Elektrolīze ir ķīmiska un fizikāla parādība, kurā vielas sadalās sastāvdaļās ar elektrisko strāvu, ko plaši izmanto rūpnieciskiem nolūkiem. Pamatojoties uz šo reakciju, tiek ražotas vienības, lai ražotu, piemēram, hloru vai krāsainos metālus.

Pastāvīgais energoresursu cenu kāpums ir padarījis populāras mājsaimniecības elektrolīzes iekārtas. Kas ir šādas konstrukcijas un kā tās izgatavot mājās?

Vispārīga informācija par elektrolizatoru

Elektrolīzes iekārta ir elektrolīzes iekārta, kurai nepieciešams ārējs enerģijas avots, kas strukturāli sastāv no vairākiem elektrodiem, kas ievietoti traukā, kas piepildīts ar elektrolītu. Šāda veida uzstādīšanu var saukt arī par ūdens sadalīšanas ierīci.

Šādās vienībās galvenais tehniskais parametrs ir produktivitāte, kas nozīmē saražotā ūdeņraža daudzumu stundā un mēra m³/h. Stacionārajās vienībās šis parametrs ir norādīts modeļa nosaukumā, piemēram, SEU-40 membrānas iekārta saražo 40 kubikmetrus stundā. m ūdeņradis.

Citas šādu ierīču īpašības ir pilnībā atkarīgas no paredzētā mērķa un uzstādīšanas veida. Piemēram, veicot ūdens elektrolīzi, iekārtas efektivitāte ir atkarīga no šādiem parametriem:

1. Zemākā elektroda potenciāla (sprieguma) līmenis. Iekārtas normālai darbībai šim raksturlielumam jābūt diapazonā no 1,8-2 V uz vienu plāksni. Ja strāvas avotam ir 14 V spriegums, tad ir lietderīgi sadalīt elektrolizatora jaudu ar elektrolīta šķīdumu loksnēs 7 šūnās. Šādu instalāciju sauc par sauso elektrolizatoru. Mazāka vērtība nesāks elektrolīzi, un lielāka vērtība ievērojami palielinās enerģijas patēriņu;

1. Jo mazāks attālums starp plākšņu sastāvdaļām, jo ​​mazāka būs pretestība, kas, pārejot lielai strāvai, palielinās gāzveida vielu veidošanos;
2. Plākšņu virsmas laukums tieši ietekmē veiktspēju;
3. Siltuma bilance un elektrolītu koncentrācijas pakāpe;
4. Elektrodu elementu materiāls. Zelts ir dārgs, bet ideāls materiāls izmantošanai elektrolizatoros. Augsto izmaksu dēļ bieži tiek izmantots nerūsējošais tērauds.

Svarīgi! Dažāda veida konstrukcijās vērtībām būs dažādi parametri.

Ūdens elektrolīzes iekārtas var izmantot arī tādiem mērķiem kā dezinfekcija, attīrīšana un ūdens kvalitātes novērtēšana.

Elektrolīzera darbības princips un veidi

Vienkāršākajā ierīcē ir elektrolizatori, kas sadala ūdeni skābeklī un ūdeņradi. Tie sastāv no tvertnes ar elektrolītu, kurā ir ievietoti elektrodi, kas savienoti ar enerģijas avotu.

Elektrolīzes iekārtas darbības princips ir tāds, ka elektriskajai strāvai, kas iet caur elektrolītu, ir pietiekams spriegums, lai sadalītu ūdeni molekulās. Procesa rezultāts ir tāds, ka anods ražo vienu daļu skābekļa, bet katods ražo divas daļas ūdeņraža.

Elektrolizatoru veidi

Ūdens sadalīšanas ierīces ir šāda veida:

1. Sauss;
2. Caurplūde;
3. Membrāna;
4. Diafragma;
5. Sārmains.

Sausais veids

Šādiem elektrolizatoriem ir visvairāk vienkāršs dizains(attēls augšā). Tiem ir raksturīga iezīme, proti, manipulācijas ar šūnu skaitu ļauj darbināt ierīci no avota ar jebkuru spriegumu.

Plūsmas veids

Šo instalāciju konstrukcijā ir vanna, kas pilnībā piepildīta ar elektrolītu ar elektrodu elementiem un tvertne.

Plūsmas elektrolīzes iekārtas darbības princips ir šāds (no attēla iepriekš):

• elektrolīzes laikā elektrolīts kopā ar gāzi caur cauruli “B” tiek izspiests tvertnē “D”;
• konteinerā “D” notiek gāzes atdalīšanas process no elektrolīta;
• gāze iziet caur vārstu “C”;
• elektrolīta šķīdums caur cauruli “E” atgriežas vannā “A”.

Interesanti zināt.Šis darbības princips ir konfigurēts dažos metināšanas iekārtas– izdalītās gāzes sadegšana ļauj sametināt elementus.

Membrānas tips

Membrānas elektrolīzes iekārtai ir līdzīga konstrukcija kā citiem elektrolizatoriem, taču elektrolīts darbojas kā ciets ieslēgts uz polimēru bāzes, ko sauc par membrānu.

Membrānai šādās vienībās ir divi mērķi - jonu un protonu pārnešana, elektrodu un elektrolīzes produktu atdalīšana.

Diafragmas tips

Ja viena viela nevar iekļūt un ietekmēt citu, tiek izmantota poraina diafragma, kas var būt izgatavota no stikla, polimēru šķiedrām, keramikas vai azbesta materiāla.

Sārmains tips

Elektrolīze nevar notikt destilētā ūdenī. Šādos gadījumos ir jāizmanto katalizatori, kas ir augstas koncentrācijas sārmaini šķīdumi. Attiecīgi lielāko daļu elektrolīzes ierīču var saukt par sārmainu.

Svarīgi! Ir vērts atzīmēt, ka sāls kā katalizatora izmantošana ir kaitīga, jo reakcija izdala hlora gāzi. Ideāls katalizators būtu nātrija hidroksīds, kas nerūsē dzelzs elektrodus un neveicina kaitīgu vielu izdalīšanos.

Elektrolīzera pašražošana

Ikviens var izgatavot elektrolizatoru ar savām rokām. Vienkāršākā dizaina montāžas procesam būs nepieciešami šādi materiāli:

• nerūsējošā tērauda loksne ( ideālas iespējas– ārvalstu AISI 316L vai iekšzemes 03Х16Н15М3);
• skrūves M6x150;
• paplāksnes un uzgriežņi;
• caurspīdīga caurule - varat izmantot ūdens līmeni, ko izmanto būvniecības vajadzībām;
• vairāki skujiņu veidgabali ar ārējo diametru 8 mm;
• plastmasas trauks ar tilpumu 1,5 l;
• mazs filtrs tekošu ūdeni filtrs, piemēram, filtrs veļas mašīnām;
• ūdens pretvārsts.

Veidošanas process

Salieciet elektrolizatoru ar savām rokām saskaņā ar šādiem norādījumiem:

1. Pirmais solis ir atzīmēt un tālāk sagriezt nerūsējošā tērauda loksni vienādos kvadrātos. Zāģēšanu var veikt leņķī dzirnaviņas(bulgāru valodā). Viens no stūriem šādos kvadrātos ir jāsagriež leņķī, lai pareizi nostiprinātu plāksnes;
2. Pēc tam jums būs jāizurbj caurums skrūvei plāksnes pusē, kas atrodas pretī stūra griezumam;
3. Plākšņu savienošana jāveic pārmaiņus: viena plāksne uz “+”, nākamā uz “-” un tā tālāk;
4. Starp atšķirīgi uzlādētām plāksnēm jābūt izolatoram, kas darbojas kā caurule no ūdens līmeņa. Tas jāsagriež gredzenos, kurus vajadzētu sagriezt gareniski, lai iegūtu 1 mm biezas sloksnes. Šis attālums starp plāksnēm ir pietiekams efektīvai gāzes izdalīšanai elektrolīzes laikā;
5. Plāksnes sastiprina kopā, izmantojot paplāksnes šādā veidā: uz skrūves uzliek paplāksni, tad plāksni, tad trīs paplāksnes, tad plāksni un tā tālāk. Pozitīvi lādētās plāksnes ir sakārtotas kā negatīvi lādētu lokšņu spoguļattēli. Tas ļauj novērst zāģēto malu pieskārienu elektrodiem;

1. Plākšņu montāžas laikā tās nekavējoties jāizolē un jāpievelk uzgriežņi;
2. Tāpat katrai plāksnei jābūt gredzenotai, lai nodrošinātu, ka nav īssavienojuma;
3. Tālāk viss komplekts jāievieto plastmasas kastē;
4. Pēc tam jums jāatzīmē vietas, kur skrūves pieskaras konteinera sienām, kur urbjat divus caurumus. Ja skrūves neietilpst traukā, tās jāapgriež ar metāla zāģi;
5. Pēc tam skrūves tiek pievilktas ar uzgriežņiem un paplāksnēm, lai noslēgtu konstrukciju;

1. Pēc šīm manipulācijām jums būs jāizveido caurumi konteinera vākā un jāievieto tajos armatūra. Stingrība iekšā šajā gadījumā var panākt, noblīvējot šuves ar hermētiķiem uz silikona bāzes;
2. Aizsargvārsts un filtrs dizainā atrodas pie gāzes izplūdes un kalpo kā līdzeklis, lai kontrolētu tā pārmērīgu uzkrāšanos, kas var izraisīt postošas ​​sekas;
3. Elektrolīzes iekārta ir samontēta.

Pēdējais posms ir testēšana, kas tiek veikta šādi:

• tvertnes piepildīšana ar ūdeni līdz stiprinājuma skrūvju līmenim;
• barošanas pieslēgšana ierīcei;
• savienojot cauruli ar veidgabalu, kuras pretējais gals ir nolaists ūdenī.

Ja iekārtai tiek pielietota vāja strāva, gāzes izdalīšanās caur cauruli būs gandrīz nemanāma, taču to var novērot elektrolizatora iekšpusē. Paaugstināšana elektriskā strāva Pievienojot ūdenim sārmainu katalizatoru, jūs varat ievērojami palielināt gāzveida vielas iznākumu.

Izgatavotais elektrolizators var darboties neatņemama sastāvdaļa daudzas ierīces, piemēram, ūdeņraža lodlampa.

Zinot elektrolīzes iekārtu veidus, galvenos raksturlielumus, struktūru un darbības principu, jūs varat veikt pareizu montāžu paštaisīts dizains kas būs neaizstājams palīgs dažādās ikdienas situācijās: no metināšanas un transportlīdzekļa degvielas patēriņa taupīšanas līdz apkures sistēmu darbībai.

Video

Elektrolīze- Tā ir vielu sadalīšana vai attīrīšana elektriskās strāvas ietekmē. Tas ir redoksprocess, uz viena no elektrodiem - anoda - notiek oksidēšanās process - tas tiek iznīcināts, un uz katoda - reducēšanās process - tiek piesaistīti pozitīvi joni - katjoni. Elektrolīzes laikā tas pāriet elektrolītiskā disociācija- elektrolīta (vadošās vielas) sadalīšanās pozitīvi un negatīvi lādētos jonos (izšķir vairākas disociācijas pakāpes, ieslēdzot strāvu, elektroni pārvietojas no anoda uz katodu, savukārt elektrolīta šķīdums var iztukšot (ja tas). ir iesaistīts procesā), tas ir pastāvīgi jāpapildina. Oksidējošais anods var izšķīst arī elektrolīta šķīdumā - tad tā daļiņas iegūst pozitīvs lādiņš un tiek piesaistīti katodam.

Anods ir pozitīvi uzlādēts elektrods - uz tā notiek oksidēšanās
Katods ir negatīvi lādēts elektrods - uz tā notiek reducēšana
Pamatojoties uz principu, ka atšķirībā no maksas piesaista, kopā ar to nākvielas atdalīšana vai attīrīšana.

Elektrodu materiāls var būt atšķirīgs atkarībā no notiekošā procesa. Vielas masu, kas tiek iegūta elektroķīmiskās mijiedarbības laikā, nosaka Faradeja likumi un tā ir atkarīga no lādiņa (strāvas stipruma un strāvas plūsmas laika reizinājums), ir atkarīga arī no elektrolīta koncentrācijas un materiālu aktivitātes. no kuriem tiek izgatavoti elektrodi. Anodi var būt inerti - nešķīstoši, nereaģē un aktīvi - tie paši piedalās mijiedarbībā (tos izmanto daudz retāk).

Anodu ražošanai izmanto grafītu, oglekļa-grafīta materiālus, platīnu un tā sakausējumus, svinu un tā sakausējumus, kā arī dažu metālu oksīdus; Tiek izmantoti titāna anodi ar aktīvo pārklājumu, kas izgatavots no rutēnija un titāna oksīdu maisījuma, kā arī platīna un tā sakausējumiem.

Nešķīstošie anodi ir kompozīcijas, kuru pamatā ir tantals un titāns, īpašas grafīta šķirnes, svina dioksīds, magnetīts. Katodiem parasti izmanto tēraudu.

Procesam var izmantot šādus elektrolītu veidus: sāļu, skābju, bāzu ūdens šķīdumus; neūdens šķīdumi organiskos un neorganiskos šķīdinātājos; kausēti sāļi; cietie elektrolīti. Elektrolīti ir dažādās koncentrācijas pakāpēs.

Atkarībā no elektrolītisko reakciju mērķiem tiek izmantotas dažādas anodu un katodu veidu kombinācijas: horizontāli ar šķidro dzīvsudraba katodu, ar vertikālajiem katodiem un filtrēšanas diafragmu, ar horizontālo diafragmu, ar plūsmas elektrolītu, ar kustīgiem elektrodiem, ar tilpumu. elektrodi utt. Lielākajā daļā procesu parasti tiek izmantoti produkti, kas ražoti gan pie anoda, gan katoda, taču parasti viens no produktiem ir mazāk vērtīgs.

Elektrolīzi plaši izmanto rūpniecībā, to izmanto arī medicīnā un tautsaimniecībā.

Galvenie elektrolīzes pielietojumi:

• Ūdens attīrīšana izmantošanai tautsaimniecībā,
• Tīrīšana notekūdeņi izmantotais ūdens no ķīmiskās ražošanas.

Lai iegūtu vielas un metālus bez piemaisījumiem:

• Metalurģija, hidrometalurģija - alumīnija un daudzu citu metālu ražošanai - alumīniju no alumīnija oksīda kausējuma kriolītā, magniju iegūst elektrolīzes ceļā (no dolomīta un jūras ūdens), nātrijs (no akmeņsāls), litijs, berilijs, kalcijs (no kalcija hlorīda), sārmu un retzemju metāli.
• Ķīmiskajā rūpniecībā elektrolīzes rezultātā tiek iegūti tādi svarīgi produkti kā hlorāti un perhlorāti, persērskābe un persulfāti, kālija permanganāts,
• Metāla elektrolītiskā atdalīšana - elektroekstrakcija. Rūdu vai koncentrātu, izmantojot noteiktus reaģentus, pārvērš šķīdumā, kas pēc attīrīšanas tiek nosūtīts elektrolīzei. Tādā veidā tiek iegūts cinks, varš un kadmijs.
• Elektrolītiskā attīrīšana. Šķīstošie anodi ir izgatavoti no metāla, kas elektrolīzes laikā izkrīt anoda nosēdumu veidā (varš, niķelis, alva, svins, sudrabs, zelts) un tīrs metāls atbrīvots pie katoda.
• Galvanizēšanā - galvanizēšanā - pārklājumu iegūšana uz metāliem, kas uzlabo to veiktspēju vai dekoratīvās īpašības un galvanizācija - jebkuru priekšmetu precīzu metāla kopiju iegūšana;
• Iegūt oksīda aizsargplēves uz metāliem (anodēšana); elektroķīmisko apstrādi izmanto arī izstrādājumu virsmu pulēšanai un metālu krāsošanai,
• Notiek griezējinstrumentu elektroķīmiskā asināšana, elektropulēšana, elektrofrēzēšana,
• Elektrolīzi plaši izmanto arī radiotehnikā.

Notiek ūdens šķīdumu un kausētu vielu elektrolīze, kā arī pašu elektroķīmisko strāvas avotu ražošana - baterijas, galvaniskie elementi, akumulatori, kuru funkcionalitāte tiek atjaunota, laižot strāvu pretējā virzienā, kurā strāva plūda izlādes laikā. .

Galvenie elektrolīzes iekārtu veidi:

• Iekārtas alumīnija ražošanai un attīrīšanai;
• Elektrolīzes iekārtas melno metālu ražošanai;
• Elektrolizatori niķeļa-kobalta ražošanai;
• Magnija elektrolīzes iekārtas;

• Vara elektrolīzes (rafinēšanas) iekārtas;
• Instalācijas galvanisko pārklājumu uzklāšanai;
• Elektrolīzes iekārtas hlora ražošanai;

• Elektrolizatori ūdens dezinfekcijai.
• Elektrolizatori, kas ražo ūdeņradi atomelektrostacijām... utt.

Skābeklis ir daudzu redoksreakciju blakusprodukts.

Elektrolīzes laikā tiek regulēta strāvas stiprums, tās frekvence un spriegums, vienmērīga polaritāte, šie parametri kontrolē procesu ātrumu un virzienu. Elektrolīzes reakcija vienmēr tiek veikta plkst DC, jo šeit ļoti svarīga ir stabu noturība. Ļoti retos gadījumos, kad polaritāte nav nozīmīga, tiek izmantota maiņstrāva (piemēram, gāzu elektrolīzes laikā).

Mūsdienu alumīnija elektrolizatori, pamatojoties uz katoda ierīces konstrukciju, ir sadalīti

• Elektrolizatori ar un bez dibena,
• Ar pildītu un bloku pavardu;
• saskaņā ar strāvas padeves metodi: ar vienpusēju un divpusēju kopņu ķēdi;
• ar gāzes uztveršanas metodi: elektrolizatori atvērts veids, ar zvana gāzes iesūkšanu un segtu tipu.

Uz visu neapmierinošajām īpašībām esošās struktūras Alumīnija elektrolizatori ietver nepietiekami augstu enerģijas izmantošanas koeficientu, īsu kalpošanas laiku un nepietiekamu efektivitāti izplūdes gāzu savākšanā. Turpmāki uzlabojumi Elektrolizatoru projektēšanā jāievēro tās vienības jaudas palielināšanas ceļš, visu apkopes darbību mehanizācija un automatizācija, visu izplūdes gāzu pilnīga uztveršana ar sekojošu to vērtīgo komponentu reģenerāciju.

Rūpnieciskajām elektrolīzes iekārtām ir daudz veidu konstrukcijas, no kurām galvenās ir membrāna un diafragma. Ir arī sausās, mitrās un plūsmas elektrolīzes iekārtas. IN vispārējs skats instalācija ir slēgta sistēma, kurā ir elektrolīta sastāvā ievietoti elektrodi, kuriem tiek piegādāta noteikta raksturlieluma elektriskā strāva. Elektrolīzes šūnas var apvienot akumulatorā. Ir arī bipolāri elektrolizatori - kur katrs elektrods, izņemot ārējos, vienā pusē darbojas kā anods, no otras puses kā katods.

Šis aprīkojums darbojas plkst atšķirīgs spiediens, atkarībā no reakcijas veida. Lai iegūtu dažas vielas - piemēram, iegūstot gāzes, spiediena regulēšana vai īpaši nosacījumi. Jums arī jāuzrauga gāzu spiediens, kas ir elektrolītisko reakciju blakusprodukts. Elektrolīzes iekārtas, ko izmanto ūdeņraža un skābekļa ražošanai elektrostacijās, darbojas ar pārmērīgu spiedienu līdz 10 kgf/cm2 (1 MPa).
Iekārtas atšķiras arī ar savu produktivitāti.

Daži no tiem izmanto lineārus elektriskus mehānismus. Piemēram, tos izmanto, lai pārvietotu elektrodus, regulētu elektrolītu līmeni, pārvietotu rezervuārus, elektrolītu vannas utt. Viens šāda dizaina piemērs ir parādīts zīmējumā.

Visām elektrolīzes iekārtām jābūt iezemētām. Lai darbinātu lielu rūpniecisko elektrolizatoru, pārveidošanai ir nepieciešama taisngrieža iekārta vai pārveidotāja apakšstacija AC uz pastāvīgu. Stacionārs lokālais apgaismojums elektrolīzes darbnīcās (ēkās, zālēs) parasti nav nepieciešams. Izņēmums - pamata ražošanas telpas elektrolīzes iekārtas hlora ražošanai.

Rūpnieciskās elektrolīzes tehnoloģijas ir sadalītas vairākos veidos:

• PFPB - elektrolīzes tehnoloģija, izmantojot ceptus anodus un punktveida padevējus
• CWPB - elektrolīze, izmantojot ceptus anodus un centrālo caurumošanas staru
• SWPB - elektrolizatoru perifērā apstrāde ar ceptiem anodiem
• VSS - Soderberg tehnoloģija ar augstāko strāvas padevi
• HSS - Soderberg tehnoloģija ar sānu strāvas padevi

Lielākais īpatnējo emisiju apjoms no elektrolizatoriem rodas elektrolīzes procesos, kuru pamatā ir Soderberg tehnoloģija. Šī tehnoloģija ir visizplatītākā alumīnija kausēšanas rūpnīcās Krievijā un Ķīnā. Īpatnējo emisiju apjoms no šādiem elektrolizatoriem ir ievērojami lielāks salīdzinājumā ar citām tehnoloģijām. Fluorogļūdeņraža emisiju apjoms tiek samazināts, cita starpā, pētot anoda efekta tehnoloģiskos parametrus, kuru samazināšana ietekmē arī emisiju apjomu.

Rūpniecisko elektrolizatoru modeļi

Oglekļa anodiem (un grafīts ir oglekļa allotops) ir būtisks trūkums - reakcijas laikā tie izplūst atmosfērā oglekļa dioksīds, tādējādi piesārņojot to. Šobrīd īpaši aktuāla ir inerto anodu tehnoloģija slavens ražotājs alumīnija Tās būtība ir tāda, ka tiek izmantots nereaktīvs bezoglekļa anods, un kā blakusprodukts atmosfērā tiek izdalīts nevis oglekļa dioksīds, bet tīrs skābeklis.

Šī tehnoloģija ievērojami palielina ražošanas videi draudzīgumu, taču tā joprojām ir testēšanas stadijā.

Neskatoties uz lielo elektrolītu, elektrodu un elektrolizatoru klāstu, tehniskajā elektrolīzē ir izplatītas problēmas. Tie ietver lādiņu, siltuma, masas pārnešanu un elektrisko lauku sadali. Lai paātrinātu pārsūtīšanas procesu, ieteicams palielināt visu plūsmu ātrumu un izmantot piespiedu konvekciju. Elektrodu procesus var kontrolēt, mērot ierobežojošās strāvas.

Izmantojot ūdeņraža iegūšanas principu ar sārmu ūdens šķīduma elektrolīzi, es nolēmu izgatavot vienkāršu un kompaktu ierīci, kas ir ērta darbam ar mazām detaļām, lodējot ar cietlodēm. Pateicoties elektrolizatora mazajiem ārējiem izmēriem, tam ir vieta uz neliela darbagalda, un standarta taisngrieža izmantošana akumulatoru uzlādēšanai kā elektrolītiska iekārta atvieglo instalācijas izgatavošanu un padara darbu ar to drošu.

Salīdzinoši mazais, bet diezgan pietiekams ierīces veiktspēja ļāva ārkārtīgi vienkāršot ūdens blīvējuma konstrukciju un garantēt ugunsdrošību un sprādzienbīstamību.

Elektrolizatora ierīce

Starp diviem dēļiem, kas savienoti ar četrām tapām, atrodas tērauda elektrodu plākšņu akumulators, kas atdalīts ar gumijas gredzeniem. Akumulatora iekšējais dobums ir līdz pusei piepildīts ar KOH vai NaOH ūdens šķīdumu. Pastāvīgs spriegums, kas tiek pielikts plāksnēm, izraisa ūdens elektrolīzi un ūdeņraža un skābekļa gāzu izdalīšanos.

Šis maisījums tiek izvadīts caur polivinilhlorīda cauruli, kas novietota uz savienotājelementa, starptraukā un no tā ūdens blīvē, kas izgatavota no divām tukšām uzpildes kārbām. gāzes šķiltavas(varat izmantot kārbas no Severny Press rūpnīcas Ļeņingradā). Gāze, kas izgājusi cauri tur ievietotam ūdens un acetona maisījumam 1:1, ir ar degšanai nepieciešamo sastāvu un, ar citu caurulīti novirzīta sprauslā - adata no medicīniskās šļirces, pie tās izplūdes atveres apdegums ir aptuveni 1800. °C.

Rīsi. 1. Ūdens deglis.

Elektrolīzera plāksnēm izmantoju biezu 25 mm biezu organisko stiklu. Šis materiāls ir viegli apstrādājams, ķīmiski izturīgs pret elektrolīta iedarbību un ļauj vizuāli kontrolēt tā līmeni, lai nepieciešamības gadījumā caur iepildīšanas atveri varētu pievienot destilētu ūdeni.

Plāksnes var izgatavot no lokšņu metāls (nerūsējošais tērauds, niķelis, marinēts vai transformatora dzelzs) ar biezumu 0,6-0,8 mm. Montāžas ērtībai gumijas blīvgredzenu plāksnēs tiek iespiesti apaļi padziļinājumi, kuru dziļumam jābūt 5-6 mm, jābūt 2-3 mm.

Gredzeni, kas paredzēti iekšējā dobuma blīvēšanai un elektriskā izolācija plāksnes tiek izgrieztas no benzīna vai eļļas izturīgas gumijas loksnēm. To nav grūti izdarīt ar rokām, taču ideāli būtu to izdarīt ar apaļo griezēju.

Četras M8 tērauda tapas, kas savieno detaļas, ir izolētas ar 10 mm kembriku un vītnes caur atbilstošiem 11 mm caurumiem.

Plākšņu skaits akumulatorā ir 9. To nosaka barošanas avota parametri: tā jauda un maksimālais spriegums - pamatojoties uz 2 V uz plāksni. Strāvas patēriņš ir atkarīgs no iesaistīto plākšņu skaita (jo mazāk to ir, jo lielāka strāva) un sārma šķīduma koncentrācijas. Koncentrētākā šķīdumā strāva ir mazāka, bet labāk izmantot 4-8% šķīdumu - elektrolīzes laikā tas neputo tik daudz.

Kontaktu spailes ir pielodētas pie pirmās un pēdējās trīs plāksnēm. Standarta lādētājs Par automašīnu akumulatori VA-2, savienots ar 8 plāksnēm, ar spriegumu 17 V un strāvu aptuveni 5 A, nodrošina nepieciešamo degmaisījuma veiktspēju sprauslai - adatai ar iekšējo diametru 0,6 mm. Sprauslas adatas diametra un elektrolizatora produktivitātes optimālā attiecība tiek noteikta eksperimentāli - tā, lai maisījuma aizdedzes zona atrastos ārpus adatas. Ja produktivitāte ir zema vai cauruma diametrs ir pārāk liels, degšana sāksies pašā adatā, kas ātri uzkarst un izkusīs.

Uzticama barjera pret liesmas izplatīšanos pa padeves cauruli elektrolizatorā ir vienkāršs ūdens blīvējums, kas izgatavots no divām tukšām kārbām gāzes šķiltavu uzpildīšanai. To priekšrocības ir tādas pašas kā dēļu materiālam: vieglums mehāniskā apstrāde, ķīmiskā izturība un caurspīdīgums, kas ļauj kontrolēt šķidruma līmeni ūdens blīvē. Starpkonteiners novērš iespēju sajaukt elektrolītu un ūdens blīvējuma sastāvu intensīvas darbības režīmos vai vakuuma ietekmē, kas rodas, atslēdzot strāvas padevi. Un, lai no tā izvairītos, pēc darba pabeigšanas nekavējoties atvienojiet cauruli no elektrolizatora. Konteineru piederumi ir izgatavoti no vara caurules 4 un 6 mm, uzstādīts kārbu augšējā sienā uz vītnes. Caur tiem tiek uzpildīts ūdens blīvējuma sastāvs un no atdalīšanas tvertnes tiek izvadīts kondensāts. Lieliska piltuve šim nolūkam būs no citas tukšas, sagrieztas kannas. uz pusēm un ar plānu cauruli, kas uzstādīta vārsta vietā.

Pievienojiet elektrolizatoru ar īsu 5 mm polivinilhlorīda cauruli ar starptvertni, pēdējo ar ūdens blīvējumu un tā izplūdes veidgabalu ar garāku cauruli ar adatas sprauslu (kā sprauslu varat izmantot medicīnisko šļirci ar adatu). Roktura (šļirces) iekšpusē ir ievietots ugunsdzēšanas iepakojums - misiņa siets, kas velmēts spirālē.

Rīsi. 2. Elektrolizatora dizains:
1 - izolējoša polivinilhlorīda caurule 10 mm, 2 - M8 tapa (4 gab.), 3 - M8 uzgrieznis ar paplāksni (4 gab.), 4 - kreisais dēlis, 5 - M10 spraudskrūve ar paplāksni, 6 - plāksne, 7 - gumijas gredzens, 8 - armatūra, 9 - paplāksne, 10 - PVC caurule 5 mm, 11 - labais dēlis, 12 - īss stiprinājums (3 gab.), 13 - starpkonteiners, 14 - pamatne, 15 - spailes, 16 - burbulis caurule , 17 - adatas sprausla, 18 - ūdens blīvējuma korpuss.

Ieslēdziet taisngriezi, noregulējiet spriegumu vai pievienoto plākšņu skaitu līdz nominālajai strāvai un aizdedziet gāzi, kas izplūst no sprauslas.

Ja jums nepieciešama lielāka veiktspēja, palieliniet plākšņu skaitu un izmantojiet jaudīgāku barošanas avotu - ar LATR un vienkāršu taisngriezi. Liesmas temperatūru var arī nedaudz regulēt pēc ūdens blīvējuma sastāva. Ja ir tikai ūdens, maisījumā ir daudz skābekļa, kas dažos gadījumos nav vēlams. Ielejot metilspirtu ūdens blīvē, maisījumu var bagātināt un temperatūru paaugstināt līdz 2600 ° C. Lai samazinātu liesmas temperatūru, ūdens blīvējumu piepilda ar acetona un ūdens maisījumu attiecībā 1:1. pēdējos gadījumos neaizmirstiet papildināt ūdens blīvējuma saturu.

Y. ORLOV, Troicka, Maskavas apgabals.
Publicēja: Modeler designer

Šobrīd Krievijā viss vairākūdensapgādes un notekūdeņu novadīšanas iekārtas, kā arī ražotnes atsakās no komerciālā šķidrā hlora un hipohlorītu lietošanas, izvēloties paši organizēt nepieciešamo reaģentu sintēzi tieši lietošanas objektos.

Ražošanai nepieciešams nātrija hlorīds (sāls), ūdens un elektrība.

Šāda atteikuma iemesli:

1. Šķidrais hlors ir ļoti bīstams.

Neskatoties uz zemajām hlora izmaksām, darbības un izmaksas, kas saistītas ar tā izmantošanu, ievērojami sarežģī un palielina visa ražošanas procesa izmaksas.

2. Komerciālais nātrija hipohlorīts (GPHC 19%) ir ļoti dārgs.

1 tonnas A kategorijas GPHN izmaksas nepārsniedz 20-30 tūkstošus rubļu. Tomēr nātrija hipohlorīta daudzums, kas atbilst 1 tonnai hlora, jau ir 100-150 tūkstoši rubļu. (jo hipohlorīts satur tikai 15-19% aktīvā hlora un mēdz tālāk sadalīties).

Elektrolīzes iekārtu priekšrocības:

• atteikšanās no izmaksām par drošības nodrošināšanu transportēšanas un uzglabāšanas laikā;
• Elektrolīzes iekārtu darbības laikā negadījumi, kas saistīti ar liela daudzuma reaģenta noplūdi, nav iespējami. Hlora reaģentu sintēzes elektrolīzes iekārtu darbības objekti nepieder pie bīstamām ražotnēm un nav iekļauti attiecīgajā reģistrā;
• neatkarība no piegādātāja - reaģents tiek ražots vajadzīgajā daudzumā, tiek regulēta produktivitāte, kas paaugstina objekta energoefektivitāti;
• lētas izejvielas - sintēzei var izmantot lētāko tehnisko sāli. Tam būs nepieciešama instalēšana papildu aprīkojums elektrolizatoros nonākošā sāls šķīduma attīrīšanai, tomēr šīs izmaksas atmaksājas mazāk nekā 1 gada laikā, jo tiek būtiski ietaupīti izejmateriāli;
• iegūtais reaģents ir lētāks nekā komerciālais;
• ūdensapgādes iekārtām, kurās kā galveno dezinfekcijas metodi izmanto UV iekārtas - ieviešot UV iekārtas, nav iespējams pilnībā atteikties no hlora reaģentu lietošanas, jo ir jānodrošina konstrukciju un tīklu sanitārais stāvoklis, kā arī ūdens transportēšanas drošība patērētājam. Elektrolīzes rūpnīcas kopā ar UV iekārtām pilnībā apmierina hlora nepieciešamību, savukārt iekārta ir izslēgta no bīstamo ražotņu reģistra.

Elektrolīzes rūpnīcas ražo dažādus reaģentus:

• hlors vai hlora ūdens (Aquachlor, Aquachlor-Bekhoff, Aquachlor-Membrane/Diaphragm);
• kombinētais dezinfekcijas līdzeklis ar paaugstinātu efektivitāti - oksidētāju šķīdums, kas satur hloru, hlora dioksīdu, ozonu (Aquachlor, Aquachlor-Beckhoff);
• zemas koncentrācijas HPCN 0,8% (LET-EPM, Aquachlor, Aquachlor-Beckhoff);
• ļoti koncentrēts HPCN 15-19% (Aquachlor-Membrane/Diaphragm).

Visi šie reaģenti ir piemēroti ūdens dezinfekcijai. Vienīgais ierobežojums ir dezinficējamā ūdens pH reaģenta ievadīšanas vietā - ūdenim, kura pH ir virs 7,5, hipohlorīta vietā ieteicams izmantot hlora ūdeni, kas sārmainā vidē ir neefektīvs.

Pakavēsimies sīkāk pie katra LET LLC aprīkojuma veida:

Aquachlor un Aquachlor-Beckhoff:

• iegūtais reaģents ir palielinājis efektivitāti;
• atsevišķiem moduļiem ir zema veiktspēja. Tas ļauj elastīgi reaģēt uz
• reaģenta prasība. Kompleksa optimālā veiktspēja ir līdz 250-500 kg aktīvā hlora dienā;
• reaktora nomaiņas biežums - reizi 3-5 gados;
• apkopes vienkāršība.

LET-EPM:

• neierobežota kompleksu produktivitāte;
• ekspluatācijas vienkāršība un zemas prasības izejvielu kvalitātei;
• elektrodu bloka nomaiņas (pārklāšanas) biežums – reizi gadā;
• Reaģents ir piemērots lielākajai daļai objektu.

Aquachlor-diafragma:

• hlora ūdens un koncentrēta HPCN 19% iegūšanas iespēja, kā arī šo reaģentu vienlaicīga sagatavošana;
• elektrodu pārklājuma un diafragmas nomaiņas biežums ir ne biežāk kā reizi 10 gados;
• augstas prasības attiecībā uz sāls šķīduma kvalitāti;
• iespēja nomazgāt diafragmu un atgriezties darbā piesārņojuma gadījumā ar neatbilstošas ​​kvalitātes sāls šķīdumu;

Aquachlor membrāna:

• kompleksa neierobežota produktivitāte (bet ne mazāk kā 50-100 kg/dienā);
• iespēja iegūt hloru un koncentrētu HPCN ar 19% augstas tīrības pakāpi, kas piemērots sintēzei;
• elektrodu pārklājuma un membrānas nomaiņas biežums ir ne biežāk kā reizi 10 gados;
• ļoti augstas prasības attiecībā uz sāls šķīduma kvalitāti;
• ja membrāna ir netīra, tā jāaizstāj ar jaunu;
• Iekārtas apkopei nepieciešams kvalificēts personāls.

Galaprodukta izmaksas (augošā secībā no vismazākās uz augstāko):

• Aquachlor-diafragma
• Aquahdlor-membrāna
• Aquachlor/Aquachlor-Beckhoff
• LET-EPM

ELEKTROSPETS

ELEKTROSPETS

Elektroķīmiskās un elektrofizikālās iekārtas, elektrolīzes iekārtas

Elektrolīze- šī ir vielas izdalīšanās parādība uz elektrodiem, kad strāva iet caur elektrolītu, oksidēšanās un reducēšanās procesi uz elektrodiem, ko pavada elektronu iegūšana vai zudums ar vielas daļiņām.
Elektrolizators- šī ir vanna, kurā process notiek ar elektriskās enerģijas absorbciju.
Darbības principu var redzēt elektrolizatora diagrammā ar anodisko šķīdināšanu un katoda pārklāšanu (1.3.-1. att.).

Instalācijas galvenie elementi ir: elektrolīts (1), elektrodi (2) un barošanas avots (3).
Spriegums elektrolīzes vannā (U) sastāv no trim sastāvdaļām:

Netālu no elektrodu virsmas veidojas dubults elektriskais slānis, kas neitralizē jonu tuvošanos un izeju. Lai vājinātu pretdarbību, tiek izmantoti šādi līdzekļi:
- elektrolītu cirkulācija temperatūras izlīdzināšanai;
- elektrodu vibrācija;
- komutācijas barošanas avots.
Rūpniecībā metālu elektrolīzi un sākotnējo vidi nosaka atbrīvotā metāla elektriskais potenciāls.
Metālus ar pozitīvu potenciālu no cietās bāzes atdala, to izšķīdinot (piemēram, varš ar potenciālu “+0,34 V”).
Metāli ar negatīvu potenciālu vairāk izdalās no to sāļu šķīdumiem (piemēram, cinks ar potenciālu “-0,76 V”).
Metāli ar negatīvu potenciālu mazāk izdalās no to sāļu kausējumiem (piemēram, alumīnijs ar potenciālu “-1,43”).
Piezīme. Metālu potenciāli ir definēti saistībā ar “ūdeņradi”, kam ir elektriskais potenciāls ir vienāds ar "nulle".
Vara elektrolīze izmanto tīra elektrolītiskā vara iegūšanai no neapstrādāta vara (iegūst pēc kausēšanas krāsnīs) un tajā esošo vērtīgo metālu ieguvei.
Process tiek veikts elektrolīzes vannās.
Anods ir liets tulznu varš plākšņu veidā ar biezumu 35...45 mm un sver ap 300 kg.
Katods ir elektrolītisks (tīrs) varš 0,6...0,7 mm biezu plākšņu veidā, kas piekārtas uz ausīm starp anodiem. Attālums starp blakus esošajiem anodiem un katodiem ir 35...40 mm.
Elektrolīts, ar kuru vanna ir piepildīta, ir vara sulfāta (CuSO 4) ūdens šķīdums, kas paskābināts ar sērskābi (H 2 S0 4), lai samazinātu pretestību.

Lai izlīdzinātu vara jonu koncentrāciju pie elektrodiem un nodrošinātu nepieciešamo temperatūru, tiek izmantota elektrolīta tiešā cirkulācija, kas tiek padots no apakšas un novadīts no vannas augšpuses.
Cinka elektrolīze izmanto augstas kvalitātes cinka (Zn) iegūšanai no tā sāļu ūdens šķīdumiem.
Katods ir 4 mm biezas alumīnija plāksnes. Anods ir svina plāksnes 5...8 mm biezas, pievienojot 1% sudrabu, lai samazinātu koroziju.
Elektrolīts ir 5...6% cinka sulfāta (ZnS0 4) un sērskābes (H 2 S0 4) ūdens šķīdums. Elektrolīzes laikā uz katoda tiek nogulsnēts metālisks cinks (Zn), kas periodiski tiek noņemts.
Pie anoda izdalās ūdeņraža gāze (H), un šķīdumā veidojas sērskābe (H 2 S0 4).

Cinks tiek noņemts no katodiem līdz 2 reizēm dienā, pēc tam to mazgā, veido maisos un izkausē krāsnīs.
Elektrolīzes procesā katodu nodilums ir aptuveni 1,5 kg/t cinka, bet anodu - 0,8... 1,5 kg/t cinka.
Straujš sprieguma krituma pieaugums vannā (līdz 3,3...3,6 V) norāda uz nepieciešamību attīrīt anodus no dūņām.
Anodu tīrīšanas nepieciešamība ir reizi 20...25 dienās, bet katodus - reizi 10 dienās.
Dūņas tiek noņemtas caur caurumu vannas apakšā.
Elektrolīzes cehā vannas tiek uzstādītas blakus ar garajām malām 20...30 gab. un savienotas vienā blokā.
Lai uzturētu iestatīto temperatūru, vannas tiek atdzesētas ar ūdeni, kas tiek piegādāts caur alumīnija vai oglekļa spirālēm.
Lai samazinātu ūdeņraža izdalīšanos pie katoda, šķīdumam pievieno virsmaktīvās vielas.
Alumīnija elektrolīze izmanto augstas kvalitātes alumīnija (Al) ražošanai no kausētiem sāļiem, izmantojot elektrolīzi.
Anods ir oglekļa elektrods, kas tiek patērēts elektrolīzes procesā, jo atrodas ļoti agresīvā vidē.
Anods ir piekārts uz kustīga rāmja, kas automātiski pārvietojas pa krāsns metāla konstrukcijām. Vadības signāls ir sprieguma zudums elektrolītā.
Elektrolīts ir alumīnija oksīda (AI 2 O 3) šķīdums izkausētā kriolītā (Na 3 AlF 6). Fluora (F 6) klātbūtne padara vidi ļoti agresīvu.
Katods ir krāsns pavarda bloki.
Vannai tiek piegādāta strāva no abām pusēm.
Uz anodu - caur alumīnija kopņu paketēm, caur elastīgiem vara vadītājiem, caur tērauda tapām.
Uz katodu - caur īpašiem vadītājiem (zied).
Anoda izmērus nosaka norādītā vannas jauda un pieļaujamais strāvas blīvums.

Elektrolizatori ir apvienoti 160...170 vienību sērijā, no kurām 4...5 ir rezerves.
Metāla izliešana no vannas, izmantojot vakuuma kausus
No vannām izlietais alumīnijs nonāk liešanas korpusa maisītājos, kur pēc vidējās noteikšanas un nostādināšanas tiek ielejams lietņos.