ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Теоретические основы способа с противотоком из "Технология электрохимических производств" Наиболее простой способ с противотоком может быть осуществлен по схеме, изображенной на рис. 122. В сосуде 1 помещен колокол 2 с анодом 3. [c.297] Снаружи колокола помещены катоды 4. Сосуд заполняют насыщенным рассолом, который непрерывно подают по трубе 5 и отводят через сифон 6. В коло- 1аОН коле, таким образом, поддерживают постоянное движение рассола от анода к катоду. [c.297] После включения электрического тока щелочь, образующаяся на катоде и имеющая большую плотность, чем рассол, опускается и заполняет нижнюю часть сосуда и колокола. В колоколе устанавливается резкая граница раздела 7 тяжелого католита от более легкого анолита. [c.297] При правильно подобранной скорости противотока граница раздела остается неподвижной и щелочь не проникает к аноду. Используя противоток и большую плотность католита, устраняют проникновение щелочи в анодное пространство и осуществляют разделение католита от анолита без помощи диафрагмы. [c.297] устроенные по этому принципу, называются ваннами с противотоком и колоколом. Однако в этих ваннах необходимо устраивать противоток сверху вниз, т. е. в вертикальных плоскостях, что, как мы увидим ниже, практически не очень удобно. Чаще поэтому способ с противотоком осуществляют движением электролита в горизонтальных плоскостях. Но в этом случае нельзя воспользоваться для разделения католита и анолита различием их плотностей и приходится, во избежание их смешения, устраивать фильтрующие диафрагмы. [c.297] На рис. 123 показано принципиальное устройство ванны с фильтрующей диафрагмой. Корпус ванны катодом 1 разделен на катодное пространство 2 и анодное 3 с анодом 4. К катоду, перфорированному отверстиями 5, вплотную прилегает диафрагма 6, обладающая соответствующей протекаемостью. Рассол заполняет только анодное пространство. Благодаря гидростатическому давлению рассол фильтруется через диафрагму и достигает катода. При прохождении тока на катоде получается щелочь, которая, проходя через перфорацию, стекает на дно катодного простран- ства и непрерывно удаляется из ванны. Здесь нет расслоения электролита, а границей раздела служит диафрагма, Na l соприкасающаяся одной стороной со щелочью, другой с кислым анолитом. [c.298] Эти ванны называются ваннами с вертикальной фильтрующей диафрагмой. Между рассмотренными двумя типами ванн находится промежуточный по принципу действия тип — ванна с горизонтальной фильтрующей диафрагмой, где противоток, как и в бездиа-фрагменных ваннах, идет по вертика ли (следовательно, католит и анолит разделяются расслоением), но дополнительно для этой же цели служит диафрагма, лежащая на горизонтально расположенном перфорированном катоде. Граница раздела лежит близ-ко к верхней поверхности диафрагмы или в верхних ее слоях. [c.298] В ваннах с фильтрующими диафрагмами разделение католита и анолита достигается несколько полнее, так как благодаря диафрагме устраняется влияние тепловой конвекции последняя в бездиафрагменных ваннах заметно сказывается при повышенных температурах электролиза. [c.298] Состав и объем католита. В ваннах с противотоком при по стоянной электрической нагрузке и постоянных скорости противо тока рассола и его концентрации создаются условия электро лиза, при которых состав католита (содержание щелочи и хло ристой соли), состав анолита й выход по току не изменяются, а остаются постоянными. В этом существенное отличие условий электролиза с противотоком от условий электролиза с непо движным электролитом. [c.298] При постоянных условиях электролиза и постоянном выходе по току концентрация хлористой соли в католите Сг зависит только от концентрации щелочи Сг и концентрации исходного рассола Со. [c.299] Формула рассчитана для обычных практических условий, т. е. для выхода по току 90%, температуры электролита 50—80 и концентрации исходного рассола Со, равной 5—5,4 г-э/л. [c.299] Сокращение объема католита тем больше, чем больше концентрация щелочи и меньше концентрация питающего рассола. [c.299] Коэфициент разложения соли и объем питающего рассола. [c.299] Как видим, коэфициент разложения зависит от концентрации щелочи Сг и концентрации исходного рассола Go, так как этой концентрацией, как было указано выше, определяется концентрация хлорис1х й соли в католите, т, е. С. [c.300] Состав анолита. Если бы рассол, поступающий в анодное пространство ванны, не подвергался разложению, т. е. через ванну не пропускался бы электрический ток, то концентрация соли в анодном пространстве была бы равна концентрации питающего рассола Со. Но так как при электролизе часть хлористого натрия разлагается (в стабильных условиях разлагается совершенно определенная часть), то концентрация хлористой соли в анолите не может быть равна Со, а всегда меньше ее на определенную величину. [c.300] Концентрация соли в анолите тем меньше, чем больше коицентрация щелочи при данной силе тока, так как при неизменной силе тока концентрация Сг может повышаться лишь за счет сокращения объема подаваемого рассола, т. е. понижения протекаемости диафрагмы. [c.300] Допустим условно (это не меняет принципиально существа дела) ради упрощения, что концентрация щелочи и кислоты в толще электролита изменяется по линейным законам тогда концентрации щелочи и кислоты в толще электролита выразятся основаниями треугольников abo и edo. По мере хода электролиза вершины треугольников встретятся в точке о и на границе АВ произойдет взаимная нейтрализация кислых и щелочных продуктов. Линия АВ будет таким образом линией нейтрального электролита она фактически будет зоной, тем более узкой, чем спокойней ход электролиза и состояние электролита. По мере дальнейшего хода электролиза концентрация щелочи на катоде будет увеличиваться, в то время как кислотность на аноде будет оставаться постоянной. В силу этого на границу нейтральной зоны АВ в последующие моментьГ будет поступать щелочи больше, чем кислоты, нейтрализация не будет полной и избыток щелочи передвинется ближе к аноду, где будет нейтрализован. Таким образом, при накоплении на катоде щелочи до концентрации а Ь граница нейтрализации передвинется в зону А В. При дальнейшем увеличении концентрации до а Ь зона нейтрализации подвинется к аноду еще ближе — на линию А В . [c.301] что в конечном итоге наступит момент, когда граница нейтрализации передвинется непосредственно к аноду. С этого момента выходы по току хлора и щелочи резко снижаются и продуктами электролиза становятся преимущественно хлорноватистокислая и хлорноватокислая соли. [c.301] Выходы по току в первом и третьем случае будут меньшими, чем во втором, но по различным причинам. Для уяснения этого рассмотрим состояние электролиза в условиях разных режимов (рис. 124). [c.302] Количество щелочи, поступающей на линию А В, наоборот, при противотоке будет убывать, так как из общего количества щелочи т -]- л, поступавшей при неподвижном электролите, противотоком электролита будет уноситься обратно к катоду г г-э. Общее количество поступившей щелочи будет т-]- п — г, причем г будет быстро возрастать с увеличением скорости противотока. В результате зона нейтрализации отодвинется от анода с линии А В, на новую линию, предположим АВ. [c.303] Вернуться к основной статье