ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Разделение продуктов электролиза из "Электролизеры с твёрдым катодом" В процессе электролиза водных растворов хлоридов щелочных металлов, проводимом для получения хлора, водорода и каустической соды по методу электролиза с твердым катодом, необходимо разделение продуктов, образующихся на электродах. Смесь газовых продуктов электролиза — хлора и водорода— взрывается под действием различных инициаторов и даже под влиянием солнечных лучей. При смешении этих газов практически невозможно проведение электролиза в условиях, безопасных как для обслуживающего персонала, так и для сохранения целостности аппаратуры и оборудования хлорной установки. [c.33] При смешивании раствора анолита, насыщенного хлором, с раствором щелочи, образовавшейся на катоде, происходит взаимодействие между продуктами электролиза с образованием гипо.хлорита или хлората. Однако, если даже исключить возможность или свести к минимуму механическое перемешивание жидкостей за счет конвекционных токов, потока пузырьков и диффузии, то щелочь все же проникает в раствор анолита вследствие переноса ионов ОН- от катода к аноду со всеми вытекающими отсюда последствиями — снижением вЁ1хода по току, усиленным разрушением угольных или графитовых анодов. Это происходит и при разделении электродных пространств какой-либо пористой перегородкой — диафрагмой. [c.33] При использовании этого приема разделения электродных продуктов перенос щелочи в анодное пространство при неподвижном электролите резко возрастает, а выход по току резко снижается с повышением концентрации щелочи в катодном пространстве. При повышении концентрации щелочи в католите до 40—50 г/л NaOH выход по току понижается до 60—70%. [c.34] В процессе электролиза с неподвижным электролитом пористые диафрагмы применялись в электролизерах нескольких конструкций в конце прошлого века и в первые десятилетия XX в. [c.34] Ниже перечислены требования к таким диафрагмам достаточная механическая прочность и химическая стойкость к действию растворов щелочи и кислого анолита, достаточное сопротивление диффузии, пористость (поры диафрагмы должны иметь небольщую длину и небольшое сечение), малое электрическое сопротивление электролита, заключенного в порах диафрагмы, минимальное падение напряжения в диафрагме. Материалы, применяемые для изготовления диафрагм, должны быть доступны и дешевы. [c.34] В электролизерах Грисгейм—Электрон использовались пористые цементные плиты-диафрагмы . Пористость их достигалась путем выщелачивания кристаллов Na l, который в виде рассола вводили в цементную массу, предназначенную для изготовления таких диафрагм. Потерн продуктов электролиза вследствие диффузии и перемешивания при применении такой диафрагмы снижались примерно до 1% от вырабатываемого количества. Удельное сопротивление цементной диафрагмы в 20 раз больше сопротивления чистого электролита, поэтому падение напряжения в диафрагме достигало 0,5 в при невысокой плотности тока — порядка 200 а/м . [c.34] Диафрагмы нз пористых фарфоровых трубок диаметром 50/60 мм и длиной 500 мм применялись в электролизерах Уте-нена—Шаландра . В электролизере на нагрузку 1,5 ка при-.ходилось устанавливать 114 таких фарфоровых диафрагм, уплотняемых при помощи резиновых прокладок в бетонной стенке анодной камеры. Необходимость применения большого количества деталей при использовании подобных диафрагм приводила к усложнению конструкции электролизера и ограничению его мощности. [c.34] Путем подбора материала диафрагмы для электролиза с неподвижным электролитом можно было только частично улучшить показатели работы электролизера, например вследствие снижения потерь напряжения в диафрагме, увеличения ее хи.мической и механической стойкости или же изменения размеров и формы диафрагмы и электродов. Предотвратить же потери выхода по току за счет электролитического переноса ионов ОН к аноду нельзя было без введения принципиально нового приема разделения продуктов электролиза. [c.35] Если обеспечить по всему сечению электролизера равномерное движение электролита от анода к катоду со скоростью, равной или большей скорости электролитического переноса гидроксильных ионов, то они не будут попадать в анодное пространство и устранятся связанные с этим снижение выхода по току и ускоренный износ графитовых анодов. В электролизерах с фильтрующей диафрагмой для этой цели необходимо создать достаточную и равномерную по всей ее площади скорость фильтрации анолита в катодное пространство (при этом имеется в виду, что плотность тока по всей поверхности диафрагмы одинакова). [c.35] Противоток электролита недостаточен для полного разделения электродных пространств, так как устраняет лишь проникание щелочи в анодное пространство за счет электролитического переноса ионов ОН , при этом может быть также практически исключена возможность диффузии щелочи в анодное пространство. Чтобы предотвратить смешение газов, выделяющихся на электродах, и механическое перемешивание анолита с католитом, принцип противотока должен сочетаться с применением пористой диафрагмы или с другими приемами, нсключающи.ми возможность перемешивания жидкостей и газов. [c.35] Различают четыре способа использования принципа противотока электролита для разделения электродных продуктов при помощи колокола, газозащитных оболочек на катоде, путем установки в электролизере одной фильтрующей диафрагмы или двух фильтрующих диафрагм. [c.36] Вернуться к основной статье