ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Электролизеры с одной фильтрующей диафрагмой из "Электролизеры с твёрдым катодом" Задача разделения электродных продуктов при электролизе водных растворов хлоридов щелочных металлов на твердом катоде была радикально решена при установке в электролизерах фильтрующей диафрагмы. [c.40] В настоящее время этот способ разделения продуктов электролиза является практически единственны.м промышленны.м способом. [c.40] Пористая диафрагма, используемая при электролизе с противотоком электролита, должна удовлетворять требованиям, которые отличаются от предъявляемых к диафрагмам в электролизерах с неподвижным электролитом. Проточные диафрагмы также должны обладать достаточной механической прочностью, химической стойкостью в среде продуктов электролиза, малым электрическим сопротивлением и быть доступны и дешевы. [c.40] Следует отметить, что высокая механическая прочность проточных диафрагм, непосредственно прилегающих к катоду или осаждаемых на сетчатом или перфорированном катоде, не имеет решающего значения. Проточные диафрагмы должны сохранять определенную стабильную протекаемость если это невозможно, протекаемость их должна незначительно изменяться в течение достаточно длительного времени работы электролизера. [c.40] Наиболее важные для процесса электролиза свойства асбестовых диафрагм — протекаемость и электрическая проводимость зависят от пористости диафрагмы. Однако пористость недостаточна для характеристики диафрагм, так как одинаково пористые диафрагмы могут и.меть различные протекаемость и удельное электрическое сопротивление в зависимости от размеров и характера пор. В связи с тем, что асбестовые диафрагмы не имеют регулярной структуры, раз.меры их пор колеблются в широких пределах, и потому приходится расс.мат-ривать средние диаметр и длину пор. [c.40] Средняя длина пор I (в см), средний их радиус г (в см) и общее сечение пор д (в см ) могут быть найдены в результате электроос.мотических измерений, определения скорости протекания жидкости через диафрагму и данных об электрическом сопротивлении диафрагмы и раствора, который пропитывает ее. [c.40] Коэффициент протекаемости диафрагмы численно равен количеству жидкости (в см ), прошедшей за 1 ч через диафрагму площадью 1 дм и толщиной 1 см при гидростатическом напоре жидкости, равном 1 см вод. ст., и вязкости жидкости 1 спз. [c.42] Коэффициенты диффузии для хлоридов и гидроокисей щелочных металлов и для НС1 приведены в табл. 9. [c.42] Большое значение имеет равномерная протекаемость диафрагмы по всей ее площади. При неодинаковой плотности диафрагмы протекаемость и скорость движения электролита на разных участках ее поверхности будут различны — на более плотных частях диафрагмы протекаемость будет меньше средней ее величины для всей поверхности. Если скорость движения электролита на како.м-либо участке диафрагмы будет меньше скорости перемещения ионов ОН к аноду, возникнут условия для переноса этих ионов в анодное пространство, что вызовет снижение выхода по току и ускоренное разрушение графитовых анодов вследствие разряда на них ионов ОН . [c.43] Скорость протекания электролита через диафрагму зависит от разности давления жидкости по обе стороны диафрагмы. При горизонтальном расположении диафрагмы давление фильтрации жидкости через нее будет одинаково по всей площади диафрагмы. В электролизерах с вертикальным расположением диафрагмы при незаполненном катодном пространстве давление фильтрации от верха к низу почти линейно возрастает с высотой диафрагмы. Некоторое отклонение от линейной зависимости связано с газонаполнением анолита, неодинаковым по высоте жидкости. В электролизерах с заполненным катодным пространством зависимость давления фильтрации от высоты более сложна. [c.43] Протекаемость жестких диафрагм возрастает в очень широких пределах с увеличением давления фильтрации. Для асбестовых диафрагм наблюдается специфическая зависимость протекаемости от давления фильтрации -Во время работы асбестовой диафрагмы происходят сложные физико-химические процессы ее взаимодействия с электролитом, волокна асбеста набухают, происходит их сжатие и другие деформации под влияниел давления, на диафрагме могут отлагаться твердые частицы графита, соединений магния, кальция, железа, осаждаться продукты хлорирования масла, использованного для пропитки анодов. Эти процессы приводят к изменению свойств диафрагмы в процессе электролиза. [c.43] Протекаемость диафрагмы особенно сильно изменяется в первое время после начала работы электролизера. Так называемое формирование диафрагмы продолжается, в зависимости от условий, от нескольких дней до 1—2 недель, после чего свойства диафрагмы довольно долго сохраняются примерно постоянными. Медленные изменения свойств диафрагмы, обусловленные набуханием волокон, могут происходить в течение длительного времени . [c.43] Специфическая зависимость протекаемости асбестовых диафрагм от давления связана с деформациями волокон асбеста под давлением фильтрации, приводящими к уменьшению пористости диафрагмы и среднего диаметра пор и связанно.му с этим изменению коэффициента протекаемости. Деформация волокон асбестовой диафрагмы под давлением фильтрации имеет в 0СН0ВН0.М неупругий характер. Это подтверждается те.м, что протекаемость диафрагмы в значительной степени зависит от величины максимального давления фильтрации, ранее приложенного к диафраг.ме. В случае упругих деформаций протекаемость диафрагмы целиком определялась бы величиной приложенного к ней в данный момент давления фильтрации и не зависела бы от давлення, ранее испытанного диафрагмой. [c.44] Если волокна асбеста в диафрагме связаны друг с другом (как, например, в асболатексной диафрагме), деформация их затруднена, протекаемость зависит от давления фильтрации в широко.м интервале, давлений, так же как для жестких диафрагм. При изменении плотности тока протекаемость уже сформировавшейся диафрагмы изменяется. Строгой пропорциональности между плотностью тока и протекае.мостью не наблюдается, поэтому с изменением плотности тока изменяется концентрация щелочи в католите. [c.44] Схема изменения давления фильтрации и концентрации щелочи в католите по высоте катода в электролизерах с вертикальной диафрагмой и незаполненным катодным пространством показана на рис. 6, а. При этом для упрощения принято, что вся диафрагма разделена по высоте на две резко отличающиеся зоны зону с линейной зависимостью протекаемости от давления и зону, в которой протекаемость совсем не зависит от давления фильтрации. В действительности зависимость протекаемости от давления более сложна, и переход из одной зоны в другую происходит постепенно, с отклонения.ми от линейного закона. [c.45] К — коэффициент, изменяющийся в зависимости от условий опыта (в среднем 5—б г л см ). [c.46] Накопление в диафрагме больших количеств гидроокисей магния, кальция и других примесей может существенно влиять на ее механические свойства и менять зависимость между про-текаемостью и давлением. В таких условиях диафрагма по свойствам приближается к жестким диафрагмам. Распределение концентрации щелочи по высоте катода при этом может быть весьма неравномерным, что приводит к снижению выхода по току. Однако после промывки такой диафрагмы водой восстанавливаются обычные свойства асбестовой диафрагмы. [c.46] В верхней части диафрагмы ее протекаемость понижена, а концентрация щелочи повышена и скорость фильтрации рассола через диафрагму может быть меньше скорости электролитического переноса ионов ОН . Процесс электролиза на этих частях катодной поверхности может идти с пониженным выходом по току и общий средний выход по току для электролизера в целом также будет понижаться. [c.46] Неравномерная протекаемость диафрагмы по высоте и связанное с этим изменение концентрации щелочи могут быть устранены, если уровень анолита над верхни.м. краем катода поддерживать не менее 300 мм. В таких условиях вся поверхность диафрагмы будет работать под более высоким давлением фильтрации, чем напор, создаваемый 300 мм столба жидкости, т. е. в режиме, при котором протекаемость не зависит от давления. [c.46] Вернуться к основной статье