های ثابت؛
• اتصال برق به دستگاه؛
• اتصال به اتصالات لوله ای که انتهای مخالف آن در آب پایین می آید.

اگر جریان ضعیفی به نیروگاه وارد شود، در این صورت خروج گاز از طریق لوله تقریبا نامحسوس خواهد بود، اما می توان آن را در داخل الکترولایزر مشاهده کرد. بالا بردن برقبا افزودن یک کاتالیزور قلیایی به آب، می توان عملکرد یک ماده گازی را به میزان قابل توجهی افزایش داد.

الکترولایزر تولید شده می تواند عمل کند بخشی جدایی ناپذیربسیاری از دستگاه ها مانند مشعل هیدروژنی.

با دانستن انواع، مشخصات اصلی، طراحی و اصل عملکرد دستگاه های الکترولیز، می توان مونتاژ صحیح را انجام داد. طراحی خانگی، کدام خواهد بود دستیار ضروریدر موقعیت های مختلف روزمره: از جوشکاری و صرفه جویی در مصرف سوخت وسایل نقلیه تا عملکرد سیستم های گرمایشی.

ویدیو

الکترولیزتجزیه یا تصفیه مواد تحت تأثیر جریان الکتریکی است. این یک فرآیند ردوکس است، روی یکی از الکترودها - آند - فرآیند اکسیداسیون انجام می شود - از بین می رود و روی کاتد - فرآیند کاهش - یون های مثبت - کاتیون ها به سمت آن جذب می شوند. در طول الکترولیز، تفکیک الکترولیتی- تجزیه الکترولیت (ماده رسانا) به یونهای دارای بار مثبت و منفی (چند درجه تفکیک مشخص می شود) هنگامی که جریان روشن می شود، الکترون ها از آند به کاتد حرکت می کنند، در حالی که محلول الکترولیت ممکن است تخلیه شود (اگر جریان داشته باشد) در فرآیند شرکت می کند)، باید دائماً دوباره پر شود. یک آند اکسید کننده همچنین می تواند در محلول الکترولیت حل شود - سپس ذرات آن جذب می شوند بار مثبتو جذب کاتد می شوند.

آند - یک الکترود با بار مثبت - اکسیداسیون روی آن اتفاق می افتد
کاتد - یک الکترود با بار منفی - در حال بازسازی است
بر اساس این اصل که بر خلاف اتهامات جذب، همراه با این می آیدجداسازی یا تطهیر ماده

بسته به فرآیند در حال انجام، مواد الکترودها ممکن است متفاوت باشد. جرم ماده ای که در طی فعل و انفعالات الکتروشیمیایی به دست می آید توسط قوانین فارادی تعیین می شود و به بار (محصول قدرت جریان و زمان جریان فعلی) بستگی دارد، همچنین به غلظت الکترولیت بر روی فعالیت مواد از آن بستگی دارد. که الکترودها ساخته می شوند.آندها بی اثر هستند - نامحلول هستند، واکنش نشان نمی دهند و فعال هستند - آنها خودشان در تعامل شرکت می کنند (از آنها بسیار کمتر استفاده می شود).

برای ساخت آندها، گرافیت، مواد کربن-گرافیت، پلاتین و آلیاژهای آن، سرب و آلیاژهای آن و اکسیدهای برخی از فلزات استفاده می شود. آند تیتانیوم با پوشش فعال مخلوطی از اکسیدهای روتنیوم و تیتانیوم و همچنین پلاتین و آلیاژهای آن استفاده می شود.

آندهای نامحلول ترکیباتی بر پایه تانتالیوم و تیتانیوم، گریدهای ویژه گرافیت، دی اکسید سرب، مگنتیت هستند. معمولاً از فولاد برای کاتد استفاده می شود.

انواع الکترولیت های زیر را می توان برای فرآیند استفاده کرد: محلول های آبی نمک ها، اسیدها، بازها. محلول های غیر آبی در حلال های آلی و معدنی؛ نمک های مذاب؛ الکترولیت های جامد الکترولیت ها در درجات مختلف غلظت وجود دارند.

بسته به اهداف واکنش های الکترولیتی، از ترکیبات مختلفی از انواع آندها و کاتدها استفاده می شود: افقی با کاتد جیوه مایع، با کاتدهای عمودی و یک دیافراگم فیلتر، با دیافراگم افقی، با الکترولیت در حال جریان، با الکترودهای متحرک، با الکترودهای حجیم. ، و غیره. بیشتر فرآیندها تمایل دارند از مواد تشکیل شده در آند و کاتد استفاده کنند، اما معمولاً یکی از محصولات ارزش کمتری دارد.

الکترولیز کاربرد زیادی در صنعت پیدا می کند، همچنین در پزشکی و اقتصاد ملی استفاده می شود.

کاربردهای اصلی الکترولیز:

• تصفیه آب برای استفاده در اقتصاد ملی،
• تمیز کردن فاضلابآب مصرفی صنایع شیمیایی

برای به دست آوردن مواد و فلزات بدون ناخالصی:

• متالورژی، هیدرومتالورژی - برای تولید آلومینیوم و بسیاری از فلزات دیگر - آلومینیوم از ذوب آلومینا در کرایولیت، منیزیم از طریق الکترولیز به دست می آید (از دولومیت و آب دریاسدیم (از سنگ نمک)، لیتیوم، بریلیم، کلسیم (از کلرید کلسیم)، فلزات قلیایی و خاکی کمیاب.
• در صنایع شیمیایی، الکترولیز محصولات مهمی مانند کلرات ها و پرکلرات ها، اسید پرسولفوریک و پرسولفات ها، پرمنگنات پتاسیم،
• استخراج الکترولیتی فلز - استخراج الکتریکی. سنگ معدن یا کنسانتره توسط معرف های خاصی به محلولی منتقل می شود که پس از تمیز کردن برای الکترولیز فرستاده می شود. از این طریق روی، مس، کادمیوم به دست می آید.
• پالایش الکترولیتی آندهای محلول از فلز ساخته می شوند، ناخالصی های موجود در فلز خام رسوب آند به شکل لجن آند (مس، نیکل، قلع، سرب، نقره، طلا) در طی الکترولیز، و فلز خالصدر کاتد آزاد شد.
• در آبکاری - آبکاری - به دست آوردن پوشش هایی بر روی فلزات که باعث بهبود عملکرد یا خواص تزئینیو گالوانوپلاستی - به دست آوردن کپی فلزی دقیق از هر شی.
• برای به دست آوردن فیلم های محافظ اکسید روی فلزات (آندایزینگ). همچنین از پردازش الکتروشیمیایی برای پرداخت سطح محصولات و رنگ آمیزی فلزات استفاده می شود.
• تیز کردن الکتروشیمیایی ابزارهای برش، پولیش، الکترومیلینگ،
• الکترولیز همچنین به طور گسترده در مهندسی رادیو استفاده می شود.

تخصیص الکترولیز محلول های آبی و محیط های مذاب، و همچنین تولید خود منابع جریان الکتروشیمیایی - باتری ها، سلول های گالوانیکی، باتری ها، که عملکرد آنها با عبور جریان در جهت مخالف با جریانی که در آن جریان در حین تخلیه جریان دارد، بازیابی می شود. .

انواع اصلی دستگاه های الکترولیز:

• تاسیسات تولید و پالایش آلومینیوم؛
• تاسیسات الکترولیز تولید حق آهنی؛
• الکترولیزهای تولید نیکل کبالت؛
• تاسیسات برای الکترولیز منیزیم؛

• تاسیسات الکترولیز (تصفیه) مس.
• گیاهان برای اعمال پوشش های گالوانیکی؛
• کارخانه های الکترولیز برای تولید کلر؛

• الکترولیز برای ضد عفونی آب.
• الکترولیزهای تولید هیدروژن برای نیروگاه های هسته ای و غیره.

یک محصول جانبی بسیاری از واکنش های ردوکس، اکسیژن است.

در طول الکترولیز، قدرت جریان، فرکانس و ولتاژ آن، حتی قطبیت آن تنظیم می شود، این پارامترها سرعت و جهت فرآیندها را کنترل می کنند. واکنش الکترولیز همیشه در ساعت انجام می شود دی سی، از آنجایی که ثابت بودن قطب ها در اینجا بسیار مهم است. در موارد بسیار نادر، زمانی که قطبیت قابل توجه نیست، از جریان متناوب استفاده می شود (به عنوان مثال، در الکترولیز گازها).

با توجه به طراحی دستگاه کاتد، الکترولیزهای آلومینیومی مدرن به دو دسته تقسیم می شوند

• الکترولیزهای ته و بدون ته،
• با اجاق پر شده و بلوکی؛
• طبق روش عرضه فعلی: با طرح شینه یک طرفه و دو طرفه.
• با توجه به روش گرفتن گازها: برای الکترولیز نوع باز، با پمپ بنزین زنگوله ای و از نوع سرپوشیده.

به خواص نامطلوب همه ساختارهای موجودالکترولیزهای آلومینیومی را باید به ضریب مصرف برق ناکافی بالا، عمر مفید کوتاه و راندمان ناکافی در جذب گازهای خروجی نسبت داد. بهبود بیشترطراحی الکترولایزرها باید مسیر افزایش ظرفیت واحد آن، مکانیزاسیون و اتوماسیون کلیه عملیات تعمیر و نگهداری، جذب کامل کلیه گازهای خروجی با بازسازی بعدی اجزای ارزشمند آنها را دنبال کند.

کارخانه های الکترولیز صنعتی انواع مختلفی از ساخت دارند که عمده ترین آنها غشایی و دیافراگمی است. همچنین کارخانه های الکترولیز خشک، مرطوب و جریان دار وجود دارد. AT نمای کلینصب یک سیستم بسته حاوی الکترودهای قرار داده شده در ترکیب الکترولیت است که یک جریان الکتریکی با ویژگی های خاص به آن عرضه می شود. سلول های الکترولیز را می توان در یک باتری ترکیب کرد. الکترولیزهای دوقطبی نیز وجود دارد - که در آن هر الکترود، به استثنای الکترودهای شدید، از یک سو به عنوان آند و از سوی دیگر به عنوان کاتد کار می کند.

این تجهیزات در فشار متفاوتبسته به نوع واکنش. برای تولید برخی از مواد - به عنوان مثال، در تولید گازها، تنظیم فشار یا شرایط خاص. همچنین باید فشار گازها را که محصول جانبی واکنش های الکترولیتی هستند، کنترل کنید. نیروگاه های الکترولیز که برای تولید هیدروژن و اکسیژن در نیروگاه ها استفاده می شوند، تحت فشار بیش از حد 10 کیلوگرم بر سانتی متر مربع (1 مگاپاسکال) کار می کنند.
نصب ها نیز از نظر عملکرد متفاوت هستند.

برخی از آنها از مکانیزم های الکتریکی خطی استفاده می کنند. به عنوان مثال، آنها برای حرکت الکترودها، تنظیم سطح الکترولیت، مخازن متحرک، حمام الکترولیت و غیره استفاده می شوند. یک نمونه از چنین طراحی در نقاشی نشان داده شده است.

تمام نیروگاه های الکترولیز باید زمین شوند. برای راه اندازی یک الکترولیز صنعتی بزرگ، یک واحد یکسو کننده یا یک پست مبدل برای تبدیل مورد نیاز است جریان متناوببه صورت دائمی روشنایی محلی ثابت در مغازه های الکترولیز (ساختمان ها، سالن ها) معمولاً مورد نیاز نیست. استثنا - اساسی اماکن صنعتیکارخانه های الکترولیز برای تولید کلر.

فناوری های الکترولیز صنعتی به چند نوع تقسیم می شوند:

• PFPB - فناوری الکترولیز با استفاده از آندهای پخته و فیدرهای نقطه ای
• CWPB - الکترولیز با استفاده از آندهای پخته و یک پرتو پانچ در مرکز
• SWPB - پردازش محیطی سلول های آند پخته شده
• VSS - فناوری Soderberg با سرب فعلی بالا
• HSS - تکنولوژی Soderberg با منبع تغذیه جانبی

بیشترین حجم انتشار ویژه از الکترولیزها توسط فرآیندهای الکترولیز مبتنی بر فناوری Soderberg به حساب می‌آید. این فناوری بیشترین کاربرد را در کارخانه های ذوب آلومینیوم در روسیه و چین دارد. حجم انتشار ویژه از چنین الکترولیزها در مقایسه با سایر فناوری ها بسیار بیشتر است. تعداد انتشار فلوئوروکربن نیز با مطالعه پارامترهای تکنولوژیکی اثر آند کاهش می یابد که کاهش آن نیز بر میزان انتشار تأثیر می گذارد.

مدل های الکترولیز صنعتی

آندهای کربن (و گرافیت آلوتوپ کربن است) دارای یک اشکال قابل توجه هستند - در طی واکنش آنها در جو آزاد می شوند. دی اکسید کربندر نتیجه آن را آلوده می کند. در حال حاضر، فناوری آند بی اثر به ویژه مرتبط است، اکنون این فناوری توسط آن آزمایش می شود سازنده معروفآلومینیوم ماهیت آن این است که از یک آند بدون کربن که وارد واکنش ها نمی شود استفاده می شود و به عنوان یک محصول جانبی، نه دی اکسید کربن، بلکه اکسیژن خالص در جو آزاد می شود.

این فناوری به طور قابل توجهی سازگاری با محیط زیست تولید را افزایش می دهد، اما تاکنون در مرحله آزمایش است.

با وجود طیف گسترده ای از الکترولیت ها، الکترودها، الکترولیزها، مشکلات رایج الکترولیز فنی وجود دارد. اینها شامل انتقال بار، گرما، جرم، توزیع میدان های الکتریکی است. برای سرعت بخشیدن به فرآیند انتقال، توصیه می شود سرعت تمام جریان ها را افزایش داده و همرفت اجباری را اعمال کنید. فرآیندهای الکترود را می توان با اندازه گیری جریان های محدود کننده کنترل کرد.

با استفاده از اصل به دست آوردن هیدروژن با الکترولیز محلول آبی قلیایی، تصمیم گرفتم یک دستگاه ساده و فشرده بسازم که برای کار با قطعات کوچک هنگام لحیم کاری با لحیم کاری سخت راحت است. به دلیل کوچک بودن ابعاد خارجی الکترولیز، حتی روی یک رومیزی کوچک هم جای خود را پیدا می کند و استفاده از یکسو کننده استاندارد برای شارژ باتری ها به عنوان واحد الکترولیتی، ساخت دستگاه را تسهیل کرده و کار با آن را ایمن می کند.

عملکرد نسبتاً کوچک، اما کاملاً کافی دستگاه، طراحی آب بند را بسیار ساده کرده و ایمنی آتش و انفجار را تضمین می کند.

دستگاه الکترولایزر

بین دو تخته که توسط چهار پین به هم وصل شده اند، یک باتری از صفحات فولادی-الکترود وجود دارد که توسط حلقه های لاستیکی از هم جدا شده اند. حفره داخلی باتری تا نیمه با محلول آبی KOH یا NaOH پر شده است. ولتاژ ثابت اعمال شده به صفحات باعث الکترولیز آب و آزاد شدن هیدروژن و اکسیژن گازی می شود.

این مخلوط از طریق یک لوله پی وی سی که روی اتصالات قرار داده شده است در یک ظرف میانی و از آن به یک قفل آب که از دو قوطی خالی برای پر کردن مجدد ساخته شده است تخلیه می شود. فندک های گازی(می توانید از قوطی های کارخانه Severny Press در لنینگراد استفاده کنید). گازی که از مخلوط آب و استون قرار داده شده در آنجا به نسبت 1: 1 عبور کرده است، ترکیب لازم برای احتراق را دارد و توسط لوله دیگری به نازل منحرف می شود - یک سوزن از یک سرنگ پزشکی، در خروجی آن می سوزد. دمای حدود 1800 درجه سانتیگراد

برنج. 1. آب سوز.

برای تخته های الکترولایزر از پلکسی ضخیم به ضخامت 25 میلی متر استفاده کردم. پردازش این ماده آسان است، از نظر شیمیایی در برابر عمل الکترولیت مقاوم است و به شما امکان می دهد سطح آن را به صورت بصری کنترل کنید تا در صورت لزوم آب مقطر را از طریق سوراخ پرکننده اضافه کنید.

بشقاب ها را می توان از ورق فلز (فولاد ضد زنگ، نیکل، ترشی یا آهن ترانسفورماتور) ضخامت 0.6-0.8 میلی متر. برای سهولت در مونتاژ، فرورفتگی های گرد در صفحات برای حلقه های مهر و موم لاستیکی فشرده می شوند، عمق آنها با ضخامت حلقه 5-6 میلی متر باید 2-3 میلی متر باشد.

حلقه های طراحی شده برای آب بندی حفره داخلی و عایق الکتریکیصفحات از روغن ورق و لاستیک مقاوم در برابر بنزین یا مقاوم در برابر اسید بریده می شوند. انجام این کار به صورت دستی دشوار نیست، اما انجام آن با کاتر گرد ایده آل خواهد بود.

چهار ناودانی فولادی M8 که قطعات را به هم وصل می‌کنند با کامبریک 10 میلی‌متری عایق‌بندی شده و به سوراخ‌های 11 میلی‌متری منطبق می‌شوند.

تعداد صفحات در باتری 9 است. با پارامترهای واحد منبع تغذیه تعیین می شود: قدرت و حداکثر ولتاژ آن - با نرخ 2 ولت در هر صفحه. جریان مصرفی به تعداد صفحات درگیر (هرچه تعداد آنها کمتر باشد جریان بیشتر) و غلظت محلول قلیایی بستگی دارد. در محلول غلیظ تر، جریان کمتر است، اما بهتر است از محلول 4-8٪ استفاده کنید - در طول الکترولیز کف نمی کند.

پایانه های تماس به سه صفحه اول و آخر لحیم می شوند. استاندارد شارژربرای باتری ماشین VA-2، متصل به 8 صفحه، با ولتاژ 17 ولت و جریان حدود 5 آمپر، عملکرد لازم مخلوط قابل احتراق را برای نازل فراهم می کند - یک سوزن با 0.6 میلی متر داخلی. نسبت بهینه قطر سوزن نازل و عملکرد الکترولیز به صورت تجربی تعیین می شود - به طوری که منطقه احتراق مخلوط در خارج از سوزن قرار دارد. اگر بهره وری کم باشد یا قطر سوراخ بیش از حد بزرگ باشد، احتراق در خود سوزن شروع می شود که به سرعت گرم می شود و از آن ذوب می شود.

یک مانع قابل اعتماد در برابر انتشار شعله از طریق لوله تغذیه در داخل الکترولیز، ساده ترین قفل آب است که از دو کارتریج خالی برای پر کردن مجدد فندک گاز ساخته شده است. مزایای آنها مانند مواد تخته است: سبکی ماشینکاری، مقاومت شیمیایی و شفافیت، به شما امکان می دهد سطح مایع را در آب بند آب کنترل کنید. مخزن میانی امکان اختلاط الکترولیت و ترکیب آب بند را در حالت های عملیات فشرده یا تحت عمل خلاء که هنگام قطع برق رخ می دهد را از بین می برد. و برای جلوگیری از این امر مطمئناً در پایان کار باید فوراً لوله را از الکترولیز جدا کنید. اتصالات مخزن ساخته شده است لوله های مسی 4 و 6 میلی متر، در دیواره بالایی قوطی ها روی نخ نصب می شوند. از طریق آنها، ترکیب آب بند پر می شود و میعانات از مخزن جداسازی تخلیه می شود. یک قیف عالی برای این کار از یک قوطی اسپری خالی دیگر برش داده می شود. به صورت نصف و با یک لوله نازک نصب شده در محل شیر.

الکترولیزور را با یک ظرف میانی با یک لوله کوتاه پلی وینیل کلرید 5 میلی متری، دومی با آب بند و اتصالات خروجی آن را با یک لوله بلندتر با نازل سوزنی وصل کنید (می توانید از سرنگ پزشکی با سوزن به عنوان نازل استفاده کنید). در داخل دسته (سرنگ) یک بسته اطفاء حریق قرار داده شده است - مش برنجی که به صورت مارپیچ پیچیده شده است.

برنج. 2. دستگاه الکترولایزر:
1 - لوله پی وی سی عایق 10 میلی متر، 2 - گل میخ M8 (4 عدد)، 3 - مهره M8 با واشر (4 عدد)، 4 - تخته سمت چپ، 5 - پیچ و مهره M10 با واشر، 6 - صفحه، 7 - حلقه لاستیکی، 8 - اتصال، 9 - واشر، 10 - لوله PVC 5 میلی متر، 11 - تخته سمت راست، 12 - اتصالات کوتاه (3 عدد)، 13 - مخزن میانی، 14 - پایه، 15 - پایانه، 16 - لوله حباب ، 17 - سوزن نازل ، 18 - بدنه قفل آب.

یکسو کننده را روشن کنید، ولتاژ یا تعداد صفحات متصل را با جریان نامی تنظیم کنید و گاز خارج شده از نازل را مشتعل کنید.

اگر به کارایی بیشتری نیاز دارید - تعداد صفحات را افزایش دهید و از منبع تغذیه قوی تری استفاده کنید - با LATR و یکسوساز ساده. دمای شعله نیز با ترکیب آب بند قابل تنظیم است. هنگامی که فقط حاوی آب باشد، مخلوط حاوی مقدار زیادی اکسیژن است که در برخی موارد نامطلوب است. با ریختن متیل الکل در قفل آب، مخلوط را می توان غنی کرد و درجه حرارت را تا 2600 درجه سانتیگراد افزایش داد. برای کاهش دمای شعله، قفل آب را با مخلوطی از استون و آب به نسبت 1: 1 پر می کنند. ، در موارد اخیر، نباید فراموش کرد که محتویات قفل آب را دوباره پر کنید.

یو. ORLOV، ترویتسک، منطقه مسکو
ارسال شده توسط: Modeller Constructor

در حال حاضر، در روسیه، همه مقدار زیادتأسیسات آبرسانی و فاضلاب و همچنین صنایع از استفاده از کلر مایع تجاری و هیپوکلریت ها خودداری می کنند و به نفع سازماندهی سنتز خود از معرف های لازم مستقیماً در موارد استفاده انتخاب می کنند.

تولید به کلرید سدیم (نمک)، آب، برق نیاز دارد.

دلایل این امتناع:

1. کلر مایع بسیار خطرناک است.

علیرغم هزینه کم کلر، اقدامات و هزینه های مرتبط با استفاده از آن، هزینه کل فرآیند تولید را بسیار پیچیده و افزایش می دهد.

2. هیپوکلریت سدیم تجاری (GPCHN 19%) بسیار گران است.

هزینه 1 تن GPKhN با نام تجاری A از 20-30 هزار روبل تجاوز نمی کند. با این حال، مقدار هیپوکلریت سدیم معادل 1 تن کلر در حال حاضر 100-150 هزار روبل است. (از آنجایی که هیپوکلریت حاوی تنها 15-19٪ کلر فعال است و تمایل به تجزیه بیشتر دارد).

مزایای تجهیزات الکترولیز:

• چشم پوشی از هزینه های امنیتی در طول حمل و نقل و ذخیره سازی؛
• در حین کار تجهیزات الکترولیز، حوادث مرتبط با نشت مقدار زیادی از معرف غیرممکن است. اشیاء کار کارخانه های الکترولیز برای سنتز معرف های کلر متعلق به HIF ها نیست و در ثبت مربوطه گنجانده نشده است.
• استقلال از تامین کننده - معرف به مقدار لازم تولید می شود، عملکرد تنظیم می شود، که باعث افزایش بهره وری انرژی تاسیسات می شود.
• مواد اولیه ارزان - ارزان ترین نمک فنی را می توان برای سنتز استفاده کرد. این نیاز به نصب دارد تجهیزات اضافیبرای تمیز کردن محلول نمکی که وارد الکترولیزها می شود، این هزینه ها به دلیل صرفه جویی قابل توجه در مواد خام در کمتر از 1 سال پرداخت می شود.
• معرف حاصل ارزان تر از تجاری است.
• برای تاسیسات تامین آب با استفاده از تاسیسات UV به عنوان روش اصلی ضد عفونی - هنگام معرفی تجهیزات UV، نمی توان به طور کامل استفاده از معرف های کلر را کنار گذاشت، زیرا لازم است از وضعیت بهداشتی سازه ها و شبکه ها و همچنین ایمنی اطمینان حاصل شود. انتقال آب به مصرف کننده کارخانه های الکترولیز، همراه با تجهیزات UV، به طور کامل نیاز به کلر را برآورده می کنند، در حالی که شی از ثبت HIF حذف می شود.

کارخانه های الکترولیز معرف های مختلفی تولید می کنند:

• کلر یا آب کلر (آکواکلر، آکواکلر-بکهوف، آکواکلر-ممبران/دیافراگم)؛
• ضد عفونی کننده ترکیبی با افزایش کارایی - محلول اکسیدانی حاوی کلر، دی اکسید کلر، ازن (Aquachlor، Aquachlor-Beckhoff).
• HPCHN با غلظت پایین 0.8% (LET-EPM، Aquachlor، Aquachlor-Beckhoff)؛
• HPCHN بسیار غلیظ 15-19٪ (آکواکلر-ممبران/دیافراگم).

همه این معرف ها برای اهداف ضد عفونی آب مناسب هستند. تنها محدودیت PH آبی است که باید در محل ورود معرف ضدعفونی شود - برای آبی با PH بالاتر از 7.5 توصیه می شود به جای هیپوکلریت از آب کلر استفاده شود که در محیط قلیایی بی تاثیر است.

اجازه دهید در مورد هر نوع تجهیزات LET LLC با جزئیات بیشتری صحبت کنیم:

Aquachlor و Aquachlor-Beckhoff:

• معرف حاصل راندمان را افزایش داده است.
• ماژول های جداگانه عملکرد کمی دارند. این باعث انعطاف پذیری در پاسخگویی می شود
• نیاز به یک معرف عملکرد بهینه مجتمع تا 250-500 کیلوگرم کلر فعال در روز است.
• فرکانس جایگزینی راکتورها - 1 بار در 3-5 سال؛
• سهولت نگهداری

LET-EPM:

• بهره وری نامحدود مجتمع ها؛
• سهولت کار و الزامات کم برای کیفیت مواد خام؛
• فرکانس جایگزینی (پوشش بیش از حد) بلوک الکترود - یک بار در سال.
• معرف برای اکثر اجسام مناسب است.

آکواکلر-دیافراگم:

• امکان به دست آوردن آب کلر و HPCHN غلیظ 19% و همچنین تولید همزمان این معرف ها.
• فرکانس تعویض پوشش الکترود و دیافراگم - بیش از 1 بار در 10 سال.
• الزامات بالا برای کیفیت محلول نمک؛
• امکان شستشوی دیافراگم و بازگشت به کار در صورت آلودگی با سالین با کیفیت نامناسب.

غشای آکواکلر:

• بهره وری نامحدود مجتمع (اما نه کمتر از 50-100 کیلوگرم در روز)؛
• امکان به دست آوردن کلر و HPCHN غلیظ 19 درصد با خلوص بالا، مناسب برای سنتز.
• فرکانس تعویض پوشش و غشاء الکترود - بیش از 1 بار در 10 سال.
• الزامات بسیار بالا برای کیفیت محلول نمک؛
• در صورت آلودگی غشاء، باید با غشا جدید جایگزین شود.
• تعمیر و نگهداری تجهیزات نیاز به پرسنل مجرب دارد.

هزینه محصول نهایی (به ترتیب صعودی، از پایین تر به بالاتر):

• آکواکلر-دیافراگم
• غشای Aquahdlor
• آکواکلر/آکواکلر-بکهوف
• LET-EPM

ELECTROSPETS

ELECTROSPETS

تاسیسات الکتروشیمیایی و الکتروفیزیکی، تاسیسات الکترولیز

الکترولیز- این پدیده آزاد شدن یک ماده روی الکترودها هنگام عبور جریان از الکترولیت، فرآیندهای اکسیداسیون و کاهش روی الکترودها است که با اکتساب یا از دست دادن الکترون توسط ذرات ماده همراه است.
الکترولیز- این حمامی است که در آن فرآیند با جذب انرژی الکتریکی پیش می رود.
اصل عملکرد را می توان در نمودار یک سلول الکترولیتی با انحلال آندی و رسوب کاتدی مشاهده کرد. (شکل 1.3-1).

عناصر اصلی نصب عبارتند از: الکترولیت (1)، الکترودها (2) و منبع تغذیه (3).
ولتاژ پات (U) از سه جزء تشکیل شده است:

یک لایه الکتریکی دوتایی در نزدیکی سطح الکترودها تشکیل می شود که با ورود و خروج یون ها مقابله می کند. برای تضعیف مقاومت، موارد زیر را اعمال کنید:
- گردش الکترولیت، برای یکسان سازی دما؛
- لرزش الکترودها؛
- منبع تغذیه سوئیچینگ
در صنعت، الکترولیز فلزات و محیط اولیه توسط پتانسیل الکتریکی فلز آزاد شده تعیین می شود.
فلزات با پتانسیل مثبت با حل کردن آن از یک پایه کشش جامد جدا می شوند (به عنوان مثال، مس با پتانسیل "0.34 V").
فلزات با پتانسیل منفی بیشتر از محلول های نمک خود جدا می شوند (به عنوان مثال، روی با پتانسیل "-0.76 V").
فلزات با پتانسیل منفی کمتر از مذاب نمک های خود جدا می شوند (به عنوان مثال، آلومینیوم با پتانسیل "-1.43").
تبصره – پتانسیل های فلزات نسبت به «هیدروژن» تعریف می شود که در آن پتانسیل الکتریکیبرابر "صفر" است.
الکترولیز مسبرای به دست آوردن مس الکترولیتی خالص از مس تاول (که پس از ذوب در کوره ها به دست می آید) و برای استخراج فلزات ارزشمند موجود در آن استفاده می شود.
این فرآیند در حمام های الکترولیز انجام می شود.
آند از مس تاول زده به شکل صفحاتی به ضخامت 35 ... 45 میلی متر و وزن حدود 300 کیلوگرم است.
کاتد مس الکترولیتی (خالص) به شکل صفحاتی به ضخامت 0.6 ... 0.7 میلی متر است که بر روی گوش ها بین آندها معلق است. فاصله بین آندها و کاتدهای مجاور 35 ... 40 میلی متر است.
الکترولیتی که حمام با آن پر می شود محلول آبی سولفات مس (CuSO 4) است که برای کاهش مقاومت با اسید سولفوریک (H2S04) اسیدی شده است.

به منظور یکسان سازی غلظت یون مس در الکترودها و تامین دمای مورد نیاز، از گردش مستقیم الکترولیت استفاده می شود که از پایین تامین و از بالای حمام تخلیه می شود.
الکترولیز رویبرای به دست آوردن روی با کیفیت بالا (Zn) از محلول های آبی نمک های آن استفاده می شود.
کاتد از صفحات آلومینیومی به ضخامت 4 میلی متر است. آند صفحات سربی با ضخامت 5 ... 8 میلی متر، با افزودن 1٪ نقره برای کاهش خوردگی است.
الکترولیت یک محلول آبی 5 ... 6٪ از سولفات روی (ZnS0 4) و اسید سولفوریک (H 2 S0 4) است. در طول الکترولیز، روی فلزی (Zn) روی کاتد رسوب می‌کند که به صورت دوره‌ای حذف می‌شود.
گاز هیدروژن (H) در آند آزاد می شود و اسید سولفوریک (H2S04) در محلول تشکیل می شود.

حذف روی از کاتدها تا 2 بار در روز انجام می شود، سپس شسته می شود، به کیسه ها تبدیل می شود و در کوره ها ذوب می شود.
در فرآیند الکترولیز، سایش کاتدها حدود 1.5 کیلوگرم در تن روی است و آندها - 0.8 ... 1.5 کیلوگرم در تن روی است.
افزایش شدید افت ولتاژ در حمام (تا 3.3 ... 3.6 ولت) نشان دهنده نیاز به تمیز کردن آندها از لجن است.
چنین نیاز به تمیز کردن آند - یک بار در هر 20 ... 0.25 روز، و کاتد - یک بار در هر 10 روز.
لجن از طریق سوراخ در کف حمام خارج می شود.
در فروشگاه الکترولیز، حمام ها در کنار هم با اضلاع بلند 20 ... 30 قطعه نصب شده و به یک بلوک متصل می شوند.
برای حفظ دمای تنظیم شده، حمام ها با آبی که از طریق کویل های آلومینیومی یا کربنی تامین می شود، خنک می شوند.
برای کاهش تکامل هیدروژن در کاتد، سورفکتانت ها به محلول اضافه می شوند.
الکترولیز آلومینیومبرای به دست آوردن آلومینیوم با کیفیت بالا (Al) از نمک های مذاب توسط الکترولیز استفاده می شود.
آند یک الکترود کربنی است که در فرآیند الکترولیز مصرف می شود، زیرا در یک محیط بسیار تهاجمی قرار دارد.
آند روی یک قاب متحرک معلق است که به طور خودکار در امتداد سازه های فلزی کوره حرکت می کند. سیگنال کنترل از دست دادن ولتاژ در الکترولیت است.
الکترولیت محلولی از اکسید آلومینیوم (AI 2 O 3) در کرایولیت مذاب (Na 3 AlF 6) است. وجود فلوئور (F6) محیط را بسیار تهاجمی می کند.
کاتد بلوک های کوره کوره است.
جریان از دو طرف به حمام می رسد.
به آند - در امتداد بسته های تایرهای آلومینیومی، در امتداد هادی های مسی انعطاف پذیر، در امتداد پین های فولادی.
به کاتد - از طریق هادی های ویژه (شکوفه ها).
ابعاد آند با توان داده شده حمام و چگالی جریان مجاز تعیین می شود.

الکترولایزرها در یک سری از 160 ... 170 قطعه ترکیب می شوند و 4 ... 5 از آنها ذخیره می شوند.
ریختن فلز از حمام با ملاقه وکیوم
آلومینیوم ریخته شده از حمام ها وارد میکسرهای ساختمان ریخته گری می شود و پس از میانگین گیری و ته نشینی در شمش ها ریخته می شود.