ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Лабораторное оборудование для электросинтеза из "Электрохимический синтез органических веществ" В предыдущей главе изложены основные теоретические положения, которые в значительной степени помогут облегчить выбор электродного материала и условий электролиза для проведения желаемого процесса, однако в большинстве случаев перед постановкой препаративных электролизов целесообразно оценить восстановительную или окислительную способность изучаемого соединения. Для проведения таких предварительных экспериментов можно рекомендовать ячейку, изображенную на рис. 2.1. Электролизер представляет собой Н-образный сосуд, состоящий из двух пробирок, имеющих отводы для газов и соединенных между собой трубкой, внутри которой находится диафрагма. Диафрагмой может служить пористое стекло или полиэтилен. Стеклянные фильтры обычно впаивают, полиэтиленовые диафрагмы кренят и уплотняют с помощью кольца из микропористой резины. Одна из пробирок образует катодное пространство, другая анодное. Пробирки закрывают резино-ВЫЛ1И пробками, в которых укреплены электроды. Электролизер термостатируют рубашкой из органического стекла. Система для замера количества газов включает измерительную бюретку 3, промежуточный сосуд 2 и уравнительную склянку 1 соответственно для каждого отделения. [c.52] Газ поступает в измерительную бюретку через ввод в нижней ее части, при этом соответствующее количество воды черев промежуточный сосуд выдавливается в уравнительную склянку. [c.52] Количество электричества, прошедшее через электролизер, либо измеряют медным кулонометром, либо рассчитывают, для чего электролиз проводят в течение строго определенного промежутка времени при контролируемом токе. [c.52] Конструкция электролизера, предназначенного для проведения электросиятеза, определяется в значительной степени свойствами веществ, подвергаемых электролизу и образующихся в процессе. Существенно зависит конструкция электролизера от наличия диафрагмы. Бездиафрагменные электролизеры конструктивно значительно проще, но во многих случаях без диафрагмы обойтись нельзя. [c.53] Конструкция электролизера определяется также токовой нагрузкой. Практика показывает, что лабораторные электролизеры по нагрузке можно разделить на малые (0,1—2 А), средние (4— 20 А) и большие (до 100 А и выше). В соответствии с этой классификацией рассмотрим типовые конструкции электролизеров. [c.53] Анодом 6 служит платиновая проволока, навитая на стеклянную трубку 4, а катодом — цилиндр 7, который по верхней кромке имеет 4—5 отверстий для циркуляции раствора под действием мешалки. Направление циркуляции обозначено стрелками па рис. 2.3. Катод имеет два токоподводящих штыря параметром 1,5—2 мм, которые укрепляются в клеммах, расположенных на верхней пробке (см. рис. 2.3). Такая конструкция позволяет легко производить замену катода. Для обеспечения достаточно интенсивной циркуляции раствора зазор между электродом и диафрагмой должен быть не менее 5 мм. [c.54] Для поддержания требуемой температуры элект ролизер погружают в водяную баню или криостат. Если для охлаждения достаточна температура водопроводной воды, электролизер снабжают водяной рубашкой. Можно впаять кран нижнего слива, что позволяет сливать электролит без разборки электролизера (рис. 2.4). Такой сосуд очень удобен в работе. [c.54] Применение электролизеров с цилиндрическими диафрагмами ограничивается тем, что по мере роста нагрузки электролизера возникает необходимость увеличения поверхности диафрагмы, однако с увеличением диаметра диафрагмы резко повышается ее внутренний объем. На практике установлено, что диаметр диафрагмы лабораторного электролизера не должен превышать 70 мм, а это лимитирует предельную нагрузку на такой электролизер до 20 А. [c.54] В нижней части диафрагмы (см. рис. 2.5) на резиновой пробке укрепляется стеклянная трубка 5, через которую проходит эффективная мешалка турбинного типа 9. Анодом служит цилиндр из п.чатиновой сетки 7. Общее межэлектродное расстояние пе должно превышать 20 мм. [c.56] Несмотря на то что электролизер указанного типа, сравнительно прост по устройству, он не всегда удобен в эксплуатации. Электролизер не приспособлен для проведения непрерывных опытов, уплотнение двойной крышки затруднительно, мешалка не всегда обеспечивает эффективное эмульгирование больших объемов раствора. [c.56] Перечисленные недостатки в значительной степени устранены в электроли--зере, конструкция которого представлена па рис. 2.7. Этот электро лизер снабжен выносным холодильником 1. Раствор прокачивается через холодильник с помощью миниатюрного центробежного насоса 2, конструкция которого показана на рис. 2.8. В зависимости от агрессивности электролита центробежный насос может быть изготовлен из нержавеющей стали. [c.56] Выносной холодильник удобнее всего выполнять в виде металлического (или стеклянного) змеевика, охлаждаемого водопроводной водой или другим хладагентом. Указанная система циркуляции раствора позволяет значительно улучшить тепловой режнм работы электролизера и увеличить амперную нагрузку. Однако примене-нне выносного охлаждения может быть признано целесообразным только в том случае, когда электролизер рассчитан на нагрузку не менее 8—10 А или предназначен для проведения электросинтеза в более крупном масштабе. [c.57] Если одна ячейка не обеспечит требуемой амперной нагрузки, можно увеличить ширину электролизера и разместить в нем 2, 3 и более катодов. [c.58] Бездиафрагменные электролизеры. Бездиафрагменные электролизеры применяют для осуществления синтеза Кольбе, электрофторирования, метоксилирования, при электровосстановлении алифатических кетонов и во многих других процессах. Отсутствие диафрагмы существенно облегчает конструирование электролизера, позволяет сделать его более компактным. [c.58] При конструировании более мощных электролизеров целесообразно применять плоские электроды и собирать па них электродный пакет, как это показано на рис. 2.10. Чередующиеся электроды (аноды или катоды) могут быть выполнены в виде полых охлаждаемых коробок. При сборке электродного пакета межэлектродное расстояние должно быть 5—8 мм для электролизеров высотой 50— 100 мм. Более высокие электролизеры требуют большего межэлек-тродного расстояния. [c.59] К стенкам катода перед сборкой приварены направляющие пластины 5, которые, с одной стороны, улучшают условия циркуляции воды, (ход хладагента в катоде указан стрелками), а с другой стороны, увеличивают жесткость конструкции, устраняя возможное раздувание коробок под давлением хладагента. [c.59] Если электролизер снабдить выносным охлаждением или проводить электролиз при повышенной температуре, когда не требуется охлаждения, электродный пакет выполняют из чередующихся анодных и катодных пластин. [c.59] Для больших электролизеров электродный пакет сваривают из отдельных пластин (рис. 2.12). Пластины приваривают к токоподводящей шине 2, имеющей стержни 5, с помощью которых пакет укрепляют на крышке электролизера. На одном йз пакетов (анодном или катодном) электроды снабжаются изоляторами, причем каждая иласт1ша имеет не менее четырех изоляторов. Изоляторы изготовляют из фторопласта или эбонита. Эбонит несколько набухает в органических растворителях, что затрудняет разборку изоляторон после продолжительной работы электролизера. [c.59] Электролизер такого типа, предназначенный для проведения электрохимического фторирования, достаточно подробно описан [2—4]. [c.59] Для уменьшения газонаполнения и улучшения циркуляции раствора в процессе электролиза пластины делают перфорированными. Если электролизер снабжен выносным охлаждением, перфорация электродных пластин не требуется. [c.59] Вернуться к основной статье