Ang electrolysis ay isang kemikal at pisikal na kababalaghan ng pagkabulok ng mga sangkap sa mga bahagi sa pamamagitan ng electric current, na malawakang ginagamit para sa mga layuning pang-industriya. Batay sa reaksyong ito, ang mga yunit ay ginawa upang makagawa, halimbawa, chlorine o non-ferrous na mga metal.

Ang patuloy na pagtaas ng mga presyo para sa mga mapagkukunan ng enerhiya ay naging popular sa mga planta ng electrolysis para sa gamit sa bahay. Ano ang gayong mga istraktura, at kung paano gawin ang mga ito sa bahay?

Pangkalahatang impormasyon tungkol sa electrolyzer

Ang pag-install ng electrolysis ay isang aparato para sa electrolysis na nangangailangan ng panlabas na mapagkukunan ng enerhiya, na binubuo ng ilang mga electrodes na inilalagay sa isang lalagyan na puno ng electrolyte. Ang ganitong uri ng pag-install ay maaari ding tawaging water splitting device.

Sa naturang mga yunit ang pangunahing teknikal na parameter ay produktibidad, na nangangahulugang ang dami ng hydrogen na ginawa kada oras at sinusukat sa m³/h. Ang mga nakatigil na unit ay nagdadala ng parameter na ito sa pangalan ng modelo, halimbawa, ang SEU-40 membrane unit ay gumagawa ng 40 cubic meters kada oras. m hydrogen.

Ang iba pang mga katangian ng naturang mga aparato ay ganap na nakasalalay sa nilalayon na layunin at uri ng pag-install. Halimbawa, kapag nagsasagawa ng electrolysis ng tubig, ang kahusayan ng yunit ay nakasalalay sa mga sumusunod na parameter:

1. Ang antas ng pinakamababang potensyal ng elektrod (boltahe). Para sa normal na operasyon ng yunit, ang katangiang ito ay dapat nasa hanay na 1.8-2 V bawat plato. Kung ang pinagmumulan ng kapangyarihan ay may boltahe na 14 V, pagkatapos ay makatuwiran na hatiin ang kapasidad ng electrolyzer na may solusyon sa electrolyte sa mga sheet sa 7 mga cell. Ang ganitong pag-install ay tinatawag na dry electrolyzer. Ang isang mas mababang halaga ay hindi magsisimula ng electrolysis, at ang isang mas mataas na halaga ay lubos na magpapataas ng pagkonsumo ng enerhiya;

1. Ang mas maliit ang distansya sa pagitan ng mga bahagi ng plato, mas mababa ang paglaban, na, kapag ang isang malaking kasalukuyang pumasa, ay hahantong sa isang pagtaas sa produksyon ng gas na sangkap;
2. Ang ibabaw na lugar ng mga plato ay direktang nakakaapekto sa pagganap;
3. Balanse ng init at antas ng konsentrasyon ng electrolyte;
4. Materyal ng mga elemento ng elektrod. Ang ginto ay mahal, ngunit perpektong materyal para gamitin sa mga electrolyser. Dahil sa mataas na halaga nito, kadalasang ginagamit ang hindi kinakalawang na asero.

Mahalaga! Sa mga konstruksyon ng ibang uri, ang mga halaga ay magkakaroon ng iba't ibang mga parameter.

Ang mga water electrolysis plant ay maaari ding gamitin para sa mga layunin tulad ng pagdidisimpekta, paglilinis at pagtatasa ng kalidad ng tubig.

Prinsipyo ng pagpapatakbo at mga uri ng electrolyzer

Ang pinakasimpleng aparato ay may mga electrolyzer na naghahati ng tubig sa oxygen at hydrogen. Binubuo ang mga ito ng isang lalagyan na may electrolyte kung saan inilalagay ang mga electrodes na konektado sa isang mapagkukunan ng enerhiya.

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang pag-install ng electrolysis ay ang electric current na dumadaan sa electrolyte ay may sapat na boltahe upang mabulok ang tubig sa mga molekula. Ang resulta ng proseso ay ang anode ay gumagawa ng isang bahagi ng oxygen, at ang katod ay gumagawa ng dalawang bahagi ng hydrogen.

Mga uri ng electrolyzer

Ang mga water splitting device ay may mga sumusunod na uri:

1. tuyo;
2. Flow-through;
3. lamad;
4. dayapragm;
5. alkalina.

Tuyong uri

Ang ganitong mga electrolyser ay may pinakamaraming simpleng disenyo(larawan sa itaas). Mayroon silang isang likas na tampok, na ang pagmamanipula ng bilang ng mga cell ay ginagawang posible na palakasin ang yunit mula sa isang mapagkukunan na may anumang boltahe.

Uri ng daloy

Ang mga pag-install na ito ay may sa kanilang disenyo ng isang paliguan na ganap na puno ng electrolyte na may mga elemento ng elektrod at isang tangke.

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng pag-install ng daloy ng electrolysis ay ang mga sumusunod (mula sa larawan sa itaas):

• sa panahon ng electrolysis, ang electrolyte kasama ang gas ay pinipiga sa pamamagitan ng pipe na "B" sa tangke na "D";
• sa lalagyan na "D" ang proseso ng paghihiwalay ng gas mula sa electrolyte ay nagaganap;
• lumabas ang gas sa pamamagitan ng balbula na "C";
• ang electrolyte solution ay bumabalik sa pamamagitan ng tube "E" sa paliguan ng "A".

Kawili-wiling malaman. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo na ito ay na-configure sa ilan mga welding machine– ang pagkasunog ng inilabas na gas ay nagpapahintulot sa mga elemento na ma-welded.

Uri ng lamad

Ang planta ng electrolysis na uri ng lamad ay may katulad na disenyo sa iba pang mga electrolyzer, ngunit ang electrolyte ay kumikilos bilang solid sa batay sa polimer, na tinatawag na lamad.

Ang lamad sa naturang mga yunit ay may dalawahang layunin - ang paglipat ng mga ions at proton, ang paghihiwalay ng mga electrodes at mga produktong electrolysis.

Uri ng dayapragm

Kapag ang isang sangkap ay hindi maaaring tumagos at makaimpluwensya sa isa pa, ang isang porous na diaphragm ay ginagamit, na maaaring gawa sa salamin, polymer fibers, keramika o asbestos na materyal.

Uri ng alkalina

Ang electrolysis ay hindi maaaring mangyari sa distilled water. Sa ganitong mga kaso, kinakailangan na gumamit ng mga katalista, na mga solusyon sa alkalina na may mataas na konsentrasyon. Alinsunod dito, ang karamihan sa mga aparatong electrolysis ay maaaring tawaging alkalina.

Mahalaga! Kapansin-pansin na ang paggamit ng asin bilang isang katalista ay nakakapinsala, dahil ang reaksyon ay naglalabas ng chlorine gas. Ang isang perpektong katalista ay ang sodium hydroxide, na hindi nakakasira ng mga electrodes ng bakal at hindi nakakatulong sa pagpapalabas ng mga nakakapinsalang sangkap.

Self-production ng isang electrolyzer

Kahit sino ay maaaring gumawa ng electrolyzer gamit ang kanilang sariling mga kamay. Para sa proseso ng pagpupulong ng pinakasimpleng disenyo, kakailanganin ang mga sumusunod na materyales:

• hindi kinakalawang na asero sheet ( perpektong opsyon– dayuhang AISI 316L o domestic 03Х16Н15М3);
• bolts M6x150;
• washers at mani;
• transparent tube - maaari mong gamitin ang isang antas ng tubig, na ginagamit para sa mga layunin ng konstruksiyon;
• ilang mga herringbone fitting na may panlabas na diameter na 8 mm;
• plastic na lalagyan na may dami ng 1.5 l;
• maliit na filter umaagos na tubig filter, halimbawa, isang filter para sa mga washing machine;
• water check valve.

Proseso ng pagbuo

Ipunin ang electrolyzer gamit ang iyong sariling mga kamay ayon sa mga sumusunod na tagubilin:

1. Ang unang hakbang ay upang markahan at higit pang gupitin ang hindi kinakalawang na asero sheet sa pantay na mga parisukat. Ang paglalagari ay maaaring gawin sa isang anggulo gilingan(Bulgarian). Ang isa sa mga sulok sa gayong mga parisukat ay dapat na gupitin sa isang anggulo upang maayos na ikabit ang mga plato;
2. Susunod, kakailanganin mong mag-drill ng isang butas para sa bolt sa gilid ng plato sa tapat ng hiwa ng sulok;
3. Ang koneksyon ng mga plato ay dapat gawin nang halili: isang plato sa "+", ang susunod sa "-" at iba pa;
4. Sa pagitan ng iba't ibang sisingilin na mga plato ay dapat mayroong isang insulator, na gumaganap bilang isang tubo mula sa antas ng tubig. Dapat itong gupitin sa mga singsing, na dapat gupitin nang pahaba upang makakuha ng mga piraso na 1 mm ang kapal. Ang distansyang ito sa pagitan ng mga plato ay sapat para sa epektibong paglabas ng gas sa panahon ng electrolysis;
5. Ang mga plato ay pinagsama-sama gamit ang mga washer sa sumusunod na paraan: isang washer ay inilalagay sa bolt, pagkatapos ay isang plato, pagkatapos ay tatlong washers, pagkatapos ay isang plato, at iba pa. Ang mga plate na may positibong charge ay nakaayos bilang mga mirror na imahe ng mga sheet na may negatibong charge. Pinapayagan ka nitong pigilan ang mga sawed na gilid mula sa pagpindot sa mga electrodes;

1. Kapag nag-iipon ng mga plato, dapat mong agad na i-insulate ang mga ito at higpitan ang mga mani;
2. Gayundin, dapat i-ring ang bawat plato upang matiyak na walang short circuit;
3. Susunod, ang buong pagpupulong ay kailangang ilagay sa isang plastic box;
4. Pagkatapos nito, kailangan mong markahan ang mga lugar kung saan hinawakan ng mga bolts ang mga dingding ng lalagyan, kung saan nag-drill ka ng dalawang butas. Kung ang mga bolts ay hindi magkasya sa lalagyan, dapat silang putulin ng isang hacksaw;
5. Susunod, ang mga bolts ay hinihigpitan ng mga nuts at washers upang i-seal ang istraktura;

1. Pagkatapos ng mga manipulasyong ito, kakailanganin mong gumawa ng mga butas sa takip ng lalagyan at magpasok ng mga kabit sa kanila. Ang higpit sa sa kasong ito ay maaaring makamit sa pamamagitan ng pag-sealing ng mga seam na may silicone-based na mga sealant;
2. Ang proteksiyon na balbula at filter sa disenyo ay matatagpuan sa labasan ng gas at nagsisilbing isang paraan ng pagkontrol sa labis na akumulasyon nito, na maaaring humantong sa nakapipinsalang mga kahihinatnan;
3. Ang planta ng electrolysis ay na-assemble.

Ang huling yugto ay pagsubok, na isinasagawa bilang mga sumusunod:

• pagpuno ng lalagyan ng tubig sa antas ng mga mounting bolts;
• pagkonekta ng kapangyarihan sa aparato;
• pagkonekta ng isang tubo sa angkop, ang kabaligtaran na dulo nito ay ibinababa sa tubig.

Kung ang isang mahinang kasalukuyang ay inilapat sa pag-install, ang paglabas ng gas sa pamamagitan ng tubo ay halos hindi mahahalata, ngunit maaari itong maobserbahan sa loob ng electrolyzer. Pagtaas agos ng kuryente Sa pamamagitan ng pagdaragdag ng alkaline catalyst sa tubig, maaari mong makabuluhang taasan ang ani ng gaseous substance.

Ang manufactured electrolyzer ay maaaring kumilos mahalagang bahagi maraming device, gaya ng hydrogen torch.

Alam ang mga uri, pangunahing katangian, istraktura at prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga halaman ng electrolysis, maaari mong isagawa ang tamang pagpupulong gawang bahay na disenyo na magiging isang kailangang-kailangan na katulong sa iba't ibang pang-araw-araw na sitwasyon: mula sa hinang at pag-save ng pagkonsumo ng gasolina ng sasakyan hanggang sa pagpapatakbo ng mga sistema ng pag-init.

Video

Electrolysis- Ito ay ang paghahati o paglilinis ng mga sangkap sa ilalim ng impluwensya ng electric current. Ito ay isang proseso ng redox, sa isa sa mga electrodes - ang anode - isang proseso ng oksihenasyon ay nangyayari - ito ay nawasak, at sa katod - isang proseso ng pagbawas - mga positibong ion - mga cation - ay naaakit dito. Sa panahon ng electrolysis ito ay pumasa electrolytic dissociation- disintegrasyon ng electrolyte (conducting substance) sa positibo at negatibong sisingilin na mga ion (ilang antas ng dissociation ay nakikilala kapag ang kasalukuyang ay naka-on, ang mga electron ay lumipat mula sa anode patungo sa katod, at ang electrolyte solution ay maaaring maubos (kung ito). ay kasangkot sa proseso), dapat itong patuloy na mapunan. Ang oxidizing anode ay maaari ding matunaw sa isang electrolyte solution - pagkatapos ay makuha ang mga particle nito positibong singil at naaakit sa katod.

Ang anode ay isang positibong sisingilin na elektrod - nangyayari ang oksihenasyon dito
Ang katod ay isang negatibong sisingilin na elektrod - ang pagbabawas ay nangyayari dito
Batay sa prinsipyo na hindi katulad ng mga singil ay umaakit, kasama itopaghihiwalay o paglilinis ng isang sangkap.

Ang materyal ng mga electrodes ay maaaring magkakaiba, depende sa patuloy na proseso. Ang masa ng sangkap na nakuha sa panahon ng pakikipag-ugnayan ng electrochemical ay tinutukoy ng mga batas ng Faraday at depende sa singil (ang produkto ng kasalukuyang lakas at ang oras ng daloy ng kasalukuyang), depende rin sa konsentrasyon ng electrolyte at ang aktibidad ng mga materyales. kung saan ginawa ang mga electrodes. Ang mga anod ay maaaring hindi gumagalaw - hindi matutunaw, hindi gumanti, at aktibo - sila mismo ay nakikilahok sa pakikipag-ugnayan (mas madalas silang ginagamit).

Para sa paggawa ng mga anod, graphite, carbon-graphite na materyales, platinum at mga haluang metal nito, tingga at mga haluang metal nito, at mga oxide ng ilang mga metal ay ginagamit; Ang Titanium anodes na may aktibong patong na ginawa mula sa pinaghalong ruthenium at titanium oxides, pati na rin ang platinum at mga haluang metal nito, ay ginagamit.

Ang mga hindi matutunaw na anode ay mga komposisyon batay sa tantalum at titanium, mga espesyal na uri ng grapayt, lead dioxide, magnetite. Ang bakal ay karaniwang ginagamit para sa mga cathode.

Ang mga sumusunod na uri ng electrolytes ay maaaring gamitin para sa proseso: may tubig na mga solusyon ng mga asing-gamot, acid, base; mga di-may tubig na solusyon sa mga organic at inorganikong solvent; tinunaw na mga asing-gamot; solid electrolytes. Ang mga electrolyte ay dumating sa iba't ibang antas ng konsentrasyon.

Depende sa mga layunin ng electrolytic reactions, iba't ibang kumbinasyon ng mga uri ng anodes at cathodes ang ginagamit: pahalang na may likidong mercury cathode, na may mga vertical na cathode at isang filtering diaphragm, na may pahalang na diaphragm, na may daloy ng electrolyte, na may gumagalaw na mga electrodes, na may bulk. mga electrodes, atbp. Karamihan sa mga proseso ay may posibilidad na gumamit ng mga produktong ginawa sa parehong anode at cathode, ngunit kadalasan ang isa sa mga produkto ay hindi gaanong mahalaga.

Ang electrolysis ay malawakang ginagamit sa industriya, ginagamit din ito sa medisina at pambansang ekonomiya.

Pangunahing aplikasyon ng electrolysis:

• Paglilinis ng tubig para magamit sa pambansang ekonomiya,
• Paglilinis basurang tubig ginamit na tubig mula sa paggawa ng kemikal.

Upang makakuha ng mga sangkap at metal na walang mga impurities:

• Metalurhiya, hydrometallurgy - para sa paggawa ng aluminyo at maraming iba pang mga metal - aluminyo mula sa pagtunaw ng aluminyo oksido sa cryolite, magnesiyo ay nakuha sa pamamagitan ng electrolysis (mula sa dolomite at tubig dagat), sodium (mula sa rock salt), lithium, beryllium, calcium (mula sa calcium chloride), alkali at mga rare earth metal.
• Sa industriya ng kemikal, ang electrolysis ay gumagawa ng mga mahahalagang produkto tulad ng chlorates at perchlorates, persulfuric acid at persulfates, potassium permanganate,
• Electrolytic separation ng metal - electroextraction. Ang ore o concentrate ay na-convert sa isang solusyon gamit ang ilang mga reagents, na, pagkatapos ng purification, ay ipinadala para sa electrolysis. Ito ay kung paano nakukuha ang zinc, copper, at cadmium.
• Electrolytic refining. Ang mga natutunaw na anode ay ginawa mula sa metal ang mga dumi na nasa magaspang na metal ng anode ay nahuhulog sa anyo ng anode sludge (tanso, nikel, lata, tingga, pilak, ginto) sa panahon ng electrolysis, at purong metal inilabas sa katod.
• Sa electroplating - electroplating - pagkuha ng mga coatings sa mga metal na nagpapabuti sa kanilang pagganap o pandekorasyon na mga katangian at electroplating - pagkuha ng eksaktong metal na mga kopya ng anumang bagay;
• Upang makakuha ng oxide protective films sa mga metal (anodizing); Ginagamit din ang pagpoproseso ng electrochemical para sa pagpapakintab sa ibabaw ng mga produkto at pagpipinta ng mga metal,
• Mayroong electrochemical sharpening ng cutting tools, electropolishing, electromilling,
• Ang electrolysis ay malawakang ginagamit din sa radio engineering.

Mayroong electrolysis ng mga may tubig na solusyon at molten media, pati na rin ang paggawa ng mga electrochemical current sources mismo - mga baterya, galvanic cells, accumulators, ang pag-andar na kung saan ay naibalik sa pamamagitan ng pagpasa ng kasalukuyang sa direksyon na kabaligtaran sa kung saan ang kasalukuyang daloy sa panahon ng paglabas .

Mga pangunahing uri ng mga halaman ng electrolysis:

• Mga pag-install para sa paggawa at pagpino ng aluminyo;
• Electrolysis installation para sa ferrous production;
• Mga electrolyzer para sa produksyon ng nickel-cobalt;
• Mga pag-install para sa magnesium electrolysis;

• Mga pag-install ng tansong electrolysis (pagpipino);
• Mga pag-install para sa paglalapat ng galvanic coatings;
• Mga halaman ng electrolysis para sa paggawa ng chlorine;

• Mga electrolyzer para sa pagdidisimpekta ng tubig.
• Mga electrolyzer na gumagawa ng hydrogen para sa mga nuclear power plant... atbp.

Ang oxygen ay isang byproduct ng maraming redox reactions.

Sa panahon ng electrolysis, ang kasalukuyang lakas, dalas at boltahe nito, kahit na ang polarity ay kinokontrol ang bilis at direksyon ng mga proseso; Ang electrolysis reaction ay palaging isinasagawa sa DC, dahil ang katatagan ng mga poste ay napakahalaga dito. Sa napakabihirang mga kaso, kapag ang polarity ay hindi makabuluhan, ang alternating current ay ginagamit (halimbawa, sa panahon ng electrolysis ng mga gas).

Ang mga modernong electrolysers ng aluminyo, batay sa disenyo ng aparato ng katod, ay nahahati sa

• Mga electrolyzer na may at walang ilalim,
• Sa pinalamanan at block apuyan;
• ayon sa kasalukuyang paraan ng supply: may one-sided at two-sided busbar circuit;
• sa pamamagitan ng paraan ng pagkuha ng gas: mga electrolyzer bukas na uri, na may bell gas suction at covered type.

Sa mga hindi kasiya-siyang katangian ng lahat mga umiiral na istruktura Kasama sa mga aluminyo electrolyser ang hindi sapat na mataas na kadahilanan sa paggamit ng enerhiya, isang maikling buhay ng serbisyo at hindi sapat na kahusayan sa pagkolekta ng mga basurang gas. Karagdagang pagpapabuti Ang disenyo ng mga electrolyzer ay dapat sumunod sa landas ng pagtaas ng kapasidad ng yunit nito, mekanisasyon at automation ng lahat ng mga operasyon sa pagpapanatili, kumpletong pagkuha ng lahat ng mga basurang gas na may kasunod na pagbabagong-buhay ng kanilang mahahalagang bahagi.

Ang mga plantang pang-industriya na electrolysis ay may maraming uri ng disenyo, ang mga pangunahing ay lamad at dayapragm. Mayroon ding mga dry, wet at flow electrolysis plants. SA pangkalahatang pananaw ang pag-install ay isang saradong sistema na naglalaman ng mga electrodes na inilagay sa isang komposisyon ng electrolyte, kung saan ang isang electric current na may ilang mga katangian ay ibinibigay. Ang mga electrolysis cell ay maaaring pagsamahin sa isang baterya. Mayroon ding mga bipolar electrolyzers - kung saan ang bawat elektrod, maliban sa mga panlabas, ay gumagana sa isang gilid bilang isang anode, sa kabilang panig bilang isang katod.

Gumagana ang kagamitang ito sa magkaibang pressure, depende sa uri ng reaksyon. Upang makakuha ng ilang mga sangkap - halimbawa, kapag kumukuha ng mga gas, pagsasaayos ng presyon o mga espesyal na kondisyon. Kailangan mo ring subaybayan ang presyon ng mga gas na isang byproduct ng electrolytic reactions. Ang mga electrolysis plant, na ginagamit upang makagawa ng hydrogen at oxygen sa mga power plant, ay gumagana sa ilalim ng labis na presyon na hanggang 10 kgf/cm2 (1 MPa).
Ang mga pag-install ay naiiba din sa kanilang pagiging produktibo.

Ang ilan sa kanila ay gumagamit ng mga linear electric mechanism. Halimbawa, ginagamit ang mga ito upang ilipat ang mga electrodes, ayusin ang mga antas ng electrolyte, ilipat ang mga reservoir, electrolyte bath, atbp. Ang isang halimbawa ng gayong disenyo ay ipinapakita sa pagguhit.

Ang lahat ng mga pag-install ng electrolysis ay dapat na grounded. Upang patakbuhin ang isang malaking pang-industriya na electrolyzer, isang rectifier unit o isang converter substation ang kailangan para mag-convert AC sa permanente. Ang nakatigil na lokal na pag-iilaw sa mga workshop ng electrolysis (mga gusali, bulwagan) ay karaniwang hindi kinakailangan. Exception - basic lugar ng produksyon mga planta ng electrolysis para sa paggawa ng chlorine.

Ang mga teknolohiyang pang-industriya na electrolysis ay nahahati sa ilang uri:

• PFPB - teknolohiya ng electrolysis gamit ang mga baked anodes at point feeder
• CWPB - electrolysis gamit ang mga baked anodes at center punching beam
• SWPB - peripheral processing ng mga electrolysers na may mga inihurnong anode
• VSS - teknolohiya ng Soderberg na may pinakamataas na kasalukuyang supply
• HSS - Soderberg technology na may side current supply

Ang pinakamalaking dami ng mga partikular na emisyon mula sa mga electrolyser ay nagmumula sa mga proseso ng electrolysis, na batay sa teknolohiya ng Soderberg. Ang teknolohiyang ito ay pinakalaganap sa mga smelter ng aluminyo sa Russia at China. Ang dami ng mga partikular na emisyon mula sa naturang mga electrolyzer ay makabuluhang mas mataas kumpara sa iba pang mga teknolohiya. Ang halaga ng mga paglabas ng fluorocarbon ay nabawasan, bukod sa iba pang mga bagay, sa pamamagitan ng pag-aaral ng mga teknolohikal na parameter ng anode effect, ang pagbawas nito ay nakakaapekto rin sa dami ng mga emisyon.

Mga modelo ng pang-industriyang electrolysers

Ang mga anod ng carbon (at ang grapayt ay isang allotope ng carbon) ay may makabuluhang disbentaha - sa panahon ng reaksyon na ibinubuga nila sa kapaligiran carbon dioxide, sa gayo'y nagdudulot ng polusyon dito. Sa kasalukuyan, ang teknolohiyang inert anode ay partikular na may kaugnayan; sikat na tagagawa aluminyo Ang kakanyahan nito ay ang isang non-reactive na carbon-free anode ang ginagamit, at hindi carbon dioxide, ngunit purong oxygen ang inilabas sa atmospera bilang isang by-product.

Ang teknolohiyang ito ay makabuluhang pinatataas ang pagiging magiliw sa kapaligiran ng produksyon, ngunit ito ay nasa yugto pa rin ng pagsubok.

Sa kabila ng malawak na uri ng electrolytes, electrodes, at electrolyzers, may mga karaniwang problema sa teknikal na electrolysis. Kabilang dito ang paglipat ng mga singil, init, masa, at pamamahagi ng mga electric field. Upang mapabilis ang proseso ng paglipat, ipinapayong taasan ang bilis ng lahat ng daloy at gumamit ng sapilitang kombeksyon. Ang mga proseso ng elektrod ay maaaring kontrolin sa pamamagitan ng pagsukat ng paglilimita ng mga alon.

Gamit ang prinsipyo ng paggawa ng hydrogen sa pamamagitan ng electrolysis ng isang may tubig na solusyon sa alkali, nagpasya akong gumawa ng isang simple at compact na aparato, na maginhawa para sa pagtatrabaho sa maliliit na bahagi kapag naghihinang sa mga matitigas na panghinang. Salamat sa maliit na panlabas na sukat ng electrolyser, mayroong isang lugar para dito sa isang maliit na workbench, at ang paggamit ng isang karaniwang rectifier para sa recharging ng mga baterya bilang isang electrolytic unit ay nagpapadali sa paggawa ng pag-install at ginagawang ligtas ang pagtatrabaho dito.

Ang medyo maliit, ngunit medyo sapat na pagganap ng aparato ay naging posible upang lubos na gawing simple ang disenyo ng water seal at ginagarantiyahan ang kaligtasan ng sunog at pagsabog.

Electrolyzer device

Sa pagitan ng dalawang board na konektado sa pamamagitan ng apat na pin, mayroong isang baterya ng mga bakal na electrode plate na pinaghihiwalay ng mga singsing na goma. Ang panloob na lukab ng baterya ay kalahating puno ng may tubig na solusyon ng KOH o NaOH. Ang patuloy na boltahe na inilapat sa mga plato ay nagiging sanhi ng electrolysis ng tubig at ang paglabas ng mga hydrogen at oxygen na gas.

Ang halo na ito ay pinalabas sa pamamagitan ng isang polyvinyl chloride tube na inilagay sa isang angkop sa isang intermediate na lalagyan, at mula dito sa isang water seal, na ginawa mula sa dalawang walang laman na refill na lata. mga gas lighter(maaari kang gumamit ng mga lata mula sa planta ng Severny Press sa Leningrad). Ang gas na dumaan sa isang 1: 1 na pinaghalong tubig at acetone na inilagay doon ay may komposisyon na kinakailangan para sa pagkasunog at, inililihis ng isa pang tubo sa nozzle - isang karayom ​​mula sa isang medikal na hiringgilya, nasusunog sa labasan nito na may temperatura na humigit-kumulang 1800 ° C.

kanin. 1. Water burner.

Para sa mga electrolyzer board ginamit ko ang makapal na plexiglass, 25 mm ang kapal. Ang materyal na ito ay madaling iproseso, lumalaban sa kemikal sa pagkilos ng electrolyte at nagbibigay-daan sa iyo upang biswal na kontrolin ang antas nito upang, kung kinakailangan, maaari kang magdagdag ng distilled water sa pamamagitan ng butas ng pagpuno.

Ang mga plato ay maaaring gawin mula sa sheet metal (hindi kinakalawang na asero, nikel, adobo o transpormer na bakal) na may kapal na 0.6-0.8 mm. Para sa kadalian ng pagpupulong, ang mga bilog na recess ay pinindot sa mga plato para sa mga singsing ng seal ng goma, na may kapal ng singsing na 5-6 mm, ay dapat na 2-3 mm.

Mga singsing na idinisenyo upang i-seal ang panloob na lukab at pagkakabukod ng kuryente ang mga plato ay pinuputol mula sa mga sheet ng oil-gasoline-resistant o acid-resistant na goma. Hindi mahirap gawin ito sa pamamagitan ng kamay, ngunit mainam pa rin na gawin ito gamit ang isang bilog na pamutol.

Ang apat na M8 steel stud na nagkokonekta sa mga bahagi ay insulated ng 10mm cambric at sinulid sa kaukulang 11mm na butas.

Ang bilang ng mga plate sa baterya ay 9. Ito ay tinutukoy ng mga parameter ng power supply: ang kapangyarihan nito at maximum na boltahe - batay sa 2 V bawat plato. Ang kasalukuyang pagkonsumo ay nakasalalay sa bilang ng mga plate na kasangkot (mas kaunti ang mayroon, mas malaki ang kasalukuyang) at ang konsentrasyon ng solusyon sa alkali. Sa isang mas puro solusyon, ang kasalukuyang ay mas mababa, ngunit ito ay mas mahusay na gumamit ng isang 4-8% na solusyon - sa panahon ng electrolysis hindi ito foam ng mas maraming.

Ang mga contact terminal ay ibinebenta sa una at huling tatlong plato. Pamantayan charger Para sa mga baterya ng kotse Ang VA-2, na konektado sa 8 na mga plato, sa isang boltahe ng 17 V at isang kasalukuyang ng tungkol sa 5 A, ay nagbibigay ng kinakailangang pagganap ng nasusunog na halo para sa isang nozzle - isang karayom ​​na may panloob na diameter na 0.6 mm. Ang pinakamainam na ratio ng diameter ng nozzle needle at ang pagiging produktibo ng electrolyser ay itinatag sa eksperimento - upang ang ignition zone ng pinaghalong ay matatagpuan sa labas ng karayom. Kung ang pagiging produktibo ay mababa o ang diameter ng butas ay masyadong malaki, ang pagkasunog ay magsisimula sa mismong karayom, na mabilis na magpapainit at matutunaw.

Ang isang maaasahang hadlang laban sa pagkalat ng apoy sa kahabaan ng supply tube sa electrolyzer ay isang simpleng water seal, na ginawa mula sa dalawang walang laman na lata para sa muling pagpuno ng mga gas lighter. Ang kanilang mga pakinabang ay kapareho ng sa materyal ng board: liwanag machining, chemical resistance at translucency, na nagbibigay-daan sa iyong kontrolin ang antas ng likido sa water seal. Tinatanggal ng intermediate container ang posibilidad ng paghahalo ng electrolyte at ang komposisyon ng water seal sa intensive operation mode o sa ilalim ng impluwensya ng vacuum na nangyayari kapag naka-off ang power supply. At upang maiwasan ito para sigurado, sa pagkumpleto ng trabaho dapat mong agad na idiskonekta ang tubo mula sa electrolyzer. Ang mga kabit ng lalagyan ay gawa sa mga tubong tanso 4 at 6 mm, na naka-install sa itaas na dingding ng mga lata sa isang thread. Sa pamamagitan ng mga ito, ang komposisyon ng selyo ng tubig ay napuno at ang condensate ay pinatuyo mula sa tangke ng paghihiwalay. Ang isang mahusay na funnel para dito ay magmumula sa isa pang walang laman na lata, gupitin. sa kalahati at may isang manipis na tubo na naka-install sa lugar ng balbula.

Ikonekta ang electrolyser gamit ang isang maikling 5 mm polyvinyl chloride tube sa intermediate tank, ang huli sa water seal, at ang outlet nito na may mas mahabang tubo sa nozzle ng karayom ​​(Maaari kang gumamit ng medikal na hiringgilya na may karayom ​​bilang nozzle). Ang isang fire extinguishing packing ay inilalagay sa loob ng hawakan (syringe) - isang tansong mesh na pinagsama sa isang spiral.

kanin. 2. Electrolyzer na disenyo:
1 - insulating polyvinyl chloride tube 10 mm, 2 - M8 stud (4 pcs.), 3 - M8 nut na may washer (4 pcs.), 4 - left board, 5 - M10 plug-bolt na may washer, 6 - plate, 7 - rubber ring, 8 - fitting, 9 - washer, 10 - PVC tube 5 mm, 11 - right board, 12 - short fitting (3 pcs.), 13 - intermediate container, 14 - base, 15 - terminal, 16 - bubble tube , 17 - needle nozzle, 18 - water seal body.

I-on ang rectifier, ayusin ang boltahe o ang bilang ng mga konektadong plato sa kasalukuyang na-rate at pag-apoy ang gas na lumalabas sa nozzle.

Kung kailangan mo ng mas mataas na performance, dagdagan ang bilang ng mga plate at gumamit ng mas malakas na power supply - na may LATR at isang simpleng rectifier. Ang temperatura ng apoy ay maaari ding bahagyang nababagay sa pamamagitan ng komposisyon ng selyo ng tubig. Kapag mayroon lamang tubig, mayroong maraming oxygen sa pinaghalong, na sa ilang mga kaso ay hindi kanais-nais. Sa pamamagitan ng pagbuhos ng methyl alcohol sa water seal, ang halo ay maaaring pagyamanin at ang temperatura ay itataas sa 2600 ° C. Upang mabawasan ang temperatura ng apoy, ang water seal ay puno ng pinaghalong acetone at tubig sa isang ratio na 1: 1. sa mga huling kaso, hindi mo dapat kalimutang lagyang muli ang mga nilalaman ng water seal.

Y. ORLOV, Troitsk, rehiyon ng Moscow.
Nai-publish ni: Modeler designer

Sa kasalukuyan sa Russia ang lahat higit pa Ang mga pasilidad ng supply ng tubig at alkantarilya, pati na rin ang mga pasilidad ng produksyon, ay tumangging gumamit ng komersyal na likidong klorin at mga hypochlorite, na pinipiling ayusin ang kanilang sariling synthesis ng mga kinakailangang reagents nang direkta sa mga pasilidad ng paggamit.

Ang produksyon ay nangangailangan ng sodium chloride (asin), tubig, at kuryente.

Mga dahilan para sa naturang pagtanggi:

1. Ang likidong klorin ay lubhang mapanganib.

Sa kabila ng mababang halaga ng chlorine, ang mga aktibidad at gastos na nauugnay sa paggamit nito ay lubos na nagpapalubha at nagpapataas ng gastos sa buong proseso ng produksyon.

2. Ang komersyal na sodium hypochlorite (GPHC 19%) ay napakamahal.

Ang halaga ng 1 tonelada ng grade A GPHN ay hindi lalampas sa 20-30 libong rubles. Gayunpaman, ang halaga ng sodium hypochlorite na katumbas ng 1 tonelada ng chlorine ay nasa 100-150 thousand rubles na. (dahil ang hypochlorite ay naglalaman lamang ng 15-19% aktibong klorin at may posibilidad na lalong mabulok).

Mga kalamangan ng kagamitan sa electrolysis:

• waiver ng mga gastos para sa pagtiyak ng kaligtasan sa panahon ng transportasyon at imbakan;
• Sa panahon ng pagpapatakbo ng mga kagamitan sa electrolysis, ang mga aksidente na nauugnay sa pagtagas ng isang malaking halaga ng reagent ay imposible. Ang mga bagay ng pagpapatakbo ng mga halaman ng electrolysis para sa synthesis ng mga chlorine reagents ay hindi nabibilang sa mga mapanganib na pasilidad ng produksyon at hindi kasama sa kaukulang rehistro;
• kalayaan mula sa tagapagtustos - ang reagent ay ginawa sa kinakailangang dami, ang pagiging produktibo ay kinokontrol, na nagpapataas ng kahusayan ng enerhiya ng pasilidad;
• murang hilaw na materyales - ang pinakamurang teknikal na asin ay maaaring gamitin para sa synthesis. Mangangailangan ito ng pag-install karagdagang kagamitan upang linisin ang solusyon ng asin na pumapasok sa mga electrolyzer, gayunpaman, ang mga gastos na ito ay nabawi nang wala pang 1 taon dahil sa malaking pagtitipid sa mga hilaw na materyales;
• ang resultang reagent ay mas mura kaysa sa komersyal;
• para sa mga pasilidad ng supply ng tubig na gumagamit ng mga pag-install ng UV bilang pangunahing paraan ng pagdidisimpekta - kapag nagpapakilala ng kagamitan sa UV, imposibleng ganap na iwanan ang paggamit ng mga chlorine reagents, dahil kinakailangan upang matiyak ang sanitary na kondisyon ng mga istruktura at network, pati na rin ang kaligtasan ng transportasyon ng tubig sa mamimili. Ang mga planta ng electrolysis kasama ang mga kagamitan sa UV ay ganap na nakakatugon sa pangangailangan para sa chlorine, habang ang pasilidad ay hindi kasama sa rehistro ng mga mapanganib na pasilidad sa produksyon.

Ang mga halaman ng electrolysis ay gumagawa ng iba't ibang mga reagents:

• chlorine o chlorine na tubig (Aquachlor, Aquachlor-Bekhoff, Aquachlor-Membrane/Diaphragm);
• pinagsamang disinfectant na may mas mataas na kahusayan - isang solusyon ng mga oxidant na naglalaman ng chlorine, chlorine dioxide, ozone (Aquachlor, Aquachlor-Beckhoff);
• low-concentrated HPCN 0.8% (LET-EPM, Aquachlor, Aquachlor-Beckhoff);
• mataas na puro HPCN 15-19% (Aquachlor-Membrane/Diaphragm).

Ang lahat ng mga reagents na ito ay angkop para sa mga layunin ng pagdidisimpekta ng tubig. Ang tanging limitasyon ay ang pH ng tubig na nadidisimpekta sa punto ng pagpasok ng reagent - para sa tubig na may pH na higit sa 7.5, inirerekomenda na gumamit ng chlorine water sa halip na hypochlorite, na hindi epektibo sa isang alkaline na kapaligiran.

Isaalang-alang natin nang mas detalyado ang bawat uri ng kagamitan ng LET LLC:

Aquachlor at Aquachlor-Beckhoff:

• ang nagresultang reagent ay nadagdagan ang kahusayan;
• Ang mga indibidwal na module ay may mababang pagganap. Nagbibigay-daan ito sa iyong tumugon nang may kakayahang umangkop
• kinakailangan ng reagent. Ang pinakamainam na pagganap ng complex ay hanggang sa 250-500 kg ng aktibong kloro bawat araw;
• dalas ng pagpapalit ng reaktor - isang beses bawat 3-5 taon;
• kadalian ng pagpapanatili.

LET-EPM:

• walang limitasyong pagiging produktibo ng mga complex;
• kadalian ng operasyon at mababang mga kinakailangan para sa kalidad ng mga hilaw na materyales;
• dalas ng pagpapalit (recoating) ng bloke ng elektrod - isang beses sa isang taon;
• Ang reagent ay angkop para sa karamihan ng mga bagay.

Aquachlor-Diaphragm:

• ang posibilidad ng pagkuha ng chlorine water at puro HPCN 19%, pati na rin ang sabay-sabay na produksyon ng mga reagents na ito;
• ang dalas ng pagpapalit ng electrode coating at diaphragm ay hindi hihigit sa isang beses bawat 10 taon;
• mataas na mga kinakailangan para sa kalidad ng solusyon sa asin;
• ang kakayahang hugasan ang dayapragm at bumalik sa trabaho sa kaso ng kontaminasyon na may solusyon sa asin ng hindi naaangkop na kalidad;

Aquachlor Membrane:

• walang limitasyong pagiging produktibo ng complex (ngunit hindi bababa sa 50-100 kg / araw);
• ang posibilidad ng pagkuha ng chlorine at puro HPCN ng 19% mataas na kadalisayan, na angkop para sa synthesis;
• ang dalas ng pagpapalit ng electrode coating at lamad ay hindi hihigit sa isang beses bawat 10 taon;
• napakataas na mga kinakailangan para sa kalidad ng solusyon sa asin;
• kung ang lamad ay marumi, dapat itong mapalitan ng bago;
• Ang pagpapanatili ng kagamitan ay nangangailangan ng mga kwalipikadong tauhan.

Halaga ng huling produkto (pataas, mula sa pinakamaliit hanggang sa pinakamataas):

• Aquachlor-Diaphragm
• Aquahdlor-Membrane
• Aquachlor/Aquachlor-Beckhoff
• LET-EPM

MGA ELECTROSPETS

MGA ELECTROSPETS

Electrochemical at electrophysical installation, electrolysis installation

Electrolysis- ito ang kababalaghan ng pagpapakawala ng isang sangkap sa mga electrodes kapag ang kasalukuyang dumadaan sa electrolyte, ang mga proseso ng oksihenasyon at pagbawas sa mga electrodes, na sinamahan ng pagkuha o pagkawala ng mga electron ng mga particle ng sangkap.
Electrolyzer- ito ay isang paliguan kung saan ang proseso ay nangyayari sa pagsipsip ng elektrikal na enerhiya.
Ang prinsipyo ng operasyon ay makikita sa diagram ng isang electrolyzer na may anodic dissolution at cathodic deposition (Larawan 1.3-1).

Ang mga pangunahing elemento ng pag-install ay: electrolyte (1), electrodes (2) at power source (3).
Ang boltahe sa electrolysis bath (U) ay binubuo ng tatlong bahagi:

Ang isang double electrical layer ay nabuo malapit sa ibabaw ng mga electrodes, na sumasalungat sa paglapit at paglabas ng mga ions. Upang pahinain ang counteraction, ang mga sumusunod ay ginagamit:
- sirkulasyon ng electrolyte upang equalize ang temperatura;
- panginginig ng boses ng mga electrodes;
- pagpapalit ng power supply.
Sa industriya, ang electrolysis ng mga metal at ang paunang kapaligiran ay tinutukoy ng potensyal na elektrikal ng inilabas na metal.
Ang mga metal na may positibong potensyal ay nahiwalay mula sa solidong base sa pamamagitan ng pagtunaw nito (halimbawa, tanso na may potensyal na "+0.34 V").
Ang mga metal na may negatibong potensyal ay mas inilalabas mula sa mga solusyon ng kanilang mga asin (halimbawa, zinc na may potensyal na "-0.76 V").
Ang mga metal na may negatibong potensyal na pinakawalan mula sa pagkatunaw ng kanilang mga asin (halimbawa, aluminyo na may potensyal na "-1.43").
Tandaan - Ang mga potensyal ng mga metal ay tinukoy na may kaugnayan sa "hydrogen", na mayroon potensyal ng kuryente ay katumbas ng "zero".
Electrolysis ng tanso ginamit upang makakuha ng purong electrolytic na tanso mula sa magaspang na tanso (nakuha pagkatapos ng pagtunaw sa mga hurno) at upang kunin ang mahahalagang metal na nilalaman nito.
Ang proseso ay isinasagawa sa mga paliguan ng electrolysis.
Ang anode ay nagsumite ng paltos na tanso sa anyo ng mga plato na 35...45 mm ang kapal at tumitimbang ng mga 300 kg.
Ang katod ay electrolytic (purong) tanso sa anyo ng mga plato na 0.6...0.7 mm ang kapal, na sinuspinde sa mga tainga sa pagitan ng mga anod. Ang distansya sa pagitan ng mga katabing anodes at cathodes ay 35...40 mm.
Ang electrolyte kung saan napuno ang paliguan ay isang may tubig na solusyon ng tansong sulpate (CuSO 4), na inaasido ng sulfuric acid (H 2 S0 4) upang mabawasan ang resistensya.

Upang mapantayan ang konsentrasyon ng mga ion ng tanso sa mga electrodes at matiyak ang kinakailangang temperatura, ang direktang sirkulasyon ng electrolyte ay ginagamit, na ibinibigay mula sa ibaba at pinatuyo mula sa tuktok ng paliguan.
Electrolysis ng zinc ginamit upang makakuha ng mataas na kalidad na zinc (Zn) mula sa mga may tubig na solusyon ng mga asin nito.
Ang katod ay mga aluminum plate na 4 mm ang kapal. Ang anode ay mga lead plate na 5...8 mm ang kapal, kasama ang pagdaragdag ng 1% na pilak upang mabawasan ang kaagnasan.
Ang electrolyte ay isang 5...6% aqueous solution ng zinc sulfate (ZnS0 4) at sulfuric acid (H 2 S0 4). Sa panahon ng electrolysis, ang metallic zinc (Zn) ay idineposito sa katod, na pana-panahong inalis.
Ang hydrogen gas (H) ay inilabas sa anode, at ang sulfuric acid (H 2 S0 4) ay nabuo sa solusyon.

Ang zinc ay tinanggal mula sa mga cathode hanggang 2 beses sa isang araw, pagkatapos ay hugasan ito, nabuo sa mga bag at natunaw sa mga hurno.
Sa panahon ng proseso ng electrolysis, ang pagsusuot ng mga cathodes ay humigit-kumulang 1.5 kg/t ng zinc, at ng anodes - 0.8... 1.5 kg/t ng zinc.
Ang isang matalim na pagtaas sa pagbaba ng boltahe sa paliguan (hanggang sa 3.3...3.6 V) ay nagpapahiwatig ng pangangailangan na linisin ang mga anod mula sa putik.
Ang pangangailangan upang linisin ang anodes ay isang beses bawat 20...25 araw, at cathodes - isang beses bawat 10 araw.
Ang putik ay tinanggal sa pamamagitan ng isang butas sa ilalim ng paliguan.
Sa tindahan ng electrolysis, ang mga paliguan ay naka-install nang magkatabi na may mahabang gilid na 20...30 piraso at konektado sa isang bloke.
Upang mapanatili ang itinakdang temperatura, ang mga paliguan ay pinalamig ng tubig na ibinibigay sa pamamagitan ng aluminum o carbon coils.
Upang mabawasan ang ebolusyon ng hydrogen sa katod, ang mga surfactant ay idinagdag sa solusyon.
Aluminum electrolysis ginagamit upang makagawa ng mataas na kalidad na aluminyo (Al) mula sa mga tinunaw na asing-gamot sa pamamagitan ng electrolysis.
Ang anode ay isang carbon electrode, na natupok sa panahon ng proseso ng electrolysis, dahil ito ay matatagpuan sa isang lubos na agresibong kapaligiran.
Ang anode ay nasuspinde sa isang movable frame, na awtomatikong gumagalaw kasama ang mga istrukturang metal ng pugon. Ang control signal ay ang pagkawala ng boltahe sa electrolyte.
Ang electrolyte ay isang solusyon ng aluminum oxide (AI 2 O 3) sa molten cryolite (Na 3 AlF 6). Ang pagkakaroon ng fluorine (F 6) ay ginagawang lubos na agresibo ang kapaligiran.
Ang katod ay ang mga bloke ng apuyan ng pugon.
Ang kasalukuyang ay ibinibigay sa paliguan mula sa magkabilang panig.
Sa anode - sa pamamagitan ng mga pakete ng aluminum busbars, sa pamamagitan ng flexible copper conductors, sa pamamagitan ng steel pins.
Sa katod - sa pamamagitan ng mga espesyal na konduktor (namumulaklak).
Ang mga sukat ng anode ay tinutukoy ng tinukoy na kapangyarihan ng paliguan at ang pinahihintulutang kasalukuyang density.

Ang mga electrolyzer ay pinagsama sa isang serye ng 160...170 na mga yunit, na may 4...5 sa mga ito ay reserba.
Pagbuhos ng metal mula sa paliguan gamit ang mga vacuum ladle
Ang aluminyo na ibinuhos mula sa mga paliguan ay pumapasok sa mga mixer ng katawan ng paghahagis, kung saan, pagkatapos ng pag-average at pag-aayos, ito ay ibinuhos sa mga ingot.