ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Общие сведения о процессе электролиза из "Электролиз воды" Чистую воду нельзя непосредственно подвергать электролизу, так как ее электропроводность очень мала. Удельная электропроводность водопроводной воды близка к 10 ож сж , очень чистой дистиллированной воды около 4 10 ом см К Поэтому при электролизе применяют водные растворы электролитов — кислот, щелочей, солей. [c.31] Изменяя состав, концентрацию и температуру электролита и подбирая условия, определяющие величину перенапряжения (прежде всего материал электродов), можно изменять протекание электродных процессов в желательном направлении. [c.32] В промышленных процессах электролиза воды в настоящее время применяются только щелочные электролиты — едкое кали и едкий натр. Если в качестве электролитов используются технические щелочи, в их растворах присутствуют примеси ионов СОГ, sol , СГ, SiOl и т. д. Возможно также присутствие в электролите небольших количеств железа и других загрязнений. [c.32] При электролизе в переносе тока принимают участие все находящиеся в электролите ионы. Доля их участия определяется относительной концентрацией и подвижностью ионов. В щелочных электролитах вследствие очень низкой концентрации ионов водорода перенос тока осуществляется почти исключительно ионами или и гидроксилами ОН . [c.34] На катоде разряжаются практически только молекулы воды, на аноде— ионы ОН . При этом на каждую молекулу выделившегося на катоде водорода распадается две молекулы воды с образованием двух ионов ОН . Ионы и Ыа+, участвующие в переносе тока к катоду, так же как СГ, 50Г и Другие аниоиы, участвующие в переносе тока к аноду, на электродах не разряжаются. [c.34] При проведении электролиза в течение длительного времени концентрация ионов или Ыа+ в катодном пространстве возрастает, а в анодном понижается вследствие переноса этих катионов из анодного в катодное пространство. Концентрация щелочи в анодном пространстве должна дополнительно снижаться и в связи с образованием воды при разряде ионов ОН на аноде по реакции (П-10). Благодаря участию ионов СГ, 50Г, С01 и других примесей в переносе тока возле анода в ходе процесса электролиза увеличивается концентрация анионов, присутствующих в электролите, за счет снижения концентрации их в католите. Диффузия через диафрагму, разделяющую анодное и катодное иространства ячейки, приводит к уменьшению разности концентраций этих ионов в анолите и католите. [c.34] В большинстве промышленных электролизеров (ФВ-500, ЭФ, Бамаг , Пехкранца и др.) предусматривается естественная совместная циркуляция анолита и католита для уменьшения разности их концентраций в анодном и катодном пространствах. При этом различие содержания КОН в анолите и католите не превышает 10—20 г/л при общей концентрации едкого к яи 350—400 г/л. [c.35] В связи с тем, что в процессе электролиза воды на обоих электродах выделяются газы, прилегающий к электроду слой электролита интенсивно перемешивается. Поэтому на поверхности анода маловероятно образование локальных зон с сильно пониженной концентрацией КОН и соответственно с повышенной концентрацией ионов СГ, 50Г, СОз , 510з и др. Однако в глубине узких щелей между электродом и прилегающими к нему деталями или под шламом у поверхности электрода возможно значительное изменение концентрации ионов по ранее рассмотренным причинам. Такие концентрационные изменения, по-видимому, вызывают местную интенсивную электрохимическую коррозию некоторых деталей электролизеров. [c.35] Изменение концентрации различных ионов в анолите и католите в ходе процесса электролиза воды может быть использовано для очистки щелочи от загрязняющих ее анионов. Если несколько электролитических ячеек соединить таким образом, чтобы электролит циркулировал через катодное пространство каждой предыдущей ячейки и анодное пространство каждой последующей ячейки, то в катодном пространстве крайней ячейки повысится концентрация щелочи и понизится содержание СГ, СОГ, 50Г и других загрязняющих анионов. При этом в анодном пространстве крайней ячейки накапливаются примеси и снижается концентрация щелочи. [c.35] На одном из заводов около 10 лет работает промышленная установка по очистке растворов щелочи от загрязнений. Очистке подвергается раствор технического КОН (ГОСТ 9285—59) и загрязненный электролит, содержащий большие количества карбонатов и хлоридов. При нагрузке по току 7,5 ка на этой установке получали 1 т/сутки чистого едкого кали (квалификации ч ) в виде раствора концентрацией 400 г/л КОН и около 10 тыс. м 1сутки водорода. [c.35] В современных промышленных электролизерах, работающих при высоких плотностях тока, необходимы специальные меры для перемешивания анолита и католита. В случае нарушения нормального обмена и перемешивания жидкости в электролизере разность концентраций анолита и католита иногда достигает очень большой величины. [c.35] Влияние изменений концентрации на величину концентрационной поляризации будет рассмотрено ниже. [c.35] Как и в других электрохимических процессах, затраты электрической энергии при электролизе воды велики и часто определяют экономику этого процесса. Поэтому вопросам расхода энергии на электролиз и снижению величины напряжения на электролитической ячейке всегда уделяется большое внимание. [c.36] Вернуться к основной статье