Графит, графитовые аноды

До настоящего времени графит —один из самых широко используемых в промышленном электролизе электродных материалов. Он удовлетворяет большинству требований, предъявляемых к анодам высокая электропроводность, приближающаяся к металлической, стойкость к химическим воздействиям, стабильность характеристик при анодной поляризации, невысокая стоимость. Основным недостатком графитовых анодов является износ в процессе электролиза. Их расход колеблется от [c.28]

Разработан метод, который позволяет при помощи электролиза регенерировать хлорид железа (II) окислением на аноде Fe +, а на катоде осаждать металлическую медь. Процесс осуществляют в электролизере с диафрагмой. Катодом служит титан, а анодом — графит. При плотности тока - 800—2000 А/м на катоде осаждается губчатая медь, легко снимаемая с катода. Раствор, частично освобожденный от меди, перетекает в анодное пространство, где на графитовом аноде происходит окисление Fe +—е-- -Рез+ как за счет электрохимической реакции, так и за счет адсорбированного хлора. Полное извлечение меди в католите не выгодно, так как это приводит к уменьшению выхода по току. [c.206]

Графитовые аноды с пористостью до 70% предложены (пат. США 3236754) для процессов электрохимического хлорирования алканов при электролизе водных растворов хлоридов. С целью повышения каталитической активности графит пропитывается солями платины. Для выделения кислорода, окисления органических и неорганических соединений предложен анод с очень развитой поверхностью, достигающей 3000 см /см . Электрод изготовляется из карбонизированного углеродистого материала (ткань, войлок), покрытого оксидами титана и рутения. Покрытие наносится пропиткой растворами солей с последующим термическим разложением при 450—500 °С. При плотности тока 40 А/м в щелочном растворе без покрытия анод работает 3—4 мин, с активным покрытием — 100 ч (пат. США 4360417). [c.31]

В пределах температур, при которых проводится хлорный электролиз (70—90°С), углерод по отношению к хлору оказывается вполне стойким. Разрушение угольных и графитовых анодов происходит вследствие окисления выделяющимся совместно с хлором кислородом. При этом графитовый анод частично сгорает (химическое разрушение), а частично осыпается в виде мелких частичек, потерявших связь с телом анода из-за неравномерного его сгорания (механическое разрушение). Общий износ анодов слагается из химического и механического разрушений. Новые аноды изнашиваются преимущественно за счет окисления углерода выделяющимся на аноде кислородом, а по мере разрыхления анода с течением времени начинает все большую роль играть механическое разрушение [38]. Содержание СО2 в отходящем газе прй применении графитированных анодов достигает 1,0—1,5% (при содержании 95—97% I2). Рассмотрение поляризационных кривых для выделения СЬ и О2 на графите показывает, что при малых плотностях тока создаются благоприятные условия для выделения О2 (рис. 163). [c.387]

В настоящее время практически единственным материалом для анодов хлорных ванн является графит. Графитовые аноды в ваннах с ртутным катодом в настоящее время применяются главным образом в форме плит. В старых конструкциях ванн Сольве при- [c.118]

Попытки создания мощных биполярных электролизеров с графитовыми анодами оказались безуспешными из-за трудностей, связанных с изготовлением биполярного элемента сталь — графит. Однако такие электролизеры были сконструированы после разработки окисно-рутениевых электродов. Принципиальная схема биполярного электролизера представлена на рис. У-18. Электролизер состоит из нескольких биполярных элементов, соединенных между собой стальными стяжками. Ток подводится к концевым [c.156]

Основной анодный материал в хлорной промышленности — графит, но его теперь постепенно вытесняют титановые электроды, покрытые оксидами рутения, — так называемые малоизнашивающиеся аноды (МИА). Для увеличения стойкости графитовых анодов их пропитывают различными материалами. После пропитки раствором льняного масла в U к ним предъявляются следующие требования [c.350]

В качестве подкладки для хлорного электрода обычно используют графит или уголь в виде стержней. Их насыщают хлором, который получают отдельно или выделяют непосредственно на электроде при электролизе. Для изготовления хлорных электродов сравнения наиболее подходят угольные стержни, используемые в спектральном анализе. В них просверливают сквозные отверстия, через которые подается хлор. Он поступает из специального электролизера, где выделяется на угольном или графитовом аноде электролизом чистого расплавленного хлорида свинца при 520—550° С. С повышением температуры выход хлора заметным образом понижается из-за окисления на аноде ионов одновалентного свинца, образуемых во все больших количествах на катоде. [c.89]

Условия электролиза. В производстве хлора используются аноды из графита или ОРТА. До 70-ых годов графит служил основным материалом для изготовления анодов. Недостатком графитовых аподов является их значительный износ, составляющий 3,5—6,0 кг/т СЬ при правильной эксплуатации электролизера. Износ графитовых анодов приводит к возрастанию напряжения на электролизере из-за увеличения межэлектродного расстояния, а, следовательно, и расхода электроэнергии, атакже к изменению температурного режима процесса вследствие увеличения количества джоулева тепла. Образование графитового шлама в результате механического износа графитового анода способствует преждевременному выходу из строя фильтрующей диафрагмы. Диоксид углерода, образующийся вследствие химического износа, загрязняет хлор. Графитовые аноды не позволяют проводить электролиз с высокими плотностями тока вследствие возрастания износа. Срок службы графитовых анодов не превышает 12—14 мес. [c.151]

Катодом служит корпус электролизера, на котором выделяется жидкий алюминий (т, пл, 660 С), На графитовом аноде выделяется кислород, который окисляет графит до оксидов углерода. По мере сгорания анода его наращивают. Поскольку жидкий алюминий имеет более высокую плотность, чем расплав, он собирается на дне электролизера, . I [c.490]

Технология изготовления угольных и графитированных анодов описана в литературе 15—7]. Искусственный графит обладает свойствами, которые позволяют применять этот материал для изготовления аподов в ряде электрохимических процессов. Графитовые аноды химически стойки, ингеют хорошую электропроводность и высокую механическую прочность. Материал графитовых электродов в отличие от материала угольных электродов имеет высокую степень чистоты, значительно меньшее содержание золы, обладает кристаллической структурой. Большинство примесей, содержащихся в сырье, применяемом для производства графитовых анодов, улетучиваются в процессе графитации при температуре около 2200 С. Искусственный графит поддается механической обработке, электродам из графита можно придать геометрическую форму, необходимую и пригодную для конструирования анодного блока электролизера. Такие электроды сравнительно дешевы и доступны для использования. [c.82]

При окислении органических соединений на графитовом аноде часто образуются другие продукты, нежели при окислении на платиновом электроде. Тенденция к дальнейшему окислению первично образующихся радикалов до карбениевых ионов на графите проявляется сильнее, чем на платине. Состав продуктов, полученных на графите, стеклоуглероде или других формах углерода, может быть различен [109, 110]. [c.186]

Технология изготовления угольных и графитовых анодов описана в литературе [80—82]. Искусственный графит обладает свойствами, которые делают зтот материал пригодным для использования в качестве анодного материала в ряде электрохимических процессов. Графитовые аноды обладают удовлетворительной химической стойкостью, сравнительно хорошей электропроводностью и высокой [c.58]

В качестве материала для анодов при электролизе НС1 используется графит. Однако графитовые аноды разрушаются во время работы из-за окисления их при разрядке на аноде ионов ОН или других кислородсодержащих анионов. При снижении концентрации НС1 в электролите наблюдается размягчение и набухание графита. После нескольких месяцев работы в электролите, содержащем около 10% НС1, графитовые аноды полностью теряют механическую прочность [20]. При проведении электролиза достаточно концентрированной соляной кислоты в отсутствие окислителей износ графита [c.286]

Подвергают электролизу раствор хлористого натрия в электролизере со стальными катодами и графитовыми анодами. Температура поддерживается около 313 К (при более высоких температурах графит окисляется), а pH — около 6. Получается концентрированный раствор хлората, который при охлаждении кристаллизуется. [c.241]

Предлагали применять в качестве электролита смесь соляной и серной кислот (содержание серной кислоты до 30%) [28, 29]. Электропроводность такого раствора высокая, поэтому напряжение на ячейке снижается, однако при этом уменьшается стойкость графитовых анодов. Поскольку в качестве электродного материала для анода и для катода используется графит, упрош ается конструкция биполярного электрода, что в значительной степени определяет выбор биполярного типа конструкции электролизера. [c.287]

Хлорная реакция является одной из важных в электрохимической технологии, причем до разработки электродов на основе ОРТА графит являлся практически единственным анодным материалом в хлорном производстве [95]. В отечественной хлорной промышленности графит продолжает широко использоваться, и поэтому дальнейшее усовершенствование графитовых анодов имеет важное значение. [c.121]

На графите разряд ионов 0Н протекает более легко вследствие того, что электролиз протекает не только на поверхности, но и в порах, где плотность тока значительно меньше. Углекислота, образовавшаяся при окислении графита кислородом, несколько подкисляет электролит, способствуя химическому окислению хлорноватистокислого натрия. Но это все же не компенсирует потери тока от разряда ионов 0Н . Кислотность электролита при работе с графитовыми анодами поддерживают несколько более высокую, чтобы компенсировать понижение температуры и уменьшить разряд ионов ОН". Высокая анодная плотность тока благоприятствует выходам, но ввиду сильного разрушения графита при высоких плотностях тока ее держат около 500 а м . [c.374]

Недостатком графитовых анодов является их невысокая стойкость. В процессе электролиза графит окисляется до СОг. При этом помимо химического износа наблюдается механический износ анода и осыпание крупинок графита, отделяющихся от электрода. Износ графитовых анодов зависит от условий протекания электролиза и может колебаться в широких пределах от 8—10 до 20—25 кг/т хлората натрия [25—30, 79—82]. [c.43]

Сопоставление результатов электрохимического хлорирования циклогексена на платиновом и графитовом электродах заставляет отдать предпочтение последнему [69]. Выходы моно- и полихлор-замещенных циклогексана составляют 42,2 и 8,5% для платинового анода, 54,4 и 10,9% для графитового при конверсии исходного продукта соответственно 58,8 и 68%. Б ряде случаев графитовым анодам рекомендуется придавать каталитические свойства. С этой целью аноды делают с высокой пористостью (до 70%) и высокой, удельной поверхностью (до 140 м /г). Поры заполняют раствором солей благородных металлов, например платины, и подвергают термической обработке в атмосфере водорода с целью восстановления соли в металл. Таким образом на графит наносится до 3% металла от носителя. В некоторых случаях анод из массы пористого графита делают полым, помещая внутри активированный уголь, пропитанный солями благородных металлов. Хлорируемый продукт, обычно углеводород, подается в электролизер сквозь поры анода [64, 67]. [c.350]

Анодный процесс. Большое влияние на выход по току может оказать анодный процесс. В зависимости от материала электрода и условий электролиза — плотности тока, концентрации хлорид-иона в анолите и pH может меняться выход по току хлора, а также состав анодного газа и доля тока, расходуемого на выделение кислорода. Как уже говорилось выше, в электролизерах с фильтрующей диафрагмой используют графитовые или титановые с электрокаталитическим покрытием аноды. Графитовые аноды готовят из искусственного графита. Для этого из смеси нефтяного кокса, антрацита и каменноугольной смолы сначала спрессовывают аноды нужной формы, обычно в виде прямоугольных плит, обжигают их в печах при 1000—1200°С и затем после пропитки маслопеком проводят графитацию при температурах 2500—2700 °С, переводя уголь в графит. [c.54]

Влияние условий электролиза. Б качестве материала анода рекомендуется использовать платину [144—146, 151—153], графит [144, 146, 148], двуокись свинца [166]. Материал анода влияет не только на выходы продуктов ацетоксилирования, но и на направление анодной реакции. Характерным примером может служить реакция окисления некоторых ахроматических углеводородов и их галогенпроизводных па платиновом и графитовом анодах (табл. 10.9) [160]. [c.379]

Теперь рассмотрим вопрос о распределении плотности тока по внутренней поверхности графитового электрода. Искусственный графит, применяемый для изготовления анодов, представляет собой пористое тело, состоящее из связанных между собой мелких кристаллов углерода. Обычно твердое вещество графита занимает около 65—80% объема, остальные 20—35% приходятся на поры. Так как кристаллы углерода в графите очень мелки (порядка 10 см), то образуемая ими поверхность весьма велика (порядка 1—10 на грамм). Эта внутренняя поверхность графитового анода принимает участие в его работе, однако не вся в одинаковой мере. [c.67]

Эти обстоятельства и были использованы для увеличения срока службы графитовых анодов путем пропитки их пор льняным маслом. Если поры закупорить полностью, например парафином, тогда графит будет сильно разрушаться, как было показано выше. Если же графит пропитать маслом, то при поляризации в электролите оно будет выходить из пор и заменяться электролитом до той глубины пор, пока потенциал в них будет выше +1,4 в эта наружная часть пор будет принимать участие в электролизе, истинная плотность тока на аноде будет еще достаточно низкой в глубине же пор сохранится масло, и эта часть пор не будет участвовать в электролизе. По мере сгорания наружной части анода потенциал в порах будет продвигаться в глубину, что снова повлечет за собой выталкивание капель масла и т. д. Так образуется своеобразный электрокапиллярный автомат . [c.70]

Электроды. Анодным материалом в ртутном методе электролиза является графит. Условия работы графитовых анодов здесь несколько более благоприятны, чем в диафрагменном методе электролиза, в связи с большей концентрацией и кислотностью анолита, более низкой температурой и повышенной плотностью тока. Вследствие этого удельный расход графита при ртутном методе меньше, чем при диафрагменном. Повышенные требования предъявляются к графиту в отношении механической прочности и содержания зольных примесей некоторые примеси, содержащиеся в золе графита (ванадий, хром, молибден), уже в ничтожных концентрациях катализируют выделение водорода на амальгаме частички графита, осыпающиеся с анода на амальгаму, также ускоряют ее разложение, образуя коротко-замкнутые гальванические элементы. [c.90]

Искусственный графит обладает свойствами, которые делают его пригодным для использования в качестве анодного материала в ряде электрохимических процессов. Графитовые аноды имеют достаточную химическую стойкость, сравнительно хорошую электропроводность и высокую механическую прочность. От угольных электродов графит отличается высокой степенью чистоты, значительно меньшим содержанием золы и кристаллической структурой. Большинство примесей улетучивается в процессе графитации при температуре около 2200°С. Искусственный графит хорошо поддается механической обработке, поэтому изделиям из графита можно придать необходимую геометрическую форму, удобную для конструирования анодного блока электролизера. [c.108]

При электролизе с платиновыми анодами из-за большого перенапряжения выделения на них кислорода по сравнению с перенапряжением на графите реакция (8-1) протекает с очень малой относительной скоростью. Вследствие этого в анодном пространстве устанавливается значительно более высокий pH электролита, чем в таких же условиях в электролизере с графитовыми анодами. [c.111]

Если применяется графитовый анод нри электролизе в хлорнощелочной водной среде, то присутствие ванадия в графите недопустимо, так как в этом случае хлор обогащается водородом и в результате может образоваться взрывчатая водородно-хлорная газовая смесь. Самая высокая степень чистоты требуется при производстве графита, применяемого в атомной промышленности, так как некоторые элементы, содержащиеся в графите в крайне низких концентрациях, могут поглощать нейтроны. Кроме того, под влиянием нейтронной радиации в некоторых элементах возникает активационный эффект, способствующий образованию радиоактивных изотопов. [c.256]

Вспймогательные аноды, используемые при наложении тока, обычно представляют собой чугунный лом или графит. Чугунный лом расходуется со скоростью 6,75—9 кг/(А-год) и должен периодически возобновляться. Графитовые аноды расходуются медленнее— не более 0,9 кг/(А-год). Но графит дороже чугунного лома выше и затраты электроэнергии в течение всего периода эксплуатации, поскольку графитовый анод имеет более высокий потенциал и более высокое кислородное перенапряжение по сравнению с потенциалом чугуна и более низким перенапряжением для реакции Fe-i-Fe -j-2e. Графит также более хрупок, чем чугунный лом, поэтому его нужно монтировать с большой осторожностью. Достоинства и недостатки, присущие графиту, относятся также к анодам из сплава железа с 13 % Si и из магнетита, которые применяются для аналогичных целей. [c.223]

Стандартный окислительно-восстановительный потенциал Фмп +/мп +равен +1,58 в, следовательно, конкурирующим анодным процессом может быть окисление Н2О до кислорода. Поэтому процесс нужно вести с анодами из материалов, на которых перенапряжение выделения кислорода велико. Материалы для анода — платина, свинец, покрытый двуокисью, и графит. Платину обычно не применяют из-за ее дороговизны. Свинцовые аноды имеют тот недостаток, что загрязняют двуокись марганца двуокисью сви1ща. Графитовые аноды лишены этого недостатка, но они из-за частичного выделения кислорода постепенно сгорают, так что требуют периодической замены. [c.434]

Для электролизеров с МИА не требуется тщательная очистка рассола от 80 ", так как эти примеси в рассоле не ухудшают стойкость анодов, как это наблюдается для графитовых анодов. Хлор и каустическая сода не загрязняются продуктами окисления анодов и хлорирования органических веществ, применяемых для импрег-нирования графита или содержащихся в материале графитовых анодов. При применении платинотитановых анодов (ПТА) расход платины не превышает 0,5 г/т хлора. ПТА с платиновым покрытием толщиной 3 мкм после 4 лет эксплуатации при плотности тока 1,2— 2,0 кА/м оставались пригодными для дальнейшей работы и не требовали замены. Технико-экономические подсчеты показали, что при существующих ценах на графит, титан и платину себестоимость хлора и каустической соды при переходе на ПТА несколько снижается по сравнению с работой на графитовых анодах. Однако, несмотря на технические преимущества, использование ПТА вследствие дефицитности платины не выходило за пределы нескольких промышленных образцов электролизеров. [c.154]

Разрабатываются также принципиально новые нути ведения процесса электролиза с анодами, погруженными в ртутный катод [143— 145]. Процесс оснойан на том, что при погружении графитового анода в ртуть или амальгаму при определенной плотности тока потери напряжения в контакте графит — ртуть достигают примерно [c.186]

С повышением температуры увеличивается скорость химического образования хлората. Однако при этом снижается [44] стойкость анодных материалов (графит, PbOg и др.). При применении графитовых анодов температуру электролиза не увеличивают более 40 °С. При работе с анодами из PbOg температура может быть повышена до 70-80 С. [c.375]

Равновесный нотеициал разряда па графитовом аноде молекул воды с выделением газообразного кислорода нии е равновесного потенциала выделения хлора, и получение практически чистого хлора при электролизе водных растворов хлоридов щелочных металлов становится возможным вследствие большей, по сравнению с хлором, величины перенапряжения кислорода на графите. То же самое происходит и на других применяемых анодных материалах — платине, окислах рутения или магнетите. [c.84]

Недостатком графитовых анодов является их недостаточная стойкость. В процессе электролиза графит окисляется до СО а- При этом помимо химического износа наблюдается механический износ анода и осыпание крупинок графита. Износ графитовых анодов завиент [c.378]

Аноды. Графитовые аноды изготавливаются из искусственного графита. Вначале готовят смесь нефтяного кокса, антрацита и каменноугольной смолы, прессуют из нее аноды нужной формы и обжигают в печах при 1000—1200° С. После обжига аноды графити-руют при 2500—2700° С, предварительно некоторые сорта пропиг тывают маслопеком. В процессе графитации уголь переходит в графит. [c.57]

Напротив, графит дает выходы по току, равные 95—98%, и аноды из этого материала могут работать непрерывно в течение нескольких лет. Было отмечено, что действие фтора на графитовые аноды катализировалось присутствием следов фтористого водорода. Дальнейшая работа, однако, показала, что малые количества последнего могут быть терпимы без особо больщоро вреда для графита в электролитических ваннах,, ра0Ог тающих при температурах до 250° С Срок жизни анода [c.205]

Значение анодного потенциала на графите — 1,6 В в слабокислых или нейтральных растворах хлоридов является критической величиной, выше которой наступает значительное ускорение коррозионного износа графитового анода, что в свою очередь является технологическим пределом интенсификации электрохимического процесса. Величина плотности тока, при которой достигается критический потенциал анода, зависит от качества применяемых графитовых анодов, состава электролита и других условий. Если используют пропитанные графитовые аноды, критический потенциал достигается при меньшей плотности тока, чем-па непропитанных, так как действующая поверхность пропитанных графитовых анодов меньше непропитанных. По этой причине при электролизе растворов Na l с ртутным катодом, где используются высокие плотности тока, применяют только непропитанные графитовые аноды, у которых критический потенциал достигается при плотности тока не менее 7—8 кА/м . [c.96]

Уменьшение степени извлечения платины за счет ее катодного осаждения и увеличения равновесной концентрации Pt в вытекающем из электролизера растворе хлорной кислоты связано с изменением физико-химических свойств графитового катода при осаждении на нем платины. Лабораторными исследованиями показано [142], что равновесная концентрация Pt в электролите изменяется симба- но с поверхностью осажденной платины на графите. Оба эти показателя быстро возрастают при увеличении количества осажденной платины от 2 до 5 мг/см2 поверхности графитового анода и при дальнейшем росте практически не изменяются. Равновесная концентрация платины в электролите несколько возрастает с увеличением концентрации HGIO4 (от 300 до 600 г/л) и HG1 (от О до 30 г/л). [c.169]

Графитовые аноды, используемые в хлорной промышленности, изготовляются из нефтяного кокса и каменноугольной смолы. На заводе фирмы arborundum Со. в г. Хикман (Кентукки) установлена автоматическая линия для процесса помола и. смешения ингредиентов анодной массы, что значительно повышает однородность анодов. Прокаленный нефтяной кокс раздробляется, просеивается, затем размалывается до порошкообразного состояния. В разжиженную нагреванием каменноугольную смолу подаются порошкообразный кокс, окись железа и металлические опилки (скрап). Анодная масса тщательно перемешивается, а затем формуется в экструдере. Изделия после охлаждения на во- дяной бане до температуры 50° С затвердевают, после чего они, уплот- ненные специальными прокладками для предотвращения искривлений, загружаются в печь, обогреваемую природным газом, и высушиваются в течение 10 дней при температуре 790—815° С. Затем аноды укладывают рядами в электрические печи, засыпают смесью кокса, карбида кремния, песка и шлака и спекают в течение 10 дней при температуре 2800° С. В результате этой операции углеродная масса преобразуется в мягкий графит, избыток каменноугольной смолы испаряется, возрастает электрическая проводимость анодов. Изготовленным анодам путем механической обработки придают нужные размеры и форму. Для увеличения выхода по току графитовые аноды прессуют таким образом, чтобы их поверхность была ребристой и хлор мог быстро отходить от нее [155, 156]. [c.394]

Модифицирование может изменить селективность графита. Так, при окислительной обработке раствором бихромата с последующим погружением в раствор а-декстрина графитовый анод приобретает стереоселективные свойства. На таком модифицированном графите основным продуктом хлорирования анизола становится п-хлоранизол (96%)- Отсутствие о-хлоранизо-ла в продуктах реакции, объясняют тем, что орго-положение анизола входит в так называемый гидрофобный карман, образуемый а-декстрином [30]. [c.33]

Наилучший эффект снижения расхода графита на 20—40 % дает пропитка льняным маслом, однако это вещество дорого. Можно графит пропитывать битумами, минеральными маслами, каменноугольной смолой и т. д., но при этом достигается значительно меньший эффект. Испытывалась пропитка графита полимеризующимися веществами — фенол-формальдегид-ными смолами, метил-метакрилатом и т. д. Механизм их действия заключается в том, что они образуют прочную пленку полимера главным образом в местах контакта отдельных частиц графита и этим предохраняют их от разрушения и выкрашивания. Применение подкисленного питающего рассола также несколько затрудняет выделение кислорода на графитовом аноде и увеличивает его стойкость. [c.70]

Выбор материалов для катода не представляет трудностей, для этих целей удачно используются никель, нержавеющая сталь, химически чистый или содержащий 8% сурьмы свинец, а также графит. Что касается анода, то до сих пор нет достаточно дешевого материала. Применяемые материалы включают свинец и его сплавы, магнетит, закаленную сталь С [01], платинированные тантал и титан, графит. Магнетитовый анод — тяжелый, дорогой и нестабильный. Его применение нежелательно в установках, в которых жидкость, промывающая анод, используется для подкисления фильтрата, поступающего в установку, так как присутствие следов железа в растворе очень вредно для катионитовых меглбран. Для установок, в которых применяется перемена полярности электродов с целью предупреждения образования осадков (см. разд. 6.3), наилучшими являются графитовые электроды. Однако они подвергаются коррозии в воде, содержащей главным образом сульфат-ионы. Их стойкость можно повысить уменьшением пористости, например пропиткой воском и смолами. [c.234]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология