ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Диафрагмы из "Прикладная электрохимия Издание 3" Диафраг.мы применяют во многих электрохимических процессах, как необходимый элемент конструкции электролизера, с помощью которого осуществляется разделение межэлектродного пространства на анодное и катодное. При этом достигается разделение жидких или газообразных продуктов электролиза, образующихся на электродах или в объеме раствора, предотвращение участия исходных, промежуточных и конечных продуктов электролиза в реакциях на электроде противоположного знака, а также предотвращения участия продуктов электролиза в химических реакциях, протекающих в межэлектродном пространстве, прилегающем к электроду противоположного знака. [c.17] Любая диафрагма должна быть проницаема для ионов, с помощью которых происходит перенос тока через электролит, и непроницаема для исходного вещества и продуктов электролиза. [c.17] Все применяемые диафрагмы можно разделить на две группы— пористые и ионообменные. В пористых диафрагмах перенос ионов осуществляется их миграцией через поры, заполненные раствором электролита в ионообменных мембранах перенос ионов представляет собой эстафетную передачу между диссо-циирующими функциональными группами, входящими в состав полимера, образующего мембрану. [c.17] Пористость диафрагмы может быть различной и колебаться в зависимости от материала диафрагмы и ее назначения в пределах от 0,35 до 0,6. Коэффициент извилистости пор составляет от 1,15 до 1,5. Толщина пористой диафрагмы меняется в довольно широких пределах — от 0,3 до 3,0 мм. [c.17] Коэффициент протекаемости равен количеству раствора (в см ), которое проходит через диафрагму площадью 1 дм и толщиной 1 см за 1 ч при гидростатическом напоре 1 см вод. ст. и вязкости 1 сП. [c.18] Пористые диафрагмы в зависимости от размера пор условно делятся на микропористые с диаметром пор не более 100 мкм и крупнопористые с размерами пор, значительно превыщаюши-ми эту величину. [c.18] Микропористые диафрагмы предназначены для устранения конвективного переноса раствора от электрода одного знака к электроду противоположного знака и предотвращения смещива-ния продуктов электролиза из одного электродного пространства в другое. Однако такие диафрагмы не позволяют предотвратить изменение состава раствора вследствие электропереноса ионов под влиянием электрического поля. [c.18] Микропористые диафрагмы изготавливают прессованием либо волокнистых материалов, либо плотных полимерных материалов с последующим порообразованием. В качестве порообра-зователя используют воду или высококипящие жидкости, водные растворы минеральных солей, некоторые органические вещества, например крахмал. На практике нащли применение асбестовый картон, войлок из синтетических материалов, пористый армированный (винипор) и силикатированный микропористый поливинилхлорид. Для небольших производств могут использоваться керамические диафрагмы. [c.18] Своеобразные требования предъявляются к диафрагме в производстве хлора она должна обеспечивать направленное движение раствора электролита от анода к катоду. Такая фильтрующая диафрагма должна обладать значительной протекае-мостью. [c.18] Наиболее эффективный путь усовершенствования фильтрующей асбестовой диафрагмы заключается в ее модификации, которая состоит в обработке диафрагмы инертным полимером, приводящей к скреплению асбестовых волокон. Образуется так называемая асбополимерная диафрагма, сохраняющая свои размеры в ходе эксплуатации вследствие существенного уменьшения набухаемости. Стабильность размеров модифицированной диафрагмы позволяет снизить межэлектродное расстояние и омическое падение напряжения в электролите и диафрагме примерно на 0,4 В. Модифицированные асбестовые диафрагмы служат значительно дольше обычных асбестовых. Так, например, срок службы модифицированной диафрагмы в электрохимическом производстве хлора и каустической соды составляет примерно 1,5 года. [c.19] Наряду с усовершенствованием асбестовых диафрагм предпринимались попытки применить в производстве хлора микропористые фильтрующие материалы, изготовленные из полимерных веществ. [c.19] Существенное значение имеет армирование фильтрующей микропористой диафрагмы при ее изготовлении. В качестве армирующего материала рекомендуют использовать сетку из полипропилена. По имеющимся данным, микропористые фильтрующие диафрагмы в производстве хлора и каустической соды служат до 2 лет, а расход электроэнергии при их использовании сокращается на 4—6%. [c.19] Ионообменные диафрагмы. Недостатки, свойственные пористым диафрагмам, в значительной степени отсутствуют у ионообменных диафрагм, или мембран. [c.20] Обменная емкость определяется числом функциональных групп, способных к ионному обмену, в единице сухого, (мэкв/г) или набухшего ионита (мэкв/см ). Полная обменная емкость характеризуется максимальной способностью ионита к ионному обмену и соответствует числу функциональных групп. [c.20] Возможен также перенос воды через мембрану (см. рис. 2). Так, вода может проникать через катионитовую мембрану в катодное пространство из анодного вместе с катионами (гидрат-ная вода) и за счет электроосмоса. Перенос воды возрастает с уменьшением в анолите активности катионов, переносимых через мембрану. Таким образом, от селективности мембраны зависит концентрация конечного продукта, его чистота и выход. [c.21] Адсорбция воды и ее перенос через мембрану уменьшаются с увеличением эквивалентной массы и уменьшением обменной емкости. Зависимость адсорбции воды от эквивалентной массы для различных подвижных катионов представлена на рис. 3. [c.21] Ионитовые мембраны бывают трех типов гомогенные, изготовленные из одной ионообменной смолы гетерогенные, получаемые прессованием тонкоизмельченной ионообменной смолы и инертного связующего, и интерполимерные, получаемые смешением ионообменной смолы и связующего, имеющего линейную структуру. Последний тип мембран, изготавливаемых из хорошо растворимых в воде полиэлектролитов и нерастворимых инертных веществ, не получил распространения вследствие дефицитности исходных полиэлектролитов и их вымывания в процессе эксплуатации. [c.21] Гомогенные мембраны получают методом полимеризации или сополимеризации ненасыщенных соединений, одно из которых содержит либо готовые ионогенные группы, либо функциональные группы, которые легко переходят в ионогенные. [c.21] Вернуться к основной статье