Elektroliza je kemijsko-fizikalna pojava razgradnje tvari na komponente pomoću električne struje, koja se široko koristi u industrijske svrhe. Na temelju te reakcije izrađuju se agregati za proizvodnju npr. klora ili obojenih metala.

Stalni rast cijena energenata učinio je popularnim domaće elektrolize. Što su takvi dizajni i kako ih napraviti kod kuće?

Opće informacije o elektrolizeru

Elektroliza je uređaj za elektrolizu koji zahtijeva vanjski izvor energije, strukturno se sastoji od više elektroda koje se nalaze u posudi napunjenoj elektrolitom. Također, takva se instalacija može nazvati uređajem za cijepanje vode.

U takvim jedinicama glavni tehnički parametar je kapacitet, što znači količinu vodika proizvedenog po satu i mjeri se u m³/h. Stacionarne jedinice nose ovaj parametar u nazivu modela, na primjer, membranska jedinica SEU-40 proizvodi 40 kubnih metara na sat. m vodika.

Ostale karakteristike ovakvih uređaja u potpunosti ovise o namjeni i vrsti instalacija. Na primjer, pri izvođenju elektrolize vode, učinkovitost jedinice ovisi o sljedećim parametrima:

1. Razina najmanjeg elektrodnog potencijala (napona). Za normalan rad jedinice, ova karakteristika bi trebala biti u rasponu od 1,8-2 V po ploči. Ako napajanje ima napon od 14 V, tada ima smisla podijeliti kapacitet elektrolitičke ćelije s otopinom elektrolita na 7 ćelija po listovima. Takva instalacija naziva se suha ćelija. Manja vrijednost neće pokrenuti elektrolizu, a veća će uvelike povećati potrošnju energije;

1. Što je manja udaljenost između komponenti ploče, to će biti manji otpor, što će, kada prođe velika struja, dovesti do povećanja proizvodnje plinovite tvari;
2. Površina umetaka ima izravan utjecaj na performanse;
3. Toplinska ravnoteža i stupanj koncentracije elektrolita;
4. Materijal elektrodnih elemenata. Zlato je skupo, ali idealan materijal za upotrebu u elektrolizerima. Zbog visoke cijene često se koristi nehrđajući čelik.

Važno! U konstrukcijama drugog tipa, vrijednosti će imati različite parametre.

Postrojenja za elektrolizu vode također se mogu koristiti u svrhe kao što su dezinfekcija, pročišćavanje i procjena kvalitete vode.

Princip rada i vrste elektrolizera

Najjednostavniji uređaj ima elektrolizere koji vodu razdvajaju na kisik i vodik. Sastoje se od posude s elektrolitom u koju su smještene elektrode spojene na izvor energije.

Princip rada elektrolize je da električna struja koja prolazi kroz elektrolit ima napon dovoljan za razgradnju vode na molekule. Rezultat procesa je da anoda oslobađa jedan dio kisika, a katoda proizvodi dva dijela vodika.

Vrste elektrolizatora

Uređaji za cijepanje vode su sljedećih vrsta:

1. suho;
2. Protočni;
3. Membrana;
4. Dijafragma;
5. Alkalna.

suhi tip

Takvi elektrolizatori imaju najviše jednostavan dizajn(slika gore). Imaju osobitost, koja leži u činjenici da manipulacija brojem ćelija omogućuje napajanje jedinice iz izvora s bilo kojim naponom.

vrsta protoka

Ove instalacije imaju u svom dizajnu kadu potpuno ispunjenu elektrolitom s elektrodnim elementima i spremnikom.

Princip rada postrojenja za protočnu elektrolizu je sljedeći (na gornjoj slici):

• tijekom elektrolize, elektrolit se zajedno s plinom istiskuje kroz cijev "B" u spremnik "D";
• u spremniku "D" odvija se proces odvajanja plina od elektrolita;
• plin izlazi kroz ventil "C";
• otopina elektrolita vraća se kroz cijev "E" u kupelj "A".

Zanimljivo znati. Ovaj princip rada je konfiguriran u nekim aparati za zavarivanje- izgaranje emitiranog plina omogućuje zavarivanje elemenata.

Vrsta membrane

Postrojenje za elektrolizu membranskog tipa ima sličan dizajn kao i drugi elektrolizeri, međutim, elektrolit je čvrsta na polimerna baza koja se naziva membrana.

Membrana u takvim agregatima ima dvostruku namjenu – prijenos iona i protona, odvajanje elektroda i produkata elektrolize.

tipa dijafragme

Kada jedna tvar ne može prodrijeti i utjecati na drugu, koristi se porozna dijafragma koja može biti izrađena od stakla, polimernih vlakana, keramike ili azbestnog materijala.

Alkalni tip

Elektroliza se ne može odvijati u destiliranoj vodi. U takvim slučajevima potrebno je koristiti katalizatore, a to su alkalne otopine visoke koncentracije. Sukladno tome, glavni dio uređaja za elektrolizu može se nazvati alkalnim.

Važno! Treba napomenuti da je upotreba soli kao katalizatora štetna, jer se tijekom reakcije oslobađa plin klor. Idealan katalizator može biti natrijev hidroksid, koji ne nagriza željezne elektrode i ne doprinosi oslobađanju štetnih tvari.

Samostalna izrada elektrolizera

Svatko može napraviti elektrolizer vlastitim rukama. Za proces montaže najjednostavnijeg dizajna bit će potrebni sljedeći materijali:

• lim od nehrđajućeg čelika idealne opcije- strani AISI 316L ili domaći 03X16H15M3);
• vijci M6x150;
• podloške i matice;
• prozirna cijev - možete koristiti razinu vode koja se koristi u građevinske svrhe;
• nekoliko okova riblje kosti vanjskog promjera 8 mm;
• plastična posuda zapremine 1,5 l;
• mali filter tekuća voda filter, na primjer filter za perilice rublja;
• kontrolni ventil za vodu.

Proces sklapanja

Sastavite elektrolizer vlastitim rukama prema sljedećim uputama:

1. Prvi korak je označavanje i daljnje rezanje lima od nehrđajućeg čelika na jednake kvadrate. Piljenje se može izvesti pod kutom brusilica(bugarski). Jedan od uglova u takvim kvadratima mora biti odrezan pod kutom za ispravno pričvršćivanje ploča;
2. Zatim morate izbušiti rupu za vijak na suprotnoj strani ploče od kutnog reza;
3. Spajanje ploča mora se izvoditi naizmjenično: jedna ploča na "+", sljedeća na "-" i tako dalje;
4. Između različito nabijenih ploča trebao bi se nalaziti izolator, koji od razine vode djeluje kao cijev. Mora se izrezati na kolutove koje uzdužno prerezati da se dobiju trake debljine 1 mm. Takav razmak između ploča dovoljan je za učinkovito oslobađanje plina tijekom elektrolize;
5. Ploče su međusobno pričvršćene podložnim pločicama na sljedeći način: na vijak se montira podloška, ​​zatim ploča, zatim tri podloške, zatim ploča itd. Ploče koje su pozitivno nabijene zrcale se na negativno nabijene ploče. To vam omogućuje da spriječite dodirivanje elektroda s piljenim rubovima;

1. Prilikom sastavljanja ploča treba ih odmah izolirati i zategnuti matice;
2. Također, svaka ploča mora biti prstenovana kako bi se osiguralo da nema kratkog spoja;
3. Zatim se cijeli sklop mora staviti u plastičnu kutiju;
4. Nakon toga potrebno je označiti mjesta na kojima vijci dodiruju zidove posude, gdje izbušiti dvije rupe. Ako vijci ne stanu u spremnik, moraju se rezati nožnom pilom;
5. Zatim se vijci zatežu maticama i podloškama za nepropusnost konstrukcije;

1. Nakon obavljenih manipulacija, morat ćete napraviti rupe u poklopcu spremnika i umetnuti spojnice u njih. Zategnutost u ovaj slučaj može se osigurati podmazivanjem šavova brtvilima na bazi silikona;
2. Sigurnosni ventil i filtar u dizajnu nalaze se na izlazu plina i služe kao sredstvo za kontrolu njegove prekomjerne akumulacije, što može dovesti do katastrofalnih posljedica;
3. Postrojenje za elektrolizu je sastavljeno.

Završna faza je testiranje, koje se provodi na sljedeći način:

• punjenje spremnika vodom do razine pričvrsnih vijaka;
• povezivanje napajanja s uređajem;
• priključak na priključak cijevi čiji je suprotni kraj spušten u vodu.

Ako se na postrojenje primijeni slaba struja, tada će ispuštanje plina kroz cijev biti gotovo neprimjetno, ali se može promatrati unutar elektrolizatora. Podizanje struja Dodavanjem alkalnog katalizatora u vodu, može se značajno povećati prinos plinovite tvari.

Proizvedeni elektrolizer može djelovati sastavni dio mnogi uređaji, kao što je vodikov plamenik.

Poznavajući vrste, glavne karakteristike, dizajn i princip rada elektroliznih postrojenja, moguće je izvršiti ispravnu montažu domaći dizajn, koji će biti neophodan pomoćnik u raznim svakodnevnim situacijama: od zavarivanja i uštede goriva vozila do rada sustava grijanja.

Video

Elektroliza To je razgradnja ili pročišćavanje tvari pod utjecajem električne struje. Ovo je redoks proces, na jednoj od elektroda - anodi - odvija se proces oksidacije - uništava se, a na katodi - proces redukcije - privlače se pozitivni ioni - kationi. Tijekom elektrolize, elektrolitička disocijacija- razgradnja elektrolita (vodljive tvari) na pozitivno i negativno nabijene ione (razlikuje se nekoliko stupnjeva disocijacije).Kad se pusti struja, elektroni se kreću od anode prema katodi, dok se otopina elektrolita može osiromašiti (ako se sudjeluje u procesu), mora se stalno nadopunjavati. Oksidirajuća anoda također se može otopiti u otopini elektrolita - tada njezine čestice dobivaju pozitivan naboj a privlače se na katodu.

Anoda - pozitivno nabijena elektroda - na njoj dolazi do oksidacije
Katoda - negativno nabijena elektroda - obnavlja se
Na temelju načela da za razliku od naboja privlači, zajedno s ovim dolaziodvajanje ili pročišćavanje materije.

Materijal elektroda može biti različit, ovisno o procesu koji je u tijeku. Masa tvari koja se dobiva tijekom elektrokemijskog međudjelovanja određena je Faradayevim zakonima i ovisi o naboju (umnožak jakosti struje i vremena protoka struje), također ovisi o koncentraciji elektrolita o aktivnosti materijala iz od kojih su napravljene elektrode. Anode su inertne - netopljive, ne reagiraju i aktivne - same sudjeluju u interakciji (koriste se puno rjeđe).

Za izradu anoda koriste se grafit, ugljično-grafitni materijali, platina i njezine legure, olovo i njegove legure te oksidi pojedinih metala; titanijske anode koriste se s aktivnim premazom mješavine oksida rutenija i titana, kao i platine i njezinih legura.

Netopljive anode su sastavi na bazi tantala i titana, posebnih vrsta grafita, olovnog dioksida, magnetita. Za katode se obično koristi čelik.

Za proces se mogu koristiti sljedeće vrste elektrolita: vodene otopine soli, kiselina, baza; nevodene otopine u organskim i anorganskim otapalima; rastaljene soli; čvrsti elektroliti. Elektroliti dolaze u različitim stupnjevima koncentracije.

Ovisno o ciljevima elektrolitskih reakcija, koriste se različite kombinacije tipova anoda i katoda: vodoravna s katodom od tekuće žive, s okomitom katodom i dijafragmom za filtriranje, s vodoravnom dijafragmom, s protočnim elektrolitom, s pomičnim elektrodama, s bulk elektrodama. itd. Većina procesa koristi materijale formirane i na anodi i na katodi, ali obično je jedan od proizvoda manje vrijedan.

Elektroliza nalazi veliku primjenu u industriji, također se koristi u medicini i nacionalnom gospodarstvu.

Glavne primjene elektrolize:

• Pročišćavanje vode za korištenje u nacionalnom gospodarstvu,
• čišćenje Otpadne vode korištena voda iz kemijske industrije.

Za dobivanje tvari i metala bez nečistoća:

• Metalurgija, hidrometalurgija - za proizvodnju aluminija i mnogih drugih metala - aluminij iz taline glinice u kriolitu, magnezij se dobiva elektrolizom (iz dolomita i morska voda), natrij (iz kamene soli), litij, berilij, kalcij (iz kalcijevog klorida), alkalijski i rijetki zemni metali.
• U kemijskoj industriji elektrolizom se proizvode važni proizvodi kao što su klorati i perklorati, persumporna kiselina i persulfati, kalijev permanganat,
• Elektrolitička ekstrakcija metala - elektroekstrakcija. Ruda ili koncentrat se određenim reagensima prevodi u otopinu koja se nakon čišćenja šalje na elektrolizu. Tako se dobivaju cink, bakar, kadmij.
• elektrolitička rafinacija. Topljive anode izrađene su od metala, nečistoće sadržane u sirovom metalu anode talože se u obliku anodnog taloga (bakar, nikal, kositar, olovo, srebro, zlato) tijekom elektrolize, a čisti metal oslobođen na katodi.
• U galvanizaciji - elektroplating - dobivanje prevlaka na metalima koje poboljšavaju njihovu operativnu odn ukrasna svojstva i galvanoplastika - dobivanje točnih metalnih kopija bilo kojeg predmeta;
• Za dobivanje oksidnih zaštitnih filmova na metalima (eloksiranje); također se elektrokemijska obrada koristi za poliranje površine proizvoda i bojanje metala,
• Tu su elektrokemijsko oštrenje reznih alata, elektropoliranje, elektroglodanje,
• elektroliza se također široko koristi u radiotehnici.

Dodijeliti elektrolizu vodenih otopina i rastaljenih medija, kao i proizvodnju samih elektrokemijskih izvora struje - baterija, galvanskih ćelija, baterija, čija se izvedba obnavlja prolaskom struje u smjeru suprotnom od onog u kojem je struja tekla tijekom pražnjenja. .

Glavne vrste postrojenja za elektrolizu:

• Postrojenja za proizvodnju i rafiniranje aluminija;
• Postrojenja za elektrolizu proizvodnje željezne desnice;
• Elektrolizatori proizvodnje nikla i kobalta;
• Postrojenja za elektrolizu magnezija;

• Postrojenja za elektrolizu (pročišćavanje) bakra;
• Postrojenja za nanošenje galvanskih prevlaka;
• Postrojenja za elektrolizu za proizvodnju klora;

• Elektrolizatori za dezinfekciju vode.
• Elektrolizatori za proizvodnju vodika za nuklearne elektrane itd.

Nusprodukt mnogih redoks reakcija je kisik.

Tijekom elektrolize regulira se jakost struje, njezina frekvencija i napon, čak i polaritet, ti parametri kontroliraju brzinu i smjer procesa. Reakcija elektrolize uvijek se provodi na DC, budući da je konstantnost polova ovdje vrlo važna. U vrlo rijetkim slučajevima, kada polaritet nije značajan, koristi se izmjenična struja (na primjer, u elektrolizi plinova).

Prema izvedbi katodnog uređaja, moderni aluminijski elektrolizatori dijele se na

• Elektrolizatori s dnom i bez dna,
• S nadjevenim i blok ognjištem;
• prema načinu napajanja strujom: s jednostranom i dvostranom shemom sabirnica;
• prema načinu hvatanja plinova: za elektrolizere otvorenog tipa, sa zvonastom plinskom pumpom i pokrivenog tipa.

Na nezadovoljavajuća svojstva svih postojeće strukture aluminijskim elektrolizerima treba pripisati nedovoljno visok koeficijent iskorištenja električne energije, kratak vijek trajanja i nedovoljnu učinkovitost u hvatanju ispušnih plinova. Daljnje poboljšanje Dizajn elektrolizera trebao bi ići putem povećanja njegovog jediničnog kapaciteta, mehanizacije i automatizacije svih operacija održavanja, potpunog hvatanja svih ispušnih plinova s ​​naknadnom regeneracijom njihovih vrijednih komponenti.

Postrojenja za industrijsku elektrolizu imaju mnoge vrste konstrukcija, a glavne su membrana i dijafragma. Postoje i postrojenja za suhu, mokru i protočnu elektrolizu. U opći pogled Instalacija je zatvoreni sustav koji sadrži elektrode smještene u sastavu elektrolita, na koje se dovodi električna struja određenih karakteristika. Ćelije za elektrolizu mogu se kombinirati u bateriju. Postoje i bipolarni elektrolizeri - gdje svaka elektroda, s izuzetkom onih ekstremnih, s jedne strane radi kao anoda, s druge strane kao katoda.

Ova oprema radi na različit pritisak, ovisno o vrsti reakcije. Za proizvodnju određenih tvari - na primjer, u proizvodnji plinova, podešavanje tlaka ili posebni uvjeti. Također morate pratiti tlak plinova, koji su nusprodukt elektrolitičkih reakcija. Postrojenja za elektrolizu koja se koriste za proizvodnju vodika i kisika u elektranama rade pod nadtlakom do 10 kgf/cm2 (1 MPa).
Instalacije se razlikuju i po izvedbi.

Neki od njih koriste linearne električne mehanizme. Na primjer, koriste se za pomicanje elektroda, podešavanje razine elektrolita, pomicanje spremnika, kupke elektrolita itd. Jedan primjer takvog dizajna prikazan je na crtežu.

Sva postrojenja za elektrolizu moraju biti uzemljena. Za rad velikog industrijskog elektrolizera potrebna je ispravljačka jedinica ili transformatorska podstanica za pretvorbu naizmjenična struja u trajno. Stacionarna lokalna rasvjeta u pogonima elektrolize (zgrade, hale) obično nije potrebna. Iznimka - osnovna industrijski prostori postrojenja za elektrolizu za proizvodnju klora.

Tehnologije industrijske elektrolize podijeljene su u nekoliko vrsta:

• PFPB - tehnologija elektrolize pomoću pečenih anoda i točkastih dodavača
• CWPB - elektroliza pomoću pečenih anoda i šipke za probijanje u sredini
• SWPB - periferna obrada pečenih anodnih ćelija
• VSS - Soderbergova tehnologija s gornjim strujnim izvodom
• HSS - Soderberg tehnologija s bočnim napajanjem

Najveći obujam specifičnih emisija iz elektrolizera otpada na procese elektrolize koji se temelje na Soderbergovoj tehnologiji. Ova tehnologija se najviše koristi u talionicama aluminija u Rusiji i Kini. Volumen specifičnih emisija iz takvih elektrolizatora znatno je veći u usporedbi s drugim tehnologijama. Broj emisija fluorougljika također se smanjuje proučavanjem tehnoloških parametara anodnog efekta čije smanjenje također utječe na količinu emisija.

Modeli industrijskih elektrolizera

Ugljične anode (a grafit je alotop ugljika) imaju značajan nedostatak - tijekom reakcije ispuštaju se u atmosferu ugljični dioksidčime ga zagađuje. Trenutačno je tehnologija inertne anode posebno relevantna, sada se ova tehnologija testira poznatog proizvođača aluminij. Njegova je bit u tome što se koristi anoda bez ugljika koja ne ulazi u reakcije, a kao nusproizvod u atmosferu se ne ispušta ugljični dioksid, već čisti kisik.

Ova tehnologija značajno povećava ekološki prihvatljivost proizvodnje, ali za sada je u fazi testiranja.

Unatoč velikom izboru elektrolita, elektroda, elektrolizera, postoje uobičajeni problemi tehničke elektrolize. To uključuje prijenos naboja, topline, mase, raspodjelu električnih polja. Kako bi se ubrzao proces prijenosa, preporučljivo je povećati brzinu svih protoka i primijeniti prisilnu konvekciju. Elektrodni procesi mogu se kontrolirati mjerenjem graničnih struja.

Koristeći princip dobivanja vodika elektrolizom vodene otopine lužine, odlučio sam napraviti jednostavan i kompaktan aparat, pogodan za rad s malim dijelovima, pri lemljenju tvrdim lemovima. Zbog malih vanjskih dimenzija elektrolizer će pronaći mjesto i na malom stolu, a korištenje standardnog ispravljača za punjenje baterija kao elektrolitičkog uređaja olakšava izradu uređaja i čini ga sigurnim za rad.

Relativno mala, ali sasvim dovoljna izvedba uređaja omogućila je izuzetno pojednostavljenje dizajna vodene brtve i jamčila sigurnost od požara i eksplozije.

Uređaj za elektroliziranje

Između dvije ploče, spojene s četiri pina, nalazi se baterija čeličnih ploča-elektroda odvojenih gumenim prstenovima. Unutarnja šupljina baterije do pola je ispunjena vodenom otopinom KOH ili NaOH. Konstantni napon primijenjen na ploče uzrokuje elektrolizu vode i oslobađanje plinovitog vodika i kisika.

Ova smjesa se ispušta kroz PVC cijev nataknutu na armaturu u međuspremnik, a iz njega u vodenu bravu, koja se sastoji od dvije prazne limenke za ponovno punjenje. plinski upaljači(možete koristiti limenke tvornice Severny Press u Lenjingradu). Plin koji je prošao kroz smjesu vode i acetona postavljenog tamo u omjeru 1:1 ima sastav potreban za izgaranje i, preusmjeren drugom cijevi u mlaznicu - iglu iz medicinske štrcaljke, izgara na svom izlazu s temperaturu od oko 1800°C.

Riža. 1. Vodeni plamenik.

Za ploče elektrolizera koristio sam debeli pleksiglas debljine 25 mm. Ovaj materijal je jednostavan za obradu, kemijski otporan na djelovanje elektrolita i omogućuje vizualnu kontrolu njegove razine kako bi se po potrebi dodala destilirana voda kroz otvor za punjenje.

Ploče se mogu izraditi od lim (ne hrđajući Čelik, nikal, dekapirano ili transformatorsko željezo) debljine 0,6-0,8 mm. Radi lakše montaže, okrugle udubine su istisnute u pločama za gumene brtvene prstene, njihova dubina s debljinom prstena od 5-6 mm trebala bi biti 2-3 mm.

Prstenovi dizajnirani za brtvljenje unutarnje šupljine i električna izolacija ploče su izrezane od gume otporne na ulje i benzin ili kiseline. Nije teško to napraviti ručno, ali će ipak biti idealno to učiniti okruglim rezačem.

Četiri čelična klina M8 koji povezuju dijelove izolirana su kambrikom od 10 mm i uvučena u odgovarajuće rupe od 11 mm.

Broj ploča u bateriji je 9. Određen je parametrima jedinice za napajanje: njegovom snagom i maksimalnim naponom - brzinom od 2 V po ploči. Potrošena struja ovisi o broju uključenih ploča (što ih je manje, to je struja veća) i o koncentraciji otopine lužine. U koncentriranijoj otopini struja je manja, ali je bolje koristiti 4-8% otopinu - ne pjeni se toliko tijekom elektrolize.

Kontaktne stezaljke zalemljene su na prve i zadnje tri ploče. Standard Punjač Za automobilske baterije VA-2, spojen na 8 ploča, pri naponu od 17 V i struji od oko 5 A, osigurava potrebnu izvedbu zapaljive smjese za mlaznicu - iglu s unutarnjim 0,6 mm. Optimalan omjer promjera igle mlaznice i performansi elektrolizera utvrđuje se empirijski - tako da se zona paljenja smjese nalazi izvan igle. Ako je produktivnost niska ili je promjer rupe prevelik, izgaranje će započeti u samoj igli, koja će se brzo zagrijati i rastopiti od toga.

Pouzdana brana širenju plamena kroz dovodnu cijev unutar elektrolizera je najjednostavnija vodena brava koja se sastoji od dva prazna patrona za punjenje plinskih upaljača. Njihove prednosti su iste kao i kod materijala ploče: lakoća strojna obrada, kemijska otpornost i prozirnost, što vam omogućuje kontrolu razine tekućine u vodenoj brtvi. Međuspremnik eliminira mogućnost miješanja elektrolita i sastava vodene brtve u intenzivnim načinima rada ili pod djelovanjem vakuuma koji se javlja kada je napajanje isključeno. A kako biste to sigurno izbjegli, na kraju rada trebali biste odmah odvojiti cijev od elektrolizatora. Armature spremnika izrađene su od bakrene cijevi 4 i 6 mm, ugrađuju se u gornju stijenku limenki na navoj. Kroz njih se puni sastav vodene brtve i kondenzat se ispušta iz spremnika za odvajanje. Izvrstan lijevak za to će doći iz druge prazne sprej limenke, izrezane. na pola i s tankom cijevi ugrađenom na mjesto ventila.

Spojite elektrolizator s međuspremnikom s kratkom polivinilkloridnom cijevi od 5 mm, potonju s vodenom brtvom, a njegov izlazni priključak s dužom cijevi s igličastom mlaznicom (kao mlaznicu možete koristiti medicinsku štrcaljku s iglom). Unutar drške (štrcaljke) nalazi se protupožarna ambalaža - mjedena mrežica smotana u spiralu.

Riža. 2. Uređaj za elektroliziranje:
1 - izolacijska PVC cijev 10 mm, 2 - svornjak M8 (4 kom.), 3 - matica M8 s podloškom (4 kom.), 4 - lijeva ploča, 5 - utični vijak M10 s podloškom, 6 - ploča, 7 - gumeni prsten, 8 - spojnica, 9 - podloška, ​​10 - PVC cijev 5 mm, 11 - desna ploča, 12 - kratka spojnica (3 kom.), 13 - međuspremnik, 14 - baza, 15 - terminali, 16 - mjehurasta cijev , 17 - mlaznica-igla, 18 - kućište vodene brave.

Uključiti ispravljač, prilagoditi napon ili broj spojenih ploča na nazivnu struju i zapaliti plin koji izlazi iz mlaznice.

Ako trebate više performansi - povećajte broj ploča i koristite jače napajanje - s LATR-om i jednostavnim ispravljačem. Temperatura plamena također se može prilagoditi sastavom vodene brtve. Kada sadrži samo vodu, smjesa sadrži puno kisika, što je u nekim slučajevima nepoželjno. Ulijevanjem metilnog alkohola u vodenu komoru, smjesa se može obogatiti i temperatura podići na 2600 ° C. Kako bi se smanjila temperatura plamena, vodena komora se puni mješavinom acetona i vode u omjeru 1:1. Međutim , u posljednjim slučajevima, ne treba zaboraviti nadopuniti sadržaj vodene brave.

Yu. ORLOV, Troitsk, Moskovska regija
Objavio: Modeler Constructor

Trenutno, u Rusiji, sve velika količina Vodoopskrbni i sanitarni objekti, kao i industrije, odbijaju korištenje komercijalnog tekućeg klora i hipoklorita, odlučujući se za organizaciju vlastite sinteze potrebnih reagensa izravno u objektima uporabe.

Za proizvodnju je potreban natrijev klorid (sol), voda, struja.

Razlozi ovog odbijanja:

1. Tekući klor je vrlo opasan.

Unatoč niskoj cijeni klora, mjere i troškovi povezani s njegovom upotrebom uvelike kompliciraju i poskupljuju cijeli proizvodni proces.

2. Komercijalni natrijev hipoklorit (GPCHN 19%) vrlo je skup.

Trošak 1 tone GPKhN marke A ne prelazi 20-30 tisuća rubalja. Međutim, količina natrijevog hipoklorita ekvivalentna 1 toni klora već je 100-150 tisuća rubalja. (budući da hipoklorit sadrži samo 15-19% aktivnog klora i sklon je daljnjoj razgradnji).

Prednosti opreme za elektrolizu:

• odricanje od sigurnosnih troškova tijekom prijevoza i skladištenja;
• tijekom rada opreme za elektrolizu nemoguće su nezgode povezane s istjecanjem velike količine reagensa. Predmeti rada postrojenja za elektrolizu za sintezu klornih reagensa ne pripadaju HIF-ovima i nisu uključeni u odgovarajući registar;
• neovisnost od dobavljača - reagens se proizvodi u potrebnoj količini, izvedba je regulirana, što povećava energetsku učinkovitost objekta;
• jeftine sirovine - za sintezu se može koristiti najjeftinija tehnička sol. To će zahtijevati instalaciju dodatna oprema za čišćenje otopine soli koja ulazi u elektrolizere, međutim, ti se troškovi isplate za manje od 1 godine zbog značajnih ušteda u sirovinama;
• dobiveni reagens je jeftiniji od komercijalnog;
• za vodoopskrbne objekte koji koriste UV instalacije kao glavnu metodu dezinfekcije - pri uvođenju UV opreme nemoguće je potpuno napustiti upotrebu klornih reagensa, jer je potrebno osigurati sanitarno stanje građevina i mreža, kao i sigurnost transporta vode do potrošača. Postrojenja za elektrolizu, zajedno s UV opremom, u potpunosti zadovoljavaju potrebe za klorom, dok je objekt isključen iz evidencije FZO-a.

Postrojenja za elektrolizu proizvode različite reagense:

• klor ili klorirana voda (Aquachlor, Aquachlor-Beckhoff, Aquachlor-Membrane/Diaphragm);
• kombinirano dezinfekcijsko sredstvo s povećanom učinkovitošću - otopina oksidansa koja sadrži klor, klor dioksid, ozon (Aquachlor, Aquachlor-Beckhoff);
• HPCHN niske koncentracije 0,8% (LET-EPM, Aquachlor, Aquachlor-Beckhoff);
• visoko koncentrirani HPCHN 15-19% (Aquachlor-Membrane/Dijafragma).

Svi ovi reagensi prikladni su za potrebe dezinfekcije vode. Jedino ograničenje je pH vode koja se dezinficira na mjestu ulaska reagensa - za vodu s pH iznad 7,5 preporuča se koristiti kloriranu vodu umjesto hipoklorita koji je neučinkovit u alkalnoj sredini.

Zadržimo se detaljnije na svakoj vrsti opreme LET LLC:

Aquachlor i Aquachlor-Beckhoff:

• dobiveni reagens ima povećanu učinkovitost;
• pojedinačni moduli imaju male performanse. To omogućuje fleksibilnost u odgovoru
• potreba za reagensom. Optimalna izvedba kompleksa je do 250-500 kg aktivnog klora dnevno;
• učestalost zamjene reaktora - 1 put u 3-5 godina;
• jednostavnost održavanja.

LET-EPM:

• neograničena produktivnost kompleksa;
• jednostavnost rada i niski zahtjevi za kvalitetom sirovina;
• učestalost zamjene (premazivanja) bloka elektroda - jednom godišnje;
• reagens je prikladan za većinu objekata.

Aquachlor-dijafragma:

• mogućnost dobivanja klorne vode i koncentriranog HPCHN 19%, kao i istovremena proizvodnja ovih reagensa;
• učestalost zamjene premaza elektrode i dijafragme - ne više od 1 puta u 10 godina;
• visoki zahtjevi za kvalitetu otopine soli;
• mogućnost ispiranja dijafragme i vraćanja na posao u slučaju kontaminacije fiziološkom otopinom neodgovarajuće kvalitete;

Aquachlor membrana:

• neograničena produktivnost kompleksa (ali ne manje od 50-100 kg / dan);
• mogućnost dobivanja klora i koncentriranog HPCHN 19% visoke čistoće pogodnog za sintezu;
• učestalost zamjene premaza elektrode i membrane - ne više od 1 puta u 10 godina;
• vrlo visoki zahtjevi za kvalitetu otopine soli;
• u slučaju onečišćenja membrane, mora se zamijeniti novom;
• održavanje opreme zahtijeva kvalificirano osoblje.

Trošak konačnog proizvoda (uzlaznim redoslijedom, od nižeg prema većem):

• Aquachlor-Dijafragma
• Aquahdlor membrana
• Aquachlor/Aquachlor-Beckhoff
• LET-EPM

ELEKTROSPET

ELEKTROSPET

Elektrokemijske i elektrofizičke instalacije, instalacije za elektrolizu

Elektroliza- ovo je fenomen otpuštanja tvari na elektrodama kada struja prolazi kroz elektrolit, procesi oksidacije i redukcije na elektrodama, popraćeni stjecanjem ili gubitkom elektrona česticama tvari.
elektrolizator- ovo je kupka u kojoj se proces odvija uz apsorpciju električne energije.
Princip rada može se vidjeti na dijagramu elektrolitičke ćelije s anodnim otapanjem i katodnim taloženjem (Sl. 1.3-1).

Glavni elementi instalacije su: elektrolit (1), elektrode (2) i izvor struje (3).
Napon potpora (U) sastoji se od tri komponente:

U blizini površine elektroda formira se dvostruki električni sloj koji sprječava ulazak i izlazak iona. Da biste oslabili otpor, primijenite:
- cirkulacija elektrolita, za izjednačavanje temperature;
- vibracije elektroda;
- prekidačko napajanje.
U industriji, elektroliza metala i početni okoliš određeni su električnim potencijalom metala koji se oslobađa.
Metali s pozitivnim potencijalom izoliraju se od čvrste gazne podloge njezinim otapanjem (npr. bakar s potencijalom "+0,34 V").
Metali s negativnim potencijalom više su izolirani od otopina svojih soli (na primjer, cink s potencijalom od "-0,76 V").
Metali s negativnim potencijalom manje su izolirani od talina svojih soli (na primjer, aluminij s potencijalom "-1,43").
Napomena - Potencijali metala definirani su u odnosu na "vodik", u kojem električni potencijal jednak je "nuli".
Elektroliza bakra Koristi se za dobivanje čistog elektrolitskog bakra iz blister bakra (dobivenog taljenjem u pećima) i za izdvajanje vrijednih metala sadržanih u njemu.
Proces se provodi u kupkama za elektrolizu.
Anoda je lijevani blister bakar u obliku ploča debljine 35...45 mm i težine oko 300 kg.
Katoda je elektrolitski (čisti) bakar u obliku ploča debljine 0,6 ... 0,7 mm, obješenih na ušima između anoda. Udaljenost između susjednih anoda i katoda je 35 ... 40 mm.
Elektrolit kojim se puni kupka je vodena otopina bakrenog sulfata (CuSO 4), zakiseljena sumpornom kiselinom (H 2 S0 4) da se smanji otpor.

Da bi se ujednačila koncentracija bakrenih iona na elektrodama i osigurala potrebna temperatura, koristi se izravna cirkulacija elektrolita koji se dovodi odozdo, a odvodi s vrha kupke.
Elektroliza cinka koristi se za dobivanje visokokvalitetnog cinka (Zn) iz vodenih otopina njegovih soli.
Katoda su aluminijske ploče debljine 4 mm. Anoda su olovne ploče debljine 5 ... 8 mm, s dodatkom 1% srebra za smanjenje korozije.
Elektrolit je 5 ... 6% vodena otopina cink sulfata (ZnS0 4) i sumporne kiseline (H 2 S0 4). Tijekom elektrolize na katodi se taloži metalni cink (Zn) koji se povremeno uklanja.
Na anodi se oslobađa plinoviti vodik (H), a u otopini nastaje sumporna kiselina (H 2 S0 4).

Uklanjanje cinka s katoda provodi se do 2 puta dnevno, zatim se ispire, oblikuje u vrećice i topi u pećima.
U procesu elektrolize trošenje katoda je oko 1,5 kg/t cinka, a anode - 0,8...1,5 kg/t cinka.
Oštar porast pada napona u kupki (do 3,3 ... 3,6 V) ukazuje na potrebu čišćenja anode od mulja.
Takva potreba za čišćenje anode - jednom svakih 20 ... .25 dana, i katode - jednom svakih 10 dana.
Mulj se uklanja kroz otvor na dnu kade.
U radionici za elektrolizu, kupke su postavljene jedna pored druge s dugim stranama od 20 ... 30 komada i spojene u jedan blok.
Za održavanje zadane temperature kupke se hlade vodom koja se dovodi kroz aluminijske ili karbonske spirale.
Kako bi se smanjilo razvijanje vodika na katodi, u otopinu se dodaju tenzidi.
elektroliza aluminija koristi se za dobivanje visokokvalitetnog aluminija (Al) iz rastaljenih soli elektrolizom.
Anoda je ugljična elektroda, koja se troši u procesu elektrolize, budući da je u vrlo agresivnom okruženju.
Anoda je obješena na pomični okvir, koji se automatski pomiče duž metalnih konstrukcija peći. Kontrolni signal je gubitak napona u elektrolitu.
Elektrolit je otopina aluminijevog oksida (AI 2 O 3) u rastaljenom kriolitu (Na 3 AlF 6). Prisutnost fluora (F 6) čini medij visoko agresivnim.
Katoda su blokovi ložišta peći.
Struja se u kadu dovodi s dvije strane.
Do anode - duž paketa aluminijskih guma, duž fleksibilnih bakrenih vodiča, duž čeličnih igala.
Do katode - preko posebnih vodiča (cvjetanja).
Dimenzije anode određene su zadanom snagom kupke i dopuštenom gustoćom struje.

Elektrolizatori su spojeni u seriju od 160 ... 170 komada, od kojih su 4 ... 5 rezervni.
Izlijevanje metala iz kupelji vakuumskim kutlačima
Aluminij izliven iz kupelji ulazi u miješalice zgrade ljevaonice, gdje se nakon usrednjavanja i taloženja ulijeva u ingote.