Elektroliz, endüstriyel amaçlar için yaygın olarak kullanılan, maddelerin elektrik akımı yoluyla bileşenlere ayrıştırılmasının kimyasal ve fiziksel bir olgusudur. Bu reaksiyona dayanarak, örneğin klor veya demir dışı metaller üretecek üniteler üretilir.

Enerji kaynaklarının fiyatlarındaki sürekli artış, ev tipi elektroliz tesislerini popüler hale getirdi. Bu tür yapılar nelerdir ve bunları evde nasıl yapabilirsiniz?

Elektrolizör hakkında genel bilgi

Elektroliz tesisatı, yapısal olarak elektrolitle dolu bir kaba yerleştirilen birkaç elektrottan oluşan, harici bir enerji kaynağı gerektiren bir elektroliz cihazıdır. Bu tip kuruluma su bölme cihazı da denilebilir.

Bu tür birimlerde ana Teknik parametre verimlilik, saatte üretilen hidrojen hacmi anlamına gelir ve m³/saat cinsinden ölçülür. Sabit üniteler model adında bu parametreyi taşır, örneğin SEU-40 membran ünitesi saatte 40 metreküp üretim yapar. m hidrojen.

Bu tür cihazların diğer özellikleri tamamen amaçlanan amaca ve kurulum tipine bağlıdır. Örneğin, suyun elektrolizi yapılırken ünitenin verimliliği aşağıdaki parametrelere bağlıdır:

1. En düşük elektrot potansiyelinin (voltaj) seviyesi. Ünitenin normal çalışması için bu karakteristik plaka başına 1,8-2 V aralığında olmalıdır. Güç kaynağının voltajı 14 V ise, elektrolizörün kapasitesini elektrolit çözeltisiyle birlikte 7 hücreye bölmek mantıklıdır. Böyle bir kuruluma kuru elektrolizör denir. Daha düşük bir değer elektrolizi başlatmaz ve daha yüksek bir değer enerji tüketimini büyük ölçüde artırır;

1. Plaka bileşenleri arasındaki mesafe ne kadar küçük olursa direnç o kadar düşük olur ve bu da büyük bir akım geçtiğinde gaz halindeki maddenin üretiminde bir artışa yol açar;
2. Plakaların yüzey alanı performansı doğrudan etkiler;
3. Isı dengesi ve elektrolit konsantrasyonunun derecesi;
4. Elektrot elemanlarının malzemesi. Altın pahalı ama ideal malzeme elektrolizörlerde kullanım için. Maliyetinin yüksek olması nedeniyle sıklıkla paslanmaz çelik kullanılır.

Önemli! Farklı tipteki yapılarda değerler farklı parametrelere sahip olacaktır.

Su elektroliz tesisleri aynı zamanda dezenfeksiyon, arıtma ve su kalitesinin değerlendirilmesi gibi amaçlarla da kullanılabilmektedir.

Çalışma prensibi ve elektrolizör çeşitleri

En basit cihaz, suyu oksijen ve hidrojene ayıran elektrolizörlere sahiptir. Bir enerji kaynağına bağlı olarak içine elektrotların yerleştirildiği elektrolit içeren bir kaptan oluşurlar.

Bir elektroliz tesisinin çalışma prensibi, elektrolitten geçen elektrik akımının, suyu moleküllere ayırmaya yetecek bir gerilime sahip olmasıdır. İşlemin sonucu, anotun bir kısım oksijen üretmesi ve katotun iki kısım hidrojen üretmesidir.

Elektrolizör türleri

Su bölme cihazları aşağıdaki tiplere sahiptir:

1. Kuru;
2. Akış;
3. Zar;
4. Diyafram;
5. Alkali.

Kuru tip

Bu tür elektrolizörler en çok basit tasarım(yukarıdaki resim). Hücre sayısının manipülasyonu, üniteye herhangi bir voltaja sahip bir kaynaktan güç sağlanmasını mümkün kılan doğal bir özelliğe sahiptirler.

Akış türü

Bu tesislerin tasarımında, elektrot elemanları ve bir tank ile tamamen elektrolitle doldurulmuş bir banyo bulunmaktadır.

Akış elektroliz tesisatının çalışma prensibi aşağıdaki gibidir (yukarıdaki resimden):

• elektroliz sırasında, elektrolit gazla birlikte "B" borusundan "D" tankına sıkılır;
• “D” kabında gazı elektrolitten ayırma işlemi gerçekleşir;
• gaz “C” valfinden çıkar;
• elektrolit çözeltisi “E” tüpünden “A” banyosuna geri döner.

Bilmek ilginç. Bu çalışma prensibi bazı modellerde yapılandırılmıştır. Kaynak makineleri– Açığa çıkan gazın yanması elemanların kaynaklanmasını sağlar.

Membran tipi

Membran tipi elektroliz tesisi diğer elektrolizörlere benzer bir tasarıma sahiptir ancak elektrolit, sağlam Açık polimer bazlı buna membran denir.

Bu tür birimlerdeki membranın ikili bir amacı vardır - iyonların ve protonların transferi, elektrotların ve elektroliz ürünlerinin ayrılması.

Diyafram tipi

Bir maddenin diğerine nüfuz edemediği ve etkileyemediği durumlarda, camdan, polimer elyaftan, seramikten veya asbest malzemeden yapılabilen gözenekli bir diyafram kullanılır.

alkalin tipi

Damıtılmış suda elektroliz gerçekleşemez. Bu gibi durumlarda yüksek konsantrasyonlu alkali çözeltiler olan katalizörlerin kullanılması gerekir. Buna göre elektroliz cihazlarının büyük bir kısmı alkalin olarak adlandırılabilir.

Önemli! Reaksiyonun klor gazı açığa çıkarması nedeniyle tuzun katalizör olarak kullanılmasının zararlı olduğunu belirtmekte fayda var. İdeal bir katalizör, demir elektrotları aşındırmayan ve zararlı maddelerin salınmasına katkıda bulunmayan sodyum hidroksit olacaktır.

Bir elektrolizörün kendi kendine üretimi

Herkes kendi elleriyle elektrolizör yapabilir. En basit tasarımın montaj işlemi için aşağıdaki malzemeler gerekli olacaktır:

• paslanmaz çelik sac ( ideal seçenekler– yabancı AISI 316L veya yerli 03Х16Н15М3);
• cıvatalar M6x150;
• rondelalar ve somunlar;
• şeffaf tüp - inşaat amacıyla kullanılan su seviyesini kullanabilirsiniz;
• dış çapı 8 mm olan birkaç balıksırtı bağlantı parçası;
• 1,5 l hacimli plastik kap;
• küçük filtre Akar su filtre, örneğin çamaşır makineleri için bir filtre;
• su çek valfi.

Oluşturma süreci

Elektrolizörü aşağıdaki talimatlara göre kendi ellerinizle monte edin:

1. İlk adım, paslanmaz çelik sacı işaretlemek ve eşit kareler halinde kesmektir. Testere açılı olarak yapılabilir öğütücü(Bulgarca). Plakaların düzgün şekilde sabitlenmesi için bu tür karelerdeki köşelerden birinin açılı olarak kesilmesi gerekir;
2. Daha sonra, plakanın köşe kesiminin karşısındaki tarafında cıvata için bir delik açmanız gerekecektir;
3. Plakaların bağlantısı dönüşümlü olarak yapılmalıdır: bir plaka "+" üzerinde, diğeri "-" üzerinde vb.;
4. Farklı yüklü plakalar arasında su seviyesinden tüp görevi gören bir yalıtkan bulunmalıdır. 1 mm kalınlığında şeritler elde etmek için uzunlamasına kesilmesi gereken halkalar halinde kesilmelidir. Plakalar arasındaki bu mesafe, elektroliz sırasında verimli gaz salınımı için yeterlidir;
5. Plakalar, rondelalar kullanılarak aşağıdaki şekilde birbirine sabitlenir: cıvatanın üzerine bir rondela, ardından bir plaka, ardından üç rondela, ardından bir plaka vb. yerleştirilir. Pozitif yüklü plakalar, negatif yüklü katmanların ayna görüntüleri olarak düzenlenmiştir. Bu, kesilmiş kenarların elektrotlara temas etmesini önlemenizi sağlar;

1. Plakaları monte ederken derhal yalıtmalı ve somunları sıkmalısınız;
2. Ayrıca kısa devre olmadığından emin olmak için her plakanın halkalanması gerekir;
3. Daha sonra tüm düzeneğin plastik bir kutuya yerleştirilmesi gerekir;
4. Bundan sonra iki delik açacağınız cıvataların kabın duvarlarına temas ettiği yerleri işaretlemeniz gerekir. Cıvatalar kaba oturmuyorsa demir testeresi ile kesilmelidir;
5. Daha sonra, yapıyı kapatmak için cıvatalar somunlar ve rondelalarla sıkılır;

1. Bu manipülasyonlardan sonra kabın kapağında delikler açmanız ve bunlara bağlantı parçaları yerleştirmeniz gerekecektir. Sızdırmazlık bu durumda dikişlerin silikon bazlı sızdırmazlık malzemeleriyle kapatılmasıyla elde edilebilir;
2. Tasarımdaki koruyucu valf ve filtre, gaz çıkışında bulunur ve aşırı birikimi kontrol etmenin bir aracı olarak hizmet eder, bu da feci sonuçlara yol açabilir;
3. Elektroliz tesisi toplandı.

Son aşama, aşağıdaki şekilde gerçekleştirilen testtir:

• kabın montaj cıvataları seviyesine kadar suyla doldurulması;
• cihaza güç bağlanması;
• karşı ucu suya indirilen bağlantı parçasına bir borunun bağlanması.

Tesisata zayıf bir akım uygulanırsa, tüpten gaz çıkışı neredeyse farkedilmeyecek, ancak elektrolizörün içinde gözlemlenebilecektir. Yükselen elektrik Suya alkalin bir katalizör ekleyerek gaz halindeki maddenin verimini önemli ölçüde artırabilirsiniz.

Üretilen elektrolizör hareket edebilir ayrılmaz parça Hidrojen meşalesi gibi birçok cihaz.

Elektroliz tesislerinin çeşitlerini, ana özelliklerini, tasarımını ve çalışma prensibini bilerek doğru montajı gerçekleştirebilirsiniz. ev yapımı tasarım hangisi olacak vazgeçilmez bir yardımcıçeşitli günlük durumlarda: kaynak yapmaktan ve araç yakıt tüketiminden tasarruf etmekten ısıtma sistemlerinin çalıştırılmasına kadar.

Video

Elektroliz- Elektrik akımının etkisi altında maddelerin parçalanması veya saflaştırılmasıdır. Bu bir redoks işlemidir, elektrotlardan birinde - anotta - bir oksidasyon işlemi meydana gelir - yok edilir ve katotta - bir indirgeme işlemi - pozitif iyonlar - katyonlar ona çekilir. Elektroliz sırasında geçer elektrolitik ayrışma- elektrolitin (iletken madde) pozitif ve negatif yüklü iyonlara parçalanması (birkaç derece ayrışma ayırt edilir). Akım açıldığında, elektronlar anottan katoda hareket ederken, elektrolit çözeltisi tükenebilir (eğer varsa). sürece dahil olduğunda), sürekli olarak yenilenmesi gerekir. Oksitleyici anot ayrıca bir elektrolit çözeltisi içinde de çözülebilir - daha sonra parçacıkları pozitif yük ve katoda çekilir.

Anot pozitif yüklü bir elektrottur - üzerinde oksidasyon meydana gelir
Katot negatif yüklü bir elektrottur - üzerinde azalma meydana gelir
Farklı yüklerin birbirini çekmesi prensibine dayanarak, bununla birlikteBir maddenin ayrılması veya saflaştırılması.

Devam eden işleme bağlı olarak elektrotların malzemesi farklı olabilir. Elektrokimyasal etkileşim sırasında elde edilen maddenin kütlesi Faraday yasalarına göre belirlenir ve yüke (akım kuvvetinin ve akımın akma süresinin çarpımı) bağlıdır, ayrıca elektrolit konsantrasyonuna ve malzemelerin aktivitesine de bağlıdır. elektrotların yapıldığı yer. Anotlar inert olabilir - çözünmez, reaksiyona girmez ve aktif olabilir - etkileşime kendileri katılırlar (çok daha az kullanılırlar).

Anotların üretiminde grafit, karbon-grafit malzemeleri, platin ve alaşımları, kurşun ve alaşımları ve bazı metallerin oksitleri kullanılır; Rutenyum ve titanyum oksitlerin yanı sıra platin ve alaşımlarından oluşan aktif kaplamalı titanyum anotlar kullanılır.

Çözünmeyen anotlar, tantal ve titanyum, özel grafit çeşitleri, kurşun dioksit, manyetit bazlı bileşimlerdir. Katotlar için genellikle çelik kullanılır.

İşlem için aşağıdaki elektrolit türleri kullanılabilir: tuzların, asitlerin, bazların sulu çözeltileri; organik ve inorganik çözücülerdeki sulu olmayan çözeltiler; erimiş tuzlar; katı elektrolitler. Elektrolitler değişen konsantrasyon derecelerinde gelir.

Elektrolitik reaksiyonların amaçlarına bağlı olarak, çeşitli anot ve katot türleri kombinasyonları kullanılır: sıvı cıva katotlu yatay, dikey katotlu ve filtreleme diyaframlı, yatay diyaframlı, akış elektrolitli, hareketli elektrotlu, toplu elektrotlar vb. Çoğu proseste hem anotta hem de katotta üretilen ürünler kullanılır, ancak genellikle ürünlerden biri daha az değerlidir.

Elektroliz endüstride yaygın olarak kullanıldığı gibi tıpta ve ülke ekonomisinde de kullanılmaktadır.

Elektrolizin ana uygulamaları:

• Ülke ekonomisine yönelik su arıtma,
• Temizlik Atıksu Kimyasal üretimden elde edilen su.

Safsızlık içermeyen madde ve metaller elde etmek için:

• Metalurji, hidrometalurji - alüminyum ve diğer birçok metalin üretimi için - kriyolit içindeki alüminyum oksit eriyiğinden alüminyum, elektroliz yoluyla magnezyum elde edilir (dolomit ve deniz suyu), sodyum (kaya tuzundan), lityum, berilyum, kalsiyum (kalsiyum klorürden), alkali ve nadir toprak metalleri.
• Kimya endüstrisinde elektroliz, kloratlar ve perkloratlar, persülfürik asit ve persülfatlar, potasyum permanganat gibi önemli ürünler üretir.
• Metalin elektrolitik ayrılması - elektroekstraksiyon. Cevher veya konsantre, belirli reaktifler kullanılarak bir çözeltiye dönüştürülür ve saflaştırıldıktan sonra elektrolize gönderilir. Çinko, bakır ve kadmiyum bu şekilde elde edilir.
• Elektrolitik arıtma. Çözünür anotlar metalden yapılır; anodun kaba metalinde bulunan yabancı maddeler, elektroliz sırasında anot çamuru (bakır, nikel, kalay, kurşun, gümüş, altın) şeklinde ortaya çıkar ve saf metal katotta serbest bırakılır.
• Elektrokaplamada - elektrokaplamada - metaller üzerinde performanslarını artıran kaplamaların elde edilmesi veya dekoratif özellikler ve elektrokaplama - herhangi bir nesnenin tam metal kopyalarının elde edilmesi;
• Metaller üzerinde oksit koruyucu filmler elde etmek (anodizasyon); elektrokimyasal işlem aynı zamanda ürünlerin yüzeyinin parlatılması ve metallerin boyanması için de kullanılır.
• Kesici takımların elektrokimyasal olarak bilenmesi, elektro-parlatma, elektro frezeleme,
• Elektroliz radyo mühendisliğinde de yaygın olarak kullanılmaktadır.

Sulu çözeltilerin ve erimiş ortamın elektrolizi ve ayrıca elektrokimyasal akım kaynaklarının üretimi - piller, galvanik hücreler, akümülatörler, işlevselliği deşarj sırasında akımın aktığı yönün tersi yönde akım geçirilerek restore edilir. .

Ana elektroliz tesisi türleri:

• Alüminyum üretimi ve rafine edilmesi için tesisler;
• Demir üretimi için elektroliz tesisleri;
• Nikel-kobalt üretimi için elektrolizörler;
• Magnezyum elektrolizi için tesisler;

• Bakır elektroliz (rafinasyon) tesisatları;
• Galvanik kaplama uygulama tesisleri;
• Klor üretimi için elektroliz tesisleri;

• Su dezenfeksiyonu için elektrolizörler.
• Nükleer santraller için hidrojen üreten elektrolizörler... vb.

Oksijen birçok redoks reaksiyonunun bir yan ürünüdür.

Elektroliz sırasında akımın gücü, frekansı ve voltajı, hatta polaritesi düzenlenir; bu parametreler süreçlerin hızını ve yönünü kontrol eder. Elektroliz reaksiyonu her zaman gerçekleştirilir. DCÇünkü burada direklerin sabitliği çok önemli. Çok nadir durumlarda, polaritenin önemli olmadığı durumlarda alternatif akım kullanılır (örneğin, gazların elektrolizi sırasında).

Katot cihazının tasarımına dayanan modern alüminyum elektrolizörler aşağıdakilere ayrılmıştır:

• Tabanlı ve tabansız elektrolizörler,
• Doldurulmuş ve blok ocaklı;
• akım besleme yöntemine göre: tek taraflı ve iki taraflı bara devreli;
• gaz yakalama yöntemine göre: elektrolizörler açık tip, çan gazı emmeli ve kapaklı tip.

Hepsinin tatmin edici olmayan özelliklerine mevcut yapılar Alüminyum elektrolizörler, yetersiz yüksek enerji kullanım faktörü, kısa servis ömrü ve atık gazların toplanmasında yetersiz verimlilik içerir. Daha fazla gelişim Elektrolizörlerin tasarımı, ünite kapasitesinin artırılması, tüm bakım işlemlerinin mekanizasyonu ve otomasyonu, tüm atık gazların tamamen yakalanması ve ardından değerli bileşenlerinin yenilenmesi yolunu izlemelidir.

Endüstriyel elektroliz tesisleri birçok tasarım türüne sahiptir; başlıcaları membran ve diyaframdır. Ayrıca kuru, ıslak ve akışlı elektroliz tesisleri de bulunmaktadır. İÇİNDE Genel görünüm kurulum, belirli özelliklere sahip bir elektrik akımının sağlandığı bir elektrolit bileşimine yerleştirilmiş elektrotları içeren kapalı bir sistemdir. Elektroliz hücreleri bir batarya halinde birleştirilebilir. Bipolar elektrolizörler de vardır - dış elektrotlar hariç her elektrot bir tarafta anot, diğer tarafta katot olarak çalışır.

Bu ekipman şu şekilde çalışır: farklı basınç reaksiyonun türüne bağlı olarak. Bazı maddeleri elde etmek için - örneğin gaz elde ederken, basınç ayarlaması veya Özel durumlar. Ayrıca elektrolitik reaksiyonların yan ürünü olan gazların basıncını da izlemeniz gerekir. Enerji santrallerinde hidrojen ve oksijen üretmek için kullanılan elektroliz tesisleri, 10 kgf/cm2'ye (1 MPa) varan aşırı basınç altında çalışmaktadır.
Kurulumlar üretkenlik açısından da farklılık gösterir.

Bazıları doğrusal elektrik mekanizmaları kullanıyor. Örneğin elektrotları hareket ettirmek, elektrolit seviyelerini düzenlemek, rezervuarları, elektrolit banyolarını vb. hareket ettirmek için kullanılırlar. Böyle bir tasarımın bir örneği çizimde gösterilmektedir.

Tüm elektroliz tesisleri topraklanmalıdır. Büyük bir endüstriyel elektrolizörü çalıştırmak için, bir doğrultucu ünitesi veya dönüştürücü trafo merkezi gereklidir. alternatif akım kalıcı olmak. Elektroliz atölyelerinde (binalar, salonlar) sabit yerel aydınlatma genellikle gerekli değildir. İstisna - temel endüstriyel tesisler Klor üretimi için elektroliz tesisleri.

Endüstriyel elektroliz teknolojileri birkaç türe ayrılır:

• PFPB - pişmiş anotlar ve nokta besleyiciler kullanan elektroliz teknolojisi
• CWPB - fırınlanmış anotlar ve merkezi delme kirişi kullanılarak elektroliz
• SWPB - fırınlanmış anotlu elektrolizörlerin çevresel işlenmesi
• VSS - En yüksek akım kaynağına sahip Soderberg teknolojisi
• HSS - Yan akım beslemeli Soderberg teknolojisi

Elektrolizörlerden kaynaklanan spesifik emisyonların en büyük hacmi, Soderberg teknolojisine dayanan elektroliz proseslerinden kaynaklanmaktadır. Bu teknoloji en çok Rusya ve Çin'deki alüminyum izabe tesislerinde yaygındır. Bu tür elektrolizörlerden kaynaklanan spesifik emisyonların hacmi, diğer teknolojilerle karşılaştırıldığında önemli ölçüde daha yüksektir. Florokarbon emisyonlarının miktarı, diğer şeylerin yanı sıra, anot etkisinin teknolojik parametreleri incelenerek azaltılır; bu azalma aynı zamanda emisyon miktarını da etkiler.

Endüstriyel elektrolizör modelleri

Karbon anotların (ve grafit, karbonun bir allotopudur) önemli bir dezavantajı vardır - reaksiyon sırasında atmosfere yaydıkları karbon dioksit, dolayısıyla onu kirletiyor. Şu anda inert anot teknolojisi özellikle önemlidir; bu teknoloji şu anda test edilmektedir; ünlü üretici alüminyum Özü, reaktif olmayan, karbon içermeyen bir anotun kullanılması ve karbondioksitin değil, yan ürün olarak atmosfere saf oksijenin salınmasıdır.

Bu teknoloji, üretimin çevre dostu olma özelliğini önemli ölçüde artırıyor ancak henüz test aşamasında.

Çok çeşitli elektrolitlere, elektrotlara ve elektrolizörlere rağmen teknik elektrolizde yaygın sorunlar vardır. Bunlar yüklerin, ısının, kütlenin aktarımını ve elektrik alanlarının dağılımını içerir. Transfer sürecini hızlandırmak için tüm akışların hızının arttırılması ve zorlanmış konveksiyonun kullanılması tavsiye edilir. Elektrot işlemleri sınırlayıcı akımlar ölçülerek kontrol edilebilir.

Sulu bir alkali çözeltinin elektrolizi yoluyla hidrojen üretme prensibini kullanarak, sert lehimlerle lehimleme sırasında küçük parçalarla çalışmaya uygun, basit ve kompakt bir cihaz yapmaya karar verdim. Elektrolizörün küçük dış boyutları sayesinde, küçük bir tezgah üzerinde bunun için bir yer vardır ve elektrolitik ünite olarak aküleri şarj etmek için standart bir redresörün kullanılması, tesisatın imalatını kolaylaştırır ve onunla çalışmayı güvenli hale getirir.

Cihazın nispeten küçük ancak oldukça yeterli performansı, su contasının tasarımını son derece basitleştirmeyi ve yangın ve patlama güvenliğini garanti etmeyi mümkün kıldı.

Elektroliz cihazı

Dört pimle birbirine bağlanan iki panel arasında, lastik halkalarla ayrılmış çelik elektrot plakalarından oluşan bir batarya bulunmaktadır. Pilin iç boşluğunun yarısı sulu KOH veya NaOH çözeltisiyle doldurulur. Plakalara uygulanan sabit voltaj, suyun elektrolizine ve hidrojen ve oksijen gazlarının salınmasına neden olur.

Bu karışım, bir bağlantı parçası üzerine yerleştirilmiş bir polivinil klorür tüpü aracılığıyla bir ara kaba ve buradan iki boş yeniden doldurma kutusundan yapılan bir su contasına boşaltılır. gaz çakmaklar(Leningrad'daki Severny Press fabrikasının tenekelerini kullanabilirsiniz). Buraya yerleştirilen 1:1 su ve aseton karışımından geçen gaz, yanma için gerekli bileşime sahiptir ve başka bir tüple memeye (tıbbi bir şırıngadan bir iğne) yönlendirilerek çıkışında yaklaşık 1800 ° C sıcaklıkta yanar. ° C.

Pirinç. 1. Su yakıcı.

Elektrolizör panelleri için 25 mm kalınlığında kalın pleksiglas kullandım. Bu malzemenin işlenmesi kolaydır, elektrolitin etkisine kimyasal olarak dayanıklıdır ve gerekirse doldurma deliğinden damıtılmış su eklemek için seviyesini görsel olarak kontrol etmenize olanak tanır.

Plakalar yapılabilir metal levha (paslanmaz çelik, nikel, salamura veya trafo demiri) 0,6-0,8 mm kalınlığında. Montaj kolaylığı için, lastik conta halkaları için plakalara yuvarlak girintiler bastırılır, halka kalınlığı 5-6 mm olan derinlikleri 2-3 mm olmalıdır.

İç boşluğu kapatmak için tasarlanmış halkalar ve elektrik yalıtımı plakalar, yağa-benzine dayanıklı veya aside dayanıklı kauçuk tabakalardan kesilir. Bunu elle yapmak zor değil ama yine de yuvarlak kesiciyle yapmak ideal olacaktır.

Parçaları bağlayan dört adet M8 çelik saplama, 10 mm'lik kambrik ile yalıtılmıştır ve ilgili 11 mm'lik deliklerden geçirilmiştir.

Aküdeki plaka sayısı 9'dur. Güç kaynağının parametrelerine göre belirlenir: gücü ve maksimum voltajı - plaka başına 2 V'a göre. Akım tüketimi, ilgili plaka sayısına (ne kadar az olursa, akım o kadar büyük olur) ve alkali çözeltinin konsantrasyonuna bağlıdır. Daha konsantre bir çözeltide akım daha azdır, ancak% 4-8'lik bir çözelti kullanmak daha iyidir - elektroliz sırasında çok fazla köpürmez.

Kontak terminalleri ilk ve son üç plakaya lehimlenmiştir. Standart Şarj cihazıİçin araba aküleri 17 V voltajda ve yaklaşık 5 A akımda 8 plakaya bağlanan VA-2, iç çapı 0,6 mm olan bir iğne olan bir meme için yanıcı karışımın gerekli performansını sağlar. Meme iğnesinin çapının ve elektrolizörün üretkenliğinin optimal oranı deneysel olarak belirlenir - böylece karışımın ateşleme bölgesi iğnenin dışında bulunur. Verimlilik düşükse veya delik çapı çok büyükse, iğnenin kendisinde yanma başlayacak ve bu da hızla ısınıp eriyecektir.

Alevin besleme borusu boyunca elektrolizöre yayılmasına karşı güvenilir bir bariyer, gaz çakmaklarını yeniden doldurmak için iki boş kutudan yapılan basit bir su contasıdır. Avantajları tahta malzemesiyle aynıdır: hafiflik işleme, kimyasal direnç ve yarı saydamlık, su contasındaki sıvı seviyesini kontrol etmenize olanak tanır. Ara kap, yoğun çalışma modlarında veya güç kaynağı kapatıldığında oluşan vakumun etkisi altında elektrolitin ve su contasının bileşiminin karışma olasılığını ortadan kaldırır. Ve bundan kesinlikle kaçınmak için, işin tamamlanmasının ardından tüpü elektrolizörden derhal ayırmalısınız. Konteyner bağlantı parçaları yapılmıştır bakır borular 4 ve 6 mm, teneke kutuların üst duvarına bir diş üzerine monte edilmiştir. Bunlar aracılığıyla su sızdırmazlık bileşimi doldurulur ve ayırma tankından yoğuşma suyu boşaltılır. Bunun için mükemmel bir huni, kesilmiş başka bir boş kutudan gelecektir. ikiye bölünmüş ve valfin yerine ince bir tüp takılmıştır.

Elektrolizörü 5 mm'lik kısa bir polivinil klorür tüp ile ara tanka, ikincisini su contasına ve daha uzun bir tüple çıkış bağlantısını nozül iğnesine bağlayın (Nozül olarak iğneli tıbbi bir şırınga kullanabilirsiniz) . Sapın (şırınga) içine bir yangın söndürme ambalajı yerleştirilir - spiral şeklinde sarılmış pirinç bir ağ.

Pirinç. 2. Elektrolizör tasarımı:
1 - yalıtımlı polivinil klorür boru 10 mm, 2 - M8 saplama (4 adet), 3 - pullu M8 somun (4 adet), 4 - sol kart, 5 - pullu M10 tapa cıvatası, 6 - plaka, 7 - lastik halka, 8 - bağlantı parçası, 9 - rondela, 10 - PVC boru 5 mm, 11 - sağ panel, 12 - kısa bağlantı parçası (3 adet), 13 - ara kap, 14 - taban, 15 - terminaller, 16 - kabarcık tüp, 17 - iğne nozulu, 18 - su contası gövdesi.

Redresörü açın, voltajı veya bağlı plaka sayısını nominal akıma ayarlayın ve nozülden çıkan gazı ateşleyin.

Daha fazla performansa ihtiyacınız varsa, plaka sayısını artırın ve LATR ve basit bir doğrultucu ile daha güçlü bir güç kaynağı kullanın. Alev sıcaklığı, su contasının bileşimi ile de hafifçe ayarlanabilir. Sadece su içerdiğinde, karışımda çok fazla oksijen bulunur ve bu bazı durumlarda istenmeyen bir durumdur. Su contasının içine metil alkol dökülerek karışım zenginleştirilebilir ve sıcaklık 2600 °C'ye yükseltilebilir. Alev sıcaklığını düşürmek için su contası 1:1 oranında aseton ve su karışımı ile doldurulur. ikinci durumlarda su contasının içeriğini yenilemeyi unutmamalısınız.

Y. ORLOV, Troitsk, Moskova bölgesi.
Yayınlayan: Modelleyici tasarımcısı

Şu anda Rusya'da her şey büyük miktar su temini ve kanalizasyon tesisleri ile üretim tesisleri, ticari sıvı klor ve hipokloritleri kullanmayı reddediyor ve gerekli reaktiflerin kendi sentezlerini doğrudan kullanım tesislerinde organize etmeyi tercih ediyor.

Üretim sodyum klorür (tuz), su ve elektrik gerektirir.

Bu tür bir reddetmenin nedenleri:

1. Sıvı klor çok tehlikelidir.

Klorun düşük maliyetine rağmen, kullanımıyla ilgili faaliyetler ve maliyetler, tüm üretim sürecini büyük ölçüde karmaşıklaştırmakta ve maliyetini artırmaktadır.

2. Ticari sodyum hipoklorit (GPHC %19) çok pahalıdır.

1 ton A sınıfı GPHN'nin maliyeti 20-30 bin rubleyi geçmiyor. Ancak 1 ton klora eşdeğer sodyum hipoklorit miktarı zaten 100-150 bin ruble. (çünkü hipoklorit yalnızca %15-19 oranında aktif klor içerir ve daha fazla ayrışma eğilimindedir).

Elektroliz ekipmanının avantajları:

• nakliye ve depolama sırasında güvenliğin sağlanmasına yönelik masraflardan feragat;
• Elektroliz ekipmanının çalışması sırasında büyük miktarda reaktif sızıntısından kaynaklanan kazalar mümkün değildir. Klor reaktiflerinin sentezi için elektroliz tesislerinin işletilme nesneleri, tehlikeli üretim tesislerine ait değildir ve ilgili kayıtlara dahil edilmemiştir;
• tedarikçiden bağımsızlık - reaktif gerekli miktarda üretilir, üretkenlik düzenlenir, bu da tesisin enerji verimliliğini artırır;
• ucuz hammaddeler - en ucuz teknik tuz sentez için kullanılabilir. Bu kurulum gerektirecektir ek ekipman elektrolizörlere giren salin solüsyonunun saflaştırılması için, ancak ham maddelerden önemli ölçüde tasarruf edilmesi nedeniyle bu maliyetler 1 yıldan daha kısa bir sürede telafi edilir;
• ortaya çıkan reaktif ticari olandan daha ucuzdur;
• Ana dezenfeksiyon yöntemi olarak UV kurulumlarını kullanan su tedarik tesisleri için - UV ekipmanlarını tanıtırken, yapıların ve ağların yanı sıra sıhhi koşulların sağlanması gerektiğinden, klor reaktiflerinin kullanımından tamamen vazgeçmek imkansızdır. Tüketiciye su taşımacılığının güvenliği. Elektroliz tesisleri UV ekipmanıyla birlikte klor ihtiyacını tamamen karşılarken, tesis tehlikeli üretim tesisleri kaydının dışındadır.

Elektroliz tesisleri farklı reaktifler üretir:

• klor veya klorlu su (Aquachlor, Aquachlor-Bekhoff, Aquachlor-Membran/Diyafram);
• verimliliği arttırılmış kombine dezenfektan - klor, klor dioksit, ozon (Aquachlor, Aquachlor-Beckhoff) içeren bir oksidan çözeltisi;
• düşük konsantrasyonlu HPCN %0,8 (LET-EPM, Aquachlor, Aquachlor-Beckhoff);
• yüksek konsantrasyonlu HPCN %15-19 (Aquachlor-Membran/Diyafram).

Tüm bu reaktifler su dezenfeksiyonu amaçlarına uygundur. Tek sınırlama, reaktifin giriş noktasında dezenfekte edilen suyun pH'ıdır - pH'ı 7,5'in üzerinde olan su için, alkali ortamda etkisiz olan hipoklorit yerine klorlu su kullanılması önerilir.

LET LLC'nin her ekipman türü üzerinde daha ayrıntılı olarak duralım:

Aquachlor ve Aquachlor-Beckhoff:

• ortaya çıkan reaktifin verimliliği arttı;
• bireysel modüller düşük performansa sahiptir. Bu, esnek bir şekilde yanıt vermenizi sağlar
• reaktif gereksinimi. Kompleksin optimum performansı günde 250-500 kg'a kadar aktif klordur;
• reaktörün değiştirilme sıklığı – her 3-5 yılda bir;
• Bakım kolaylığı.

LET-EPM:

• komplekslerin sınırsız üretkenliği;
• kullanım kolaylığı ve hammadde kalitesine yönelik düşük gereksinimler;
• elektrot bloğunun değiştirilme (yeniden kaplanma) sıklığı - yılda bir kez;
• Reaktif çoğu nesne için uygundur.

Aquachlor-Diyafram:

• klorlu su ve konsantre HPCN %19 elde etme imkanı ve bu reaktiflerin eşzamanlı hazırlanması;
• elektrot kaplamasının ve diyaframın değiştirilme sıklığı her 10 yılda bir defadan fazla değildir;
• tuzlu su çözeltisinin kalitesi için yüksek gereksinimler;
• uygun olmayan kalitede bir salin solüsyonu ile kontaminasyon durumunda diyaframı yıkama ve işe geri dönme yeteneği;

Aquachlor Membran:

• kompleksin sınırsız verimliliği (ancak günde 50-100 kg'dan az olmamak üzere);
• sentez için uygun, %19 yüksek saflıkta klor ve konsantre HPCN elde etme olasılığı;
• elektrot kaplamasının ve membranın değiştirilme sıklığı her 10 yılda bir defadan fazla değildir;
• tuzlu su çözeltisinin kalitesi için çok yüksek gereksinimler;
• membran kirliyse yenisiyle değiştirilmelidir;
• Ekipman bakımı kalifiye personel gerektirir.

Nihai ürünün maliyeti (en azdan en yükseğe doğru artan):

• Aquachlor-Diyafram
• Aquahdlor-Membran
• Aquachlor/Aquachlor-Beckhoff
• LET-EPM

ELEKTROPETLER

ELEKTROPETLER

Elektrokimyasal ve elektrofiziksel tesisler, elektroliz tesisleri

Elektroliz- bu, elektrolitten akım geçtiğinde elektrotlar üzerinde bir maddenin salınması, elektrotlarda oksidasyon ve indirgeme işlemlerinin yanı sıra, maddenin parçacıkları tarafından elektronların kazanılması veya kaybedilmesi olgusudur.
Elektrolizör- bu, işlemin elektrik enerjisinin emilmesiyle gerçekleştiği bir banyodur.
Çalışma prensibi, anodik çözünme ve katodik biriktirme özelliğine sahip bir elektrolizörün şemasında görülebilir. (Şekil 1.3-1).

Kurulumun ana elemanları şunlardır: elektrolit (1), elektrotlar (2) ve güç kaynağı (3).
Elektroliz banyosundaki (U) voltaj üç bileşenden oluşur:

Elektrotların yüzeyinin yakınında, iyonların yaklaşmasını ve çıkışını engelleyen çift bir elektrik katmanı oluşturulur. Karşı etkiyi zayıflatmak için aşağıdakiler kullanılır:
- sıcaklığı eşitlemek için elektrolit dolaşımı;
- elektrotların titreşimi;
- güç kaynağını değiştirmek.
Endüstride metallerin elektrolizi ve başlangıç ​​ortamı, açığa çıkan metalin elektriksel potansiyeli tarafından belirlenir.
Pozitif potansiyele sahip metaller katı bazdan çözülerek izole edilir (örneğin “+0,34 V” potansiyeli olan bakır).
Negatif potansiyele sahip metaller, tuzlarının çözeltilerinden daha fazla salınır (örneğin, “-0,76 V” potansiyeli olan çinko).
Negatif potansiyele sahip metaller, tuzlarının eriyiklerinden daha az salınır (örneğin, “-1,43” potansiyeli olan alüminyum).
Not - Metallerin potansiyelleri “hidrojen” ile ilişkili olarak tanımlanır. elektrik potansiyeli"sıfır"a eşittir.
Bakırın elektrolizi kaba bakırdan (fırınlarda eritildikten sonra elde edilen) saf elektrolitik bakır elde etmek ve içindeki değerli metalleri çıkarmak için kullanılır.
İşlem elektroliz banyolarında gerçekleştirilir.
Anot, 35...45 mm kalınlığında ve yaklaşık 300 kg ağırlığında plakalar halinde dökme bakırdan yapılmıştır.
Katot, anotlar arasındaki kulaklara asılan 0,6...0,7 mm kalınlığındaki plakalar formundaki elektrolitik (saf) bakırdır. Bitişik anotlar ve katotlar arasındaki mesafe 35...40 mm'dir.
Banyoyu dolduran elektrolit, direnci azaltmak için sülfürik asit (H2S04) ile asitleştirilmiş sulu bir bakır sülfat (CuS04) çözeltisidir.

Elektrotlardaki bakır iyonlarının konsantrasyonunu eşitlemek ve gerekli sıcaklığı sağlamak için, banyonun alttan beslenen ve üst kısmından boşaltılan elektrolitin doğrudan sirkülasyonu kullanılır.
Çinko elektrolizi tuzlarının sulu çözeltilerinden yüksek kaliteli çinko (Zn) elde etmek için kullanılır.
Katot 4 mm kalınlığında alüminyum plakalardır. Anot, korozyonu azaltmak için %1 gümüş ilavesi ile 5...8 mm kalınlığında kurşun plakalardır.
Elektrolit %5...6 sulu çinko sülfat (ZnS04) ve sülfürik asit (H2S04) çözeltisidir. Elektroliz sırasında katot üzerinde periyodik olarak uzaklaştırılan metalik çinko (Zn) biriktirilir.
Anotta hidrojen gazı (H) açığa çıkar ve çözeltide sülfürik asit (H2S04) oluşur.

Çinko günde 2 defaya kadar katotlardan uzaklaştırılır, yıkanır, torba haline getirilir ve fırınlarda eritilir.
Elektroliz işlemi sırasında katotların aşınması yaklaşık 1,5 kg/t çinko ve anotların aşınması - 0,8... 1,5 kg/t çinkodur.
Banyodaki voltaj düşüşündeki keskin bir artış (3,3...3,6 V'a kadar), anotların çamurdan temizlenmesi gerektiğini gösterir.
Anotların temizlenmesi ihtiyacı 20...25 günde bir, katotların ise 10 günde bir temizlenmesi gerekir.
Çamur, banyonun tabanındaki bir delikten çıkarılır.
Elektroliz atölyesinde banyolar uzun kenarları 20...30 adet olacak şekilde yan yana yerleştirilerek tek blok halinde birleştirilmektedir.
Ayarlanan sıcaklığı korumak için banyolar alüminyum veya karbon bobinlerden sağlanan suyla soğutulur.
Katotta hidrojen oluşumunu azaltmak için çözeltiye yüzey aktif maddeler eklenir.
Alüminyum elektrolizi Erimiş tuzlardan elektroliz yoluyla yüksek kaliteli alüminyum (Al) üretmek için kullanılır.
Anot, oldukça agresif bir ortamda bulunduğundan elektroliz işlemi sırasında tüketilen bir karbon elektrottur.
Anot, fırının metal yapıları boyunca otomatik olarak hareket eden hareketli bir çerçeveye asılır. Kontrol sinyali elektrolitteki voltaj kaybıdır.
Elektrolit, erimiş kriyolit (Na3AlF6) içindeki bir alüminyum oksit (AI203) çözeltisidir. Florin (F 6) varlığı çevreyi oldukça agresif hale getirir.
Katot fırının ocak bloklarıdır.
Banyoya her iki taraftan da akım verilmektedir.
Anoda - alüminyum bara paketleri aracılığıyla, esnek bakır iletkenler aracılığıyla, çelik pimler aracılığıyla.
Katoda - özel iletkenler (çiçeklenme) yoluyla.
Anotun boyutları, banyonun belirtilen gücüne ve izin verilen akım yoğunluğuna göre belirlenir.

Elektrolizörler 4...5'i yedek olmak üzere 160...170 ünitelik bir seri halinde birleştirilir.
Vakumlu kepçeler kullanarak banyodan metal dökmek
Banyolardan dökülen alüminyum, döküm gövdesinin karıştırıcılarına girer, burada ortalama ve çöktürme işleminden sonra külçelere dökülür.