Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

I. Электролиз

Прикладная электрохимия. Применение электрохимических методов в промышленности.

Лекция 11

X(3), Y(0), V(2,4), Z(1,2,5)

К важным разделам промышленного применения электрохимии в промышленности можно отнести:

Электролиз используют для многих целей.

1. Для получения тяжелых цветных металлов –Cu, Bi, Sb, Sn, Pb, Ni, Co, Cd, Zn и др.

Электролиз расплавленных солей с получением металлов отличается от электролиза водных растворов разнообразием осуществления катодных процессов. К ним относятся:

1) электролиз с получением на катоде жидкого металла (алюминий, магний, натрий, литий);

2) электролиз с применением жидкого катода и образованием катодного сплава с последующей отгонкой получаемого металла (калий, кальций);

3) электролиз с получением твердой фазы на катоде (некоторые тугоплавкие металлы). На аноде, как правило, образуются газообразные продукты.

2. Производство хлора и щелочи относится к числу крупнотоннажных электрохимических производств. Подавляющее количество хлора получают электрохимическим методом – электролизом водных растворов хлорида натрия. Суммарная реакция, протекающая в электролизере, может быть выражена следующим уравнением:

2 NaCl + 2 H 2 OCl 2 + 2 NaOH + H 2­

Одновременно с хлором образуется соответствующее количество едкого натра (каустической соды) и водорода.

Основным потребителем хлора является промышленность органического синтеза.

Аноды для хлорных электролизеров должны обладать высокой химической стойкостью. Этому требованию удовлетворяют диоксид марганца, уголь, графит, платина, окисно-рутениево-титановые аноды (ОРТА). До 70 -годов XX века графит служил основным материалом для изготовления анодов. Недостатком таких анодов является их значительный износ, составляющий 3,5 – 6,0 кг/т хлора, приводящий к возрастанию напряжения на электролизе из-за увеличения межэлектродного расстояния. Диоксид углерода, образующийся вследствие химического износа, загрязняет хлор. Срок службы графитовых анодов не превышает 12 – 14 мес.

В последние годы графитовые аноды вытесняются ОРТА – титановыми анодами, покрытыми слоем оксидов рутения и титана толщиной в несколько микрон. Износ таких анодов составляет 0,1 г/т хлора, что обеспечивает эксплуатацию в течение 4 – 6 лет.

Основным сырьем для производства хлора и каустической соды служит поваренная соль, в небольших масштабах используется также хлорид калия.

3. Получение электролитического диоксида марганца (ЭДМ) для электродов источников тока. Оно основано на анодной электрокристаллизации из растворов солей Mn (II). Аналогичным образом из растворов Pb(II) получают оксид PbO2 для электродов свинцовых аккумуляторов.

Процессы электрокристаллизации являются перспективными при изготовлении микро- и наноструктур, играющими все большую роль в современной электронной технике.

4. Электрохимический способ получения водорода основан на электролитическом разложении воды. На долю электрохимических методов приходится примерно 3% получа­емого в мире водорода.

Чистую воду подвергать электролизу нецелесообразно вследствие ее малой удельной проводимости (4∙10-6См/м для дистиллированной воды и 1∙10-1 См/м – для водопроводной). Электролиз воды ведется с добавками кислоты, щелочи, либо соли для повышения электропроводности электролита и снижения расхода электроэнергии. Электропроводность растворов серной кислоты выше, чем растворов щелочи, однако, в промышленности применяют щелочные растворы, т.к. в них обычные конструкционные материалы являются устойчивыми.

Единственной побочной реакцией при значительно более положительных потенциалах, чем реакция катодного образования водорода является реакция электровосстановления растворенного кислорода

О 2 + 2Н2О + 4→ 4ОН-

Однако ее скорость ограничена малой растворимостью кислорода в щелочных растворах, особенно при больших температурах. Тратится лишь доля процента тока. Поэтому электролизные ванны все работают с очень высокими катодными выходами по току (порядка 97-98% с учетом утечек тока).

Процесс выделения кислорода на аноде сопровождается окислением материала анода с образованием поверхностных окислов типа МеО. Поэтому при длительном электролизе разряд анионов идет не на металле, а на окисленной поверхности. С течением времени перенапряжение выделения кислорода несколько повышается, пока не достигнет через длительный промежуток времени постоянного значения. Поэтому величина анодного потенциала в промышленной, длительно работающей ванне, более положительна, чем та, которую определяют в лабораторных условиях.

5. Э лектроэкстракция. Это катодное выделение металла после того, как он был переведен из руды в раствор, а раствор подвергнут очистке.

6. Электролитическое рафинирование. Этот процесс заключается в анодном растворении загрязненного металла и последуюшем его катодном осаждении.

Рафинирование и электроэкстракцию проводят с жидкими электродами из ртути и амальгам (амальгамная металлургия) и твердых металлов.

К электролитическим способам получения металлов относят также цементацию – восстановление ионов металлов другим, более электроотрицательным металлом. Цементация основана на тех же принципах, что и электрохимическая коррозия при наличии локальных элементов.

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Dim x(5), y(9), v(5,5), z(5,5,5) | II. Существенную роль в промышленности играет также электросинтез
Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-06; Просмотров: 399; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.013 сек.