Elektroliz, endüstriyel amaçlar için yaygın olarak kullanılan elektrik akımı vasıtasıyla maddelerin bileşenlerine ayrışmasının kimyasal-fiziksel bir olgusudur. Bu reaksiyon temelinde, örneğin klor veya demir dışı metallerin üretimi için agregalar yapılır.

Enerji kaynaklarının fiyatlarındaki sürekli artış, ev kullanımı için elektroliz kurulumlarını popüler hale getirdi. Bu tür yapılar nelerdir ve bunları evde nasıl yapılır?

Elektrolizör hakkında genel bilgiler

Elektroliz tesisatı, elektrolitle dolu bir kaba yerleştirilen yapısal olarak birkaç elektrottan oluşan harici bir enerji kaynağı gerektiren bir elektroliz cihazıdır. Ayrıca, böyle bir kuruluma su ayırma cihazı denilebilir.

Bu tür birimlerde, ana teknik parametre verimliliktir, yani saatte üretilen hidrojen hacmi anlamına gelir ve m³ / h cinsinden ölçülür. Sabit üniteler model adına bu parametreyi taşımaktadır, örneğin SEU-40 membran ünitesi saatte 40 metreküp üretim yapmaktadır. m hidrojen.

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

1. En düşük elektrot potansiyelinin seviyesi (voltaj). Ünitenin normal çalışması için bu özellik plaka başına 1.8-2 V aralığında olmalıdır. Güç kaynağı 14 V'luk bir voltaja sahipse, elektrolit çözeltisi ile elektrolitik hücrenin kapasitesini tabakalar halinde 7 hücreye bölmek mantıklıdır. Böyle bir kuruluma kuru hücre 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 az olacaktır, bu da büyük bir akım geçtiğinde gaz halinde bir maddenin üretiminde bir artışa yol açacaktır;
2. Plakaların yüzey alanı performansı doğrudan etkiler;
3. Isı dengesi ve elektrolit konsantrasyonunun derecesi;
4. Elektrot elemanlarının malzemesi. Altın, elektrolitik hücrelerde kullanım için pahalı ama ideal bir malzemedir. Yüksek maliyeti nedeniyle paslanmaz çelik sıklıkla kullanılır.

Önemli! Farklı tipteki yapılarda değerler farklı parametrelere sahip olacaktır.

Su elektroliz tesisleri dekontaminasyon, arıtma ve su kalitesi değerlendirmesi gibi amaçlarla da kullanılabilir.

Elektrolizör çalışma prensibi ve çeşitleri

En basit cihaz, suyu oksijen ve hidrojene ayıran elektrolizörlerdir. Elektrotların yerleştirildiği, bir enerji kaynağına bağlı elektrolit içeren bir kaptan oluşurlar.

Bir elektroliz tesisinin çalışma prensibi, elektrolitten geçen elektrik akımının, suyu moleküllere ayrıştırmak için yeterli bir voltaja sahip olmasıdır. İşlemin sonucu, anotun bir kısım oksijen salması ve katodun iki kısım hidrojen üretmesidir.

Elektrolizör türleri

Suyu bölmek için kullanılan cihazlar aşağıdaki tiplerdendir:

1. Kuru;
2. Akan;
3. Zar;
4. Diyafram;
5. alkali.

kuru tip

Bu elektrolizörler en basit tasarıma sahiptir (yukarıdaki resim). Hücre sayısıyla yapılan manipülasyonun, üniteyi herhangi bir voltajla bir kaynaktan çalıştırmayı mümkün kılması gerçeğinde yatan bir tuhaflıkları vardır.

Akış tipi

Bu kurulumların tasarımında, elektrot elemanları ve bir tank ile elektrolit ile tamamen doldurulmuş bir banyo bulunur.

Bir akış elektroliz tesisinin çalışma prensibi aşağıdaki gibidir (yukarıdaki resimden):

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

Bilmek ilginç. Bu çalışma prensibi bazı kaynak makinelerinde kurulur - yayılan gazın yanması, elemanların kaynaklanmasına izin verir.

Membran tipi

Bir membran elektroliz tesisi, diğer elektrolizörlere benzer bir tasarıma sahiptir, ancak membran adı verilen polimer bazlı bir katı madde elektrolit görevi görür.

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

diyafram tipi

Bir madde diğerine nüfuz edip etkileyemediğinde, cam, polimer elyaf, seramik veya asbest malzemeden yapılabilen gözenekli bir diyafram kullanılır.

alkali tip

Elektroliz damıtılmış suda gerçekleşemez. Bu gibi durumlarda yüksek konsantrasyonlu alkali çözeltiler olan katalizörlerin kullanılması gerekir. Buna göre elektroliz cihazlarının çoğu alkali olarak adlandırılabilir.

Önemli! Tepkime sırasında klor gazı açığa çıktığı için tuzun katalizör olarak kullanılmasının zararlı olduğuna dikkat edilmelidir. Sodyum hidroksit, demir elektrotları aşındırmayan ve zararlı maddelerin salınımına katkıda bulunmayan ideal bir katalizör olabilir.

Kendi kendine yapılan elektrolizör

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

• paslanmaz çelik sac (ideal seçenekler yabancı AISI 316L veya yerli 03X16H15M3'tür);
• cıvatalar М6х150;
• pullar ve somunlar;
• şeffaf tüp - inşaat amaçlı kullanılan bir su seviyesi kullanabilirsiniz;
• dış çapı 8 mm olan birkaç balıksırtı bağlantı parçası;
• 1,5 litre hacimli plastik bir kap;
• akan suyu filtreleyen küçük bir filtre, örneğin çamaşır makineleri için bir filtre;
• geri dönüşsüz su vanası.

oluşturma süreci

Kendin yap elektrolizör tertibatı aşağıdaki talimatları takip eder:

1. İlk adım, paslanmaz çelik sacın işaretlenmesi ve daha sonra eşit kareler halinde kesilmesidir. Testere, açılı taşlama (taşlama) ile yapılabilir. Bu tür karelerdeki köşelerden biri, plakaların doğru şekilde sabitlenmesi için açılı olarak kesilmelidir;
2. Ardından, plakanın köşesindeki kesimin karşısındaki cıvata için bir delik açmanız gerekir;
3. Plakaların bağlantısı sırayla yapılmalıdır: bir plaka "+" üzerinde, diğeri "-" üzerinde vb.
4. Farklı yüklü plakalar arasında, boruyu su seviyesinden dışarı çıkaran bir yalıtkan olmalıdır. 1 mm kalınlığında şeritler elde etmek için uzunlamasına kesilmesi gereken halkalar halinde kesilmelidir. Plakalar arasındaki bu mesafe, elektroliz sırasında verimli gaz çıkışı için yeterlidir;
5. Plakalar, rondelalar vasıtasıyla birbirine şu şekilde sabitlenir: cıvatanın üzerine bir rondela, ardından bir plaka, ardından bir plakadan sonra üç rondela vb. Pozitif yüklü levhalar, negatif yüklü levhaların ayna görüntüsünde düzenlenir. Bu, testere kenarlarının elektrotlara temas etmesini önlemenizi sağlar;

1. Plakaları monte ederken hemen izole etmeli ve somunları sıkmalısınız;
2. Ayrıca, kısa devre olmaması için her bir plakaya zil takılmalıdır;
3. Ayrıca, tüm tertibat plastik bir kutuya yerleştirilmelidir;
4. Bundan sonra, cıvataların konteyner duvarlarına temas ettiği, iki deliğin delinmesi gereken yerleri işaretlemek gerekir. Cıvatalar kaba sığmazsa, demir testeresi ile kesilmelidir;
5. Ayrıca, yapının sıkılığı için cıvatalar somun ve rondelalarla sıkılır;

1. Yapılan manipülasyonlardan sonra, kap kapağında delikler açmanız ve bağlantı elemanlarını bunlara yerleştirmeniz gerekecektir. Bu durumda sızdırmazlık, derzlerin silikon bazlı dolgu macunları ile kapatılmasıyla sağlanabilir;
2. Yapıdaki emniyet valfi ve filtre, gaz çıkışında bulunur ve feci sonuçlara yol açabilecek aşırı birikimini kontrol etmenin bir aracı olarak hizmet eder;
3. Elektroliz ünitesi monte edilmiştir.

Son aşama, şu şekilde gerçekleştirilen testtir:

• kabı sabitleme cıvatalarının seviyesine kadar suyla doldurmak;
• cihaza güç bağlama;
• karşı ucu suya indirilen borunun bağlantı parçasına bağlantı.

Tesisata zayıf bir akım uygulanırsa, tüpten gaz salınımı neredeyse algılanamayacak, ancak elektrolizörün içinde gözlenebilir. Elektrik akımını artırarak, suya bir alkali katalizör ekleyerek, gaz halindeki maddenin verimi önemli ölçüde arttırılabilir.

Üretilen elektrolizör, örneğin bir hidrojen brülörü gibi birçok cihazın parçası olabilir.

Elektroliz tesislerinin türlerini, temel özelliklerini, cihazını ve çalışma prensibini bilerek, çeşitli günlük durumlarda vazgeçilmez bir yardımcı olacak kendi kendine yapılan bir yapının doğru montajını yapmak mümkündür: kaynaktan ve yakıt tüketiminden tasarruf. araçların ısıtma sistemlerinin çalışmasına.

Video

Elektroliz- Bu, bir elektrik akımının etkisi altında maddelerin ayrılması veya saflaştırılmasıdır. Bu bir redoks işlemidir, elektrotlardan birinde - anot - oksidasyon işlemi gerçekleşir - yok edilir ve katotta - indirgeme işlemi - pozitif iyonlar - katyonlar - ona çekilir. Elektroliz sırasında elektrolitik ayrışma meydana gelir - elektrolitin (iletken madde) pozitif ve negatif yüklü iyonlara bozunması (birkaç derece ayrışmayı serbest bırakırlar). Akım açıldığında, elektronlar anottan katoda hareket eder ve elektrolit çözeltisi tükenebilir (sürece katılırsa), sürekli olarak yenilenmesi gerekir. Oksitleyici anot elektrolit çözeltisi içinde de çözülebilir - daha sonra parçacıkları pozitif bir yük kazanır ve katoda çekilir.

Anot - pozitif yüklü elektrot - üzerinde oksidasyon gerçekleşiyor
Katot - negatif yüklü elektrot - kurtarma devam ediyor
Farklı ücretlerin çekildiği ilkesine dayanarak, bununla birliktebir maddenin ayrılması veya saflaştırılması.

Elektrotların malzemesi, devam eden işleme bağlı olarak farklı olabilir. Elektrokimyasal etkileşimle elde edilen bir maddenin kütlesi, Faraday yasaları tarafından belirlenir ve yüke (akım kuvvetinin ve akımın akış süresinin çarpımı) bağlıdır ve ayrıca elektrolitin konsantrasyonuna da aktivitesine bağlıdır. elektrotların yapıldığı malzemeler. Anotlar etkisizdir - çözünmezler, reaksiyonlara girmezler ve aktiftirler - etkileşime kendileri katılırlar (çok daha az kullanılırlar).

Anot, grafit, karbon-grafit malzemeleri, platin ve alaşımları, kurşun ve alaşımları, bazı metallerin oksitleri imalatında; rutenyum ve titanyum oksitlerin yanı sıra platin ve alaşımlarının bir karışımından aktif bir kaplamaya sahip titanyum anotlar kullanılır.

Çözünmeyen anotlar, tantal ve titanyum, özel derecelerde grafit, kurşun dioksit, manyetit bazlı bileşimlerdir. Çelik genellikle katotlar için kullanılır.

İşlem için aşağıdaki elektrolit türleri kullanılabilir: sulu tuz çözeltileri, asitler, bazlar; organik ve inorganik çözücülerde susuz çözeltiler; erimiş tuzlar; katı elektrolitler. Elektrolitler çeşitli konsantrasyonlarda mevcuttur.

Elektrolitik reaksiyonların amaçlarına bağlı olarak, çeşitli anot ve katot kombinasyonları kullanılır: sıvı cıva katotlu yatay, dikey katotlu ve filtreleme diyaframlı, yatay diyaframlı, akan elektrolitli, hareketli elektrotlu, toplu elektrotlar, vb. Çoğu işlem hem anotta hem de katotta oluşan maddeleri kullanma eğilimindedir, ancak genellikle ürünlerden biri daha az değerlidir.

Elektroliz sanayide yaygın olarak kullanılmakta olup, tıpta ve ülke ekonomisinde de kullanılmaktadır.

Elektrolizin ana uygulamaları:

• Ulusal ekonomide kullanılmak üzere su arıtma,
• Kimya endüstrilerinden gelen atık suyun atıksu arıtımı.

Safsızlık içermeyen maddeler ve metaller elde etmek için:

• Metalurji, hidrometalurji - alüminyum ve diğer birçok metalin üretimi için - kriyolit içinde erimiş alüminyum oksitten alüminyum, elektroliz magnezyum (dolomit ve deniz suyundan), sodyum (kaya tuzundan), lityum, berilyum, kalsiyum (kalsiyum klorürden) üretir. , alkali ve nadir toprak metalleri.
• Kimya endüstrisinde elektroliz, kloratlar ve perkloratlar, persülfürik asit ve persülfatlar, potasyum permanganat gibi önemli ürünler üretir.
• Elektrolitik metal ayırma - elektro ekstraksiyon. Cevher veya konsantre, belirli reaktiflerle, saflaştırmadan sonra elektrolize gönderilen bir çözeltiye aktarılır. Çinko, bakır, kadmiyum bu şekilde elde edilir.
• Elektrolitik arıtma. Çözünür anotlar metalden yapılır, anotun kaba metalinde bulunan safsızlıklar, elektroliz sırasında anot çamuru (bakır, nikel, kalay, kurşun, gümüş, altın) şeklinde düşer ve katotta saf metal salınır.
• Elektrokaplamada - elektrokaplamada - metaller üzerinde operasyonel veya dekoratif özelliklerini iyileştiren kaplamaların elde edilmesi ve elektrokaplamada - herhangi bir nesnenin tam metal kopyalarının elde edilmesi;
• Metaller üzerinde oksit koruyucu film elde etmek için (anotlama); ayrıca ürünlerin yüzeyini parlatmak ve metalleri boyamak için elektrokimyasal işleme kullanılır,
• Kesici takımların elektrokimyasal bilenmesi, elektro parlatma, elektro frezeleme,
• ayrıca elektroliz radyo mühendisliğinde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Sulu çözeltilerin ve erimiş ortamın elektrolizi ve ayrıca elektrokimyasal akım kaynaklarının kendilerinin üretimi - piller, galvanik hücreler, akümülatörler, verimi deşarj sırasında akımın aktığı yöne zıt yönde akım geçirerek geri yüklenir. .

Elektroliz tesislerinin ana türleri:

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

• Bakırın elektrolizi (rafine edilmesi) için tesisler;
• 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 akım gücü, frekansı ve voltajı, hatta polaritesi düzenlenir; bu parametreler süreçlerin hızını ve yönünü kontrol eder. Kutupların sabitliği burada çok önemli olduğundan, elektroliz reaksiyonu her zaman sabit akımda gerçekleştirilir. Çok nadir durumlarda, polaritenin önemli olmadığı durumlarda, alternatif akım kullanılır (örneğin, gazların elektrolizinde).

Katot cihazının tasarımına göre, modern alüminyum elektrolizörler aşağıdakilere ayrılmıştır:

• Alt ve alt elektrolizörler,
• Baskılı ve blok ocaklı;
• akım besleme yöntemiyle: tek taraflı ve iki taraflı bara devresi ile;
• gaz toplama yöntemi ile: açık tip elektrolizörler için, çan tipi gaz emişli ve kapalı tip.

Mevcut tüm alüminyum elektrolizör tasarımlarının tatmin edici olmayan özellikleri, yetersiz derecede yüksek bir güç kullanım katsayısı, kısa bir hizmet ömrü ve atık gazların toplanmasında yetersiz verimliliği içerir. Elektrolizör tasarımının daha da iyileştirilmesi, birim kapasitesini artırma, tüm bakım işlemlerinin mekanizasyonu ve otomasyonu, tüm atık gazların tamamen yakalanması ve ardından değerli bileşenlerinin yenilenmesi yolunda ilerlemelidir.

Endüstriyel elektroliz tesislerinin birçok tasarımı vardır, başlıcaları membran ve diyaframdır. Kuru, ıslak ve akışlı elektroliz tesisleri de ayırt edilir. Genel olarak kurulum, belirli özelliklere sahip bir elektrik akımının sağlandığı bir elektrolit içine yerleştirilmiş elektrotları içeren kapalı bir sistemdir. Elektroliz hücreleri bir pilde birleştirilebilir. Bipolar elektrolizörler de vardır - burada uç elektrotlar hariç her elektrot bir tarafta anot olarak, diğer tarafta katot olarak çalışır.

Bu ekipman, reaksiyon tipine bağlı olarak farklı basınçlarda çalışır. Bazı maddeleri elde etmek için - örneğin gaz elde ederken, basınç düzenlemesi veya özel koşullar gereklidir. Elektrolitik reaksiyonların bir yan ürünü olan gazların basıncını da izlemeniz gerekir. Enerji santrallerinde hidrojen ve oksijen üretmek için kullanılan elektroliz tesisleri, 10 kgf/cm2 (1 MPa) değerine kadar aşırı basınç altında çalışır.
Bitkiler performanslarında da farklılık gösterir.

Bazıları doğrusal elektrik mekanizmaları kullanır. Örneğin, elektrotları hareket ettirmek, elektrolit seviyesini düzenlemek, tankları, elektrolit banyolarını vb. taşımak için kullanılırlar. Böyle bir tasarımın bir örneği çizimde gösterilmektedir.

Tüm elektroliz tesisatları topraklanmalıdır. Büyük bir endüstriyel elektrolizörü çalıştırmak için, alternatif akımı doğru akıma dönüştürmek için bir redresör ünitesi veya dönüştürücü istasyonu gereklidir. Elektroliz atölyelerinde (binalar, salonlar) sabit yerel aydınlatma genellikle gerekli değildir. Bir istisna, klor üretimi için elektroliz tesislerinin ana üretim tesisleridir.

Endüstriyel elektroliz teknolojileri birkaç türe ayrılır:

• PFPB - fırınlanmış anot ve nokta besleyici elektroliz teknolojisi
• CWPB - fırınlanmış anotlar ve merkez delme ışını kullanılarak elektroliz
• SWPB - Fırında Anot Elektrolizörü Dolum
• VSS - Soderberg En Güncel Lider Teknoloji
• HSS - Soderberg yandan besleme teknolojisi

Elektrolizörlerden kaynaklanan en büyük spesifik emisyon hacmi, Soderberg teknolojisine dayanan elektroliz süreçlerine düşmektedir. Bu teknoloji en yaygın olarak Rusya ve Çin'deki alüminyum fabrikalarında kullanılmaktadır. Bu tür elektrolizörlerden kaynaklanan spesifik emisyonların hacmi, diğer teknolojilere kıyasla önemli ölçüde daha yüksektir. Florokarbon emisyonlarının miktarı, diğer şeylerin yanı sıra, azaltılması emisyon miktarını da etkileyen anot etkisinin teknolojik parametreleri incelenerek azaltılır.

Endüstriyel elektrolizör modelleri

Karbon anotları (ve grafit bir karbon allotopudur) önemli bir dezavantaja sahiptir - reaksiyon sırasında atmosfere karbondioksit yayarlar, böylece onu kirletirler. Şu anda, bir atıl anot teknolojisi özellikle önemlidir, şimdi bu teknoloji tanınmış bir alüminyum üreticisi tarafından test edilmektedir. Özü, reaktif olmayan karbon içermeyen bir anot kullanılması ve karbon dioksit yerine saf oksijenin atmosfere yan ürün olarak salınmasıdır.

Bu teknoloji, üretimin çevre dostu olmasını önemli ölçüde artırır, ancak şu ana kadar test aşamasındadır.

Çok çeşitli elektrolitler, elektrotlar, elektrolizörlere rağmen, teknik elektrolizin genel sorunları vardır. Bunlar, yüklerin aktarımını, ısıyı, kütleyi ve elektrik alanlarının dağılımını içerir. Transfer sürecini hızlandırmak için, tüm akışların hızlarının arttırılması ve zorlanmış konveksiyon uygulanması tavsiye edilir. Sınırlama akımları ölçülerek elektrot prosesleri izlenebilir.

Sulu bir alkali çözeltisinin elektrolizi ile hidrojen elde etme prensibini kullanarak, lehimleme sırasında küçük parçalarla çalışmak için uygun basit ve kompakt bir aparat yapmaya karar verdim. Elektrolizörün küçük dış boyutları nedeniyle, küçük bir çalışma masasında da yer bulacaktır ve aküleri elektrolitik bir ünite olarak şarj etmek için standart bir doğrultucu kullanılması, montajı daha kolay ve daha güvenli hale getirir.

Nispeten küçük ama oldukça yeterli olan aparat üretkenliği, su sızdırmazlığının tasarımını son derece basitleştirmeyi ve yangın ve patlama güvenliğini garanti etmeyi mümkün kıldı.

Elektrolizör cihazı

Dört pimle birbirine bağlanan iki levha arasında, kauçuk halkalarla ayrılmış bir çelik levha elektrot pili vardır. Pilin iç boşluğu, sulu bir KOH veya NaOH çözeltisi ile yarı doldurulur. Plakalara uygulanan sabit bir voltaj, suyun elektrolizine ve hidrojen ve oksijen gazlarının oluşumuna neden olur.

Bu karışım, bağlantı parçasına yerleştirilmiş bir PVC borudan bir ara kaba ve ondan gaz çakmaklarına yakıt ikmali için iki boş tenekeden yapılmış bir su sızdırmazlığına boşaltılır (Leningrad'daki Severny Press fabrikasından tenekeleri kullanabilirsiniz). 1: 1 oranında oraya yerleştirilmiş su ve aseton karışımından geçen gaz, yanma için gerekli bileşime sahiptir ve başka bir tüp tarafından nozüle boşaltılır - tıbbi bir şırıngadan bir iğne, çıkışında yanar. yaklaşık 1800 ° C'lik bir sıcaklık

Pirinç. 1. Su brülörü.

Elektrolizör levhaları için 25 mm kalınlığında pleksiglas kullandım. Bu malzemenin işlenmesi kolaydır, elektrolitin etkisine kimyasal olarak dirençlidir ve gerekirse doldurma deliğinden damıtılmış su eklemek için seviyesini görsel olarak kontrol etmenizi sağlar.

Plakalar, 0,6-0,8 mm kalınlığında sacdan (paslanmaz çelik, nikel, dekapaj veya trafo demiri) yapılabilir. Montaj kolaylığı için, kauçuk conta halkaları için plakalarda dairesel oluklar ekstrüde edilir, 5-6 mm halka kalınlığındaki derinlikleri 2-3 mm olmalıdır.

Plakaların iç boşluğunu ve elektrik yalıtımını kapatmak için tasarlanmış halkalar, yağa dayanıklı veya aside dayanıklı kauçuk levhadan kesilir. Elle yapmak zor değil ama yine de dairesel bir kesici ile yapılırsa ideal olacaktır.

Parçaları birbirine bağlayan dört M8 çelik saplama, 10 mm'lik bir kambrik ile yalıtılmıştır ve karşılık gelen 11 mm'lik deliklerden geçirilmiştir.

Pildeki plaka sayısı 9'dur. Güç kaynağı ünitesinin parametreleri ile belirlenir: gücü ve maksimum voltajı - plaka başına 2 V oranında. Tüketilen akım, ilgili plakaların sayısına (ne kadar az olursa, o kadar fazla akım) ve alkali çözeltisinin 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. 17 V voltaj ve yaklaşık 5 A akımda 8 plakaya bağlı VA-2 araba aküleri için standart bir şarj cihazı, bir enjektör için yanıcı karışımın gerekli performansını sağlar - 0,6 mm iç iğneye sahip bir iğne. Meme iğnesinin çapının ve elektrolizörün kapasitesinin optimal oranı ampirik olarak belirlenir - böylece karışımın ateşleme bölgesi iğnenin dışında bulunur. Kapasite küçükse veya delik çapı çok büyükse, iğnenin kendisinde yanma başlayacak ve bu da hızla ısınacak ve bundan eriyecektir.

Elektrolizörün içindeki besleme borusu boyunca alevin yayılmasına karşı güvenilir bir bariyer, gaz çakmaklarına yakıt ikmali için iki boş kartuştan yapılmış basit bir su sızdırmazlığıdır. Avantajları, levha malzemesininkilerle aynıdır: işleme kolaylığı, kimyasal direnç ve su sızdırmazlığındaki sıvı seviyesini kontrol etmenizi sağlayan yarı saydamlık. Ara kap, elektrolitin ve su contasının bileşiminin yoğun çalışma modlarında veya güç kaynağı kapatıldığında oluşan bir vakumun etkisi altında karışma olasılığını ortadan kaldırır. Ve bundan kesinlikle kaçınmak için, işin sonunda tüpü hemen elektrolizörden ayırmalısınız. Tank armatürleri 4 ve 6 mm bakır borulardan yapılmıştır ve kutuların üst duvarına vidalanmıştır. Bunlar aracılığıyla, su contasının bileşimi dökülür ve yoğuşma, ayırma tankından boşaltılır. Bunun için mükemmel bir huni, başka bir boş teneke kutudan çıkacaktır. yarıya ve yerinde ince bir tüp ile.

Elektrolizörü bir ara tanklı 5 mm'lik kısa bir PVC boruya, ikincisi bir su contasına ve çıkışını iğne ağızlığına sahip daha uzun bir boruya bağlayın (Nozul olarak iğneli bir tıbbi şırınga kullanılabilir). Sapın (şırınga) içine bir yangın söndürücü ambalaj yerleştirilir - spiral şeklinde sarılmış bir pirinç ağ.

Pirinç. 2. Elektrolizör cihazı:
1 - yalıtımlı PVC boru 10 mm, 2 - M8 saplama (4 adet), 3 - pullu M8 somun (4 adet), 4 - sol pano, 5 - pullu M10 geçme cıvata, 6 - plaka, 7 - kauçuk halka, 8 - bağlantı parçası, 9 - pul, 10 - PVC boru 5 mm, 11 - sağ pano, 12 - kısa bağlantı (3 adet), 13 - ara kap, 14 - taban, 15 - terminaller, 16 - kabarcık boru , 17 - iğne nozulu, 18 - su contası muhafazası.

Doğrultucuyu çalıştırın, anma akımını voltaj veya bağlı plaka sayısı ile ayarlayın ve enjektörden çıkan gazı ateşleyin.

Daha fazla performansa ihtiyacınız varsa, plaka sayısını artırın ve daha güçlü bir güç kaynağı birimi kullanın - bir LATR ve basit bir doğrultucu ile. Alev sıcaklığı ayrıca, su sızdırmazlığının bileşimi ile bir miktar ayarlamaya uygundur. İçinde sadece su olduğunda, karışım çok fazla oksijen içerir ve bu bazı durumlarda istenmeyen bir durumdur. Su contasına 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.Ancak, sonraki durumlarda, su contasının içeriğini yenilemeyi unutmayın.

Yu. ORLOV, Troitsk, Moskova bölgesi
Gönderen: Modeler Oluşturucu

Şu anda, Rusya'da, artan sayıda su temini ve kanalizasyon tesislerinin yanı sıra endüstriler, ticari sıvı klor ve hipoklorit kullanmayı reddederek, gerekli reaktiflerin kendi sentezlerini doğrudan tesislerde organize etme lehine bir seçim yapıyor.

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

Bu reddin nedenleri:

1. Sıvı klor çok tehlikelidir.

Klorun düşük maliyetine rağmen, kullanımıyla ilgili faaliyetler ve maliyetler, tüm üretim sürecinin maliyetini büyük ölçüde karmaşıklaştırır ve artırır.

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

1 ton GPCN A sınıfının maliyeti 20-30 bin rubleyi geçmez. Ancak 1 ton klora eşdeğer sodyum hipoklorit miktarı zaten 100-150 bin ruble. (çünkü hipoklorit sadece %15-19 aktif klor içerir ve daha fazla bozunma eğilimi gösterir).

Elektroliz ekipmanının avantajları:

• nakliye ve depolama sırasında güvenliği sağlama maliyetlerinden kaçınma;
• elektroliz ekipmanının çalışması sırasında, büyük miktarda reaktif sızıntısı ile ilgili kazalar imkansızdır. Klor reaktiflerinin sentezi için elektroliz tesislerinin çalışma nesneleri HIF'ye ait değildir ve ilgili kayıtta yer almaz;
• tedarikçiden bağımsızlık - reaktif gerekli miktarda üretilir, tesisin enerji verimliliğini artıran performans düzenlenir;
• ucuz hammaddeler - sentez için en ucuz teknik tuz kullanılabilir. Bu, elektrolizörlere giren tuzlu suyun temizlenmesi için ek ekipmanın kurulumunu gerektirecektir, ancak bu maliyetler, hammaddelerde önemli tasarruflar nedeniyle 1 yıldan daha kısa sürede telafi edilir;
• elde edilen reaktif ticari olandan daha ucuzdur;
• UV kurulumlarını ana dezenfeksiyon yöntemi olarak kullanan su temini tesisleri için - UV ekipmanı kullanırken, yapıların ve ağların sıhhi durumunu ve ayrıca sıhhi koşulları sağlamak gerektiğinden, bir klor reaktifi kullanımından tamamen vazgeçmek imkansızdır. tüketiciye su taşımacılığının güvenliği. Elektroliz tesisleri, UV ekipmanı ile birlikte klor ihtiyacını tam olarak karşılarken, tesis HIF kaydının dışında tutulmaktadır.

Elektroliz tesisleri farklı reaktifler üretir:

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

Bu reaktiflerin tümü su dezenfeksiyonu amacına uygundur. Tek sınırlama, reaktif enjeksiyon noktasında dezenfeksiyona maruz kalan suyun pH'ıdır - pH'ı 7.5'in üzerinde olan sular için, alkali ortamda etkisiz olan hipoklorit yerine klorlu su kullanılması tavsiye edilir.

LLC "LET" in her bir ekipmanı üzerinde daha ayrıntılı olarak duralım:

Aquachlor ve Aquachlor-Beckhoff:

• ortaya çıkan reaktif verimliliği artırdı;
• bireysel modüller düşük performansa sahiptir. Bu, esnek bir şekilde tepki vermenizi sağlar
• reaktif ihtiyacı. Kompleksin optimum performansı günde 250-500 kg aktif klordur;
• reaktörleri değiştirme sıklığı - her 3-5 yılda bir;
• Bakım kolaylığı.

LET-EPM:

• komplekslerin sınırsız üretkenliği;
• hammaddeler için kullanım kolaylığı ve düşük kalite gereksinimleri;
• elektrot bloğunun değiştirilme (üst kaplama) sıklığı - yılda bir;
• reaktif çoğu nesne için uygundur.

Aquaklor-Diyafram:

• klorlu su ve konsantre GPCN% 19'un yanı sıra bu reaktiflerin aynı anda alınması olasılığı;
• elektrot kaplamasının ve diyaframın değiştirilme sıklığı - 10 yılda 1 defadan fazla değil;
• tuzlu su çözeltisinin kalitesi için yüksek gereksinimler;
• yetersiz kalitede tuzlu su ile kontaminasyon durumunda diyaframı yıkama ve işe geri dönme yeteneği;

Aquaklor-Membran:

• kompleksin sınırsız üretkenliği (ancak 50-100 kg / gün'den az değil);
• sentez için uygun, yüksek saflıkta klor ve konsantre HPChN %19 elde etme imkanı;
• elektrot kaplamasının ve zarın değiştirilme sıklığı - 10 yılda 1 defadan fazla değil;
• tuzlu su çözeltisinin kalitesi için çok yüksek gereksinimler;
• membran kirliyse, yenisiyle değiştirilmelidir;
• ekipmanın bakımı kalifiye personel gerektirir.

Nihai ürünün maliyeti (aşağıdan yukarıya doğru):

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

ELEKTROSPETLER

ELEKTROSPETLER

Elektrokimyasal ve elektrofiziksel tesisler, elektroliz tesisleri

Elektroliz- bu, elektrolitten bir akım geçtiğinde elektrotlar üzerinde bir maddenin salınması, maddenin parçacıkları tarafından elektronların kazanılması veya kaybedilmesiyle birlikte elektrotlarda oksidasyon ve indirgeme süreçleridir.
elektrolizör elektrik enerjisinin emilmesiyle işlemin gerçekleştiği bir küvettir.
Çalışma prensibi, anodik çözünme ve katodik biriktirme ile bir elektrolitik hücrenin diyagramında düşünülebilir. (şek. 1.3-1).

Kurulumun ana unsurları şunlardır: elektrolit (1), elektrotlar (2) ve güç kaynağı (3).
Elektroliz banyosu voltajı (U) üç bileşenden oluşur:

Elektrotların yüzeyinin yakınında, iyonların giriş ve çıkışını engelleyen bir elektriksel çift katman oluşur. Direnci zayıflatmak için aşağıdakiler kullanılır:
- sıcaklığı eşitlemek için elektrolit sirkülasyonu;
- elektrotların titreşimi;
- güç kaynağını değiştirmek.
Endüstride metallerin elektrolizi ve başlangıç ​​ortamı, ayrılan metalin elektrik potansiyeli tarafından belirlenir.
Pozitif potansiyele sahip metaller, çözülerek katı kaba tabandan ayrılır (örneğin, "+0.34 V" potansiyeli olan bakır).
Negatif potansiyeli olan metaller, tuzlarının çözeltilerinden daha fazla izole edilir (örneğin, "-0.76 V" potansiyeli olan çinko).
Negatif potansiyeli olan metaller, tuzlarının eriyiklerinden daha az izole edilir (örneğin, "-1.43" potansiyeli olan alüminyum).
NOT - Metallerin potansiyelleri, elektrik potansiyelinin "sıfır" olduğu "hidrojen" ile ilgili olarak tanımlanır.
bakır elektroliz Blister bakırdan (fırınlarda eritildikten sonra elde edilen) saf elektrolitik bakır elde etmek ve içerdiği değerli metalleri çıkarmak için kullanılır.
İşlem elektroliz banyolarında gerçekleştirilir.
Anot, 35 ... 45 mm kalınlığında ve yaklaşık 300 kg ağırlığında plakalar şeklinde dökme blister bakırdır.
Katot, anotlar arasında kulaklara asılmış, 0,6 ... 0,7 mm kalınlığında plakalar şeklinde elektrolitik (saf) bakırdır. Bitişik anotlar ve katotlar arasındaki mesafe 35 ... 40 mm'dir.
Banyoyu doldurmak için kullanılan elektrolit, direnci azaltmak için sülfürik asit (H 2 S0 4) ile asitleştirilmiş sulu bir bakır sülfat (CuSO 4) çözeltisidir.

Elektrotlardaki bakır iyonlarının konsantrasyonunu eşitlemek ve gerekli sıcaklığı sağlamak için, alttan beslenen ve banyonun üstünden boşaltılan elektrolitin doğrudan sirkülasyonu kullanılır.
çinko elektroliz Tuzlarının sulu çözeltilerinden yüksek kalitede çinko (Zn) elde etmek için kullanılır.
Katot 4 mm kalınlığında alüminyum levhalardır. Anot, korozyonu azaltmak için %1 gümüş ilaveli 5 ... 8 mm kalınlığında kurşun plakalardır.
Elektrolit, % 5 ... 6 sulu bir çinko sülfat (ZnS0 4) ve sülfürik asit (H 2 S0 4) çözeltisidir. Elektroliz sırasında, periyodik olarak uzaklaştırılan katot üzerinde çinko metali (Zn) biriktirilir.
Anotta gaz halinde hidrojen (H) salınır ve çözeltide sülfürik asit (H2S04) oluşur.

Çinkonun katotlardan uzaklaştırılması günde 2 defaya kadar gerçekleştirilir, daha sonra yıkanır, torbalar haline getirilir ve fırınlarda yeniden eritilir.
Elektroliz sürecinde katot aşınması yaklaşık 1,5 kg / t çinko ve anotlar - 0,8 ... 1,5 kg / t çinkodur.
Banyo boyunca voltaj düşüşündeki keskin bir artış (3,3 ... 3,6 V'a kadar), anotları çamurdan temizleme ihtiyacını gösterir.
Anotları - her 20 ... 25 günde bir ve katotları - her 10 günde bir temizleme ihtiyacı.
Çamur, banyonun tabanındaki bir delikten çıkarılır.
Elektroliz atölyesinde banyolar yan yana 20 ... 30 adet uzun kenarları olacak şekilde kurulur ve tek bloğa bağlanır.
Ayarlanan sıcaklığı korumak için banyolar alüminyum veya karbon bobinlerden sağlanan su ile soğutulur.
Katotta hidrojen oluşumunu azaltmak için çözeltiye yüzey aktif maddeler eklenir.
alüminyum elektroliz Elektroliz ile erimiş tuzlardan yüksek kaliteli alüminyum (Al) elde etmek için kullanılır.
Anot, oldukça agresif bir ortamda olduğu için elektroliz işleminde tüketilen bir karbon elektrottur.
Anot, fırın metal yapıları boyunca otomatik olarak hareket eden hareketli bir çerçeve üzerine asılır. Kontrol sinyali, elektrolitteki voltaj kaybıdır.
Elektrolit, erimiş kriyolit (Na 3 AlF 6) içindeki bir alüminyum oksit (AI 2 O 3) çözeltisidir. Florin (F 6) varlığı ortamı oldukça agresif hale getirir.
Fırının ocak blokları katottur.
Akım banyoya iki taraftan verilir.
Anotta - alüminyum bara paketleri boyunca, esnek bakır iletkenler boyunca, çelik pimler boyunca.
Katoda - özel iletkenler aracılığıyla (çiçekler).
Anotun boyutları, verilen banyo gücü ve izin verilen akım yoğunluğu ile belirlenir.

Elektrolizörler 160 ... 170 adetlik bir seri halinde birleştirilir ve 4 ... 5 tanesi yedektir.
Metal, vakumlu kepçelerle banyodan dökülür.
Banyolardan dökülen alüminyum, döküm gövdesinin karıştırıcılarına girer, burada ortalama ve çöktürme işleminden sonra külçelere dökülür.