ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Электролиты из "Производство водорода кислорода хлора и щелочей" При проведении процесса электролиза в большинстве случаев принимают меры к разделению анодного и катодного пространств электролизера и раздельному сбору катодных и анодных продуктов. Всегда стремятся по возможности использовать как анодный, так и катодный продукты. Однако практическая ценность этих продуктов не одинакова, в ряде случаев используют только один из этих продуктов, а другой, менее ценный, выбрасывается в атмосферу. Если производство организуется с целью использования окислительных процессов, протекающих на аноде, водород, получаемый на катоде, иногда выбрасывают. Аналогично, при проведении восстановительных процессов на катоде, кислород, выделяющийся на аноде, иногда рассматривают как побочный продукт. Однако если один из продуктов электролиза и не находит полезного применения, его необходимо очищать от возможных вредных примесей перед выбросом в атмосферу. Поэтому в каждой современной конструкции промышленного электролизера должны быть решены вопросы разделения и сбора обоих электродных продуктов. [c.27] Если один или оба электродных продукта выделяются в виде газовой фазы, для их разделения применяют пористые перегородки— диафрагмы. Они могут быть просто разделяющими перегородками, как, например, в электролизерах для разложения воды или получения надсерной кислоты, или так называемыми фильтрующими диафрагмами, например, в электролизерах с твердым катодом для производства хлора. Для разделяющих диафрагм обычно применяют асбестовые ткань или картон, пористую керамику или пластмассовые листы типа мипор. Эти диафрагмы, как правило, обладают достаточно длительным сроком службы. Так, асбестовая ткань Б электролизерах для разложения воды обычно работает в течение 5—10 лет. [c.28] Фильтрующие диафрагмы широко используются в производстве хлора и каустической соды. Вначале такие диафрагмы готовили из асбестовой бумаги, в последние десятилетия их стали получать осаждением асбестовой пульпы на сетчатых катодах. Фильтрующие асбестовые диафрагмы имеют сравнительно короткий срок службы. Однако этот недостаток не так ощущался при использовании графитовых анодов, которые тоже сравнительно быстро выходили из строя. [c.28] С внедрением МИА малый срок службы диафрагм стал препятствием для полного использования всех преимуществ этого типа анодов. Возникли новые требования к фильтрующим диафрагмам и появились новые возможности для увеличения срока их службы. При использовании МИА исключается загрязнение пор диафрагмы графитовой пылью, возникающей в процессе разрушения графитовых анодов. [c.28] Разработка новых типов диафрагм с более длительным сроком службы идет по пути применения композиций из асбестового волокна или других неорганических волокон и полимерных связующих материалов, стойких в условиях работы в диафрагменных электролизерах [75—80]1 Так, нанесение тонкой пленки полимерных материалов защищает асбестовое волокно от воздействия агрессивной среды. Разрабатываются также диафрагмы, изготовленные из различных полимерных материалов без применения асбестового волокна [81, 82]. Новые типы диафрагм в настоящее время уже имеют срок службы до 500 сут и более, т. е. близкий к сроку службы современных МИА [83]. [c.28] Большое значение для осуществления процесса имеют правильный выбор электролита и его подготовка к использованию. [c.29] Электролит должен обладать возможно более высокой удельной электропроводимостью, чтобы уменьшить потери напряжения в электролитической ячейке на преодоление сопротивления электролита. Из этих же соображений предпринимают меры для возможно лучшего отвода газообразных продуктов, выделяющихся на электродах, из зоны прохождения тока между электродами для снижения газонаполнения и связанного с. этим увеличения сопротивления электролита. [c.29] В соединениях с ограниченной растворимостью в воде часто состояние насыщенного раствора достигается ранее, чем оптимальная проводимость и электропроводность возрастает при увеличении концентрации непрерывно до достижения насыщения (например, КаС1, КС1). [c.29] Для снижения потерь напряжения на преодоление сопротивления электролита стараются применять растворы, имеющие оптимальную или возможно более высокую концентрацию и электропроводимость. [c.29] Температурный коэффициент А зависит от применяемого электролита и его концентрации. Для большинства растворов значение А колеблется от 0,015 до 0,035, хотя для отдельных электролитов (например, НР) может возрастать до 0,07. [c.29] Сопротивление электролита существенно возрастает в присутствии посторонних включений и, в первую очередь, газовых пузырьков, образующихся на электродах и поднимающихся в электролите. Посторонние включения сужают сечение электролита, повышают фактическую плотность тока в электролите, удлиняют путь движения тока, делая его извилистым. [c.30] Газонаполнение электролита зависит от соотношения скоростей образования и роста газовых пузырьков на электродах и отвода и отделения их от электролита. На газонаполнение электролитов влияют условия проведения процесса электролиза, оно возрастает с увеличением плотности тока, высоты электродов, вязкости электролита и при сокращении расстояния между электродами, т. е. с уменьшением объема электролита в ячейке [24, 86—90]. [c.30] Наиболее подробно зависимость газонаполнения от различных факторов была изучена для процессов электролиза воды и водных растворов хлоридов щелочных металлов. Зависимость газонаполнения от плотности тока и высоты электродов при одинаковых прочих условиях ведения процесса отклоняется от линейной. Так, при увеличении плотности тока или высоты электродов количество выделяющихся газов возрастает линейно, а газонаполнение растет в меньшей степени. Такое явление можно объяснить укрупнением размеров газовых пузырьков вследствие слияния их во время подъема в электролите, при увеличении пути движения пузырьков в жидкости за счет возрастания высоты электрода, или при увеличении интенсивности образования пузырьков газа с ростом плотности тока. [c.30] На рис. 1-2 показана зависимость газонаполнения водных растворов ЫаС1 при анодном выделении хлора от плотности тока при расстоянии между электродом и диафрагмой 12 мм, а на рис. 1-3— изменение сопротивления щелочных электролитов (КОН и ЫаОН), применяемых в процессе электролиза воды, от газонаполнения в зависимости от высоты электродов при различной плотности тока [86]. [c.30] При уменьшении расстояния между электродами или между электродом и диафрагмой и сокращении общего объема электролита газонаполнение возрастает (рис. 1-4). Поэтому при очень малых межэлектродных расстояниях дальнейшее уменьшение расстояния между ними может привести к увеличению потерь напряжения в электролите из-за роста газонаполнения. [c.30] Газонаполнение зависит от скорости подъема газовых пузырьков в электролите. На скорость подъема влияют размеры пузырьков и наличие организованной циркуляции электролита, которая может способствовать удалению пузырьков газа. Размер газовых пузырьков,.отрывающихся от электродов, зависит от поверхностного натяжения материала, из которого выполнен электрод. [c.32] Поверхностное натяжение изменяется в зависимости от потенциала электрода. Наибольшие размеры пузырьков наблюдаются при потенциале электрода, близком к потенциалу нулевого заряда. При этом краевой угол смачивания имеет максимальное значение (рис. 1-6). Размеры газовых пузырьков зависят от краевого угла смачивания в момент отрыва пузырька от электрода [91 ]1 На размеры газовых пузырьков и газонаполнение может сильно влиять присутствие поверхностно-активных веществ в электролите. [c.32] Выбор электролита в некоторых процессах решается сравнительно легко и однозначно. Так, при получении хлора и каустической соды или едкого кали в качестве электролита применяют водные растворы хлорида натрия или соответственно хлорида калия. И с точки зрения оптимальных условий проведения технологического процесса, и для достижения большей электропроводимости применяют концентрированные растворы Na l или КС1, близкие к насыщению. По условиям протекания технологического процесса требуется высокая степень чистоты электролита (отсутствие примесей Са, Mg и некоторых других). Не применяются никакие специальные добавки к электролиту, хотя имеется ряд предложений по их введению с целью продления срока службы диафрагмы. [c.33] Во многих процессах в ходе проведения электролиза состав электролита изменяется (например, при получении хлоратов, перхлоратов, хлорной кислоты, надсерной кислоты, в производстве перекиси водорода и др.). В этих случаях концентрация исходного электролита уменьшается, а содержание продуктов электролиза в электролите увеличивается. При этом обычно изменяются электропроводимость электролита и условия протекания процесса, выход по току, как правило, снижается. [c.33] Вернуться к основной статье