1. Čo bolo pozorované v Oerstedovom experimente?
a) Interakcia dvoch paralelných vodičov s prúdom.
b) Interakcia dvoch magnetických ihiel.
c) Otáčanie magnetickej ihly v blízkosti vodiča, keď ním prechádza prúd.
d) Vznik elektrický prúd v cievke, keď je v nej umiestnený magnet.
2. Ako na seba pôsobia dva paralelné vodiče, ak nimi pretekajú prúdy v rovnakom smere?
a) sú priťahovaní. b) Odraziť. c) Sila vzájomného pôsobenia je nulová. d) Neexistuje správna odpoveď.
3. Pri prechode jednosmerného elektrického prúdu cez vodič vzniká okolo neho magnetické pole. Zisťuje sa umiestnením oceľových pilín na hárku papiera alebo otočením magnetickej ihly umiestnenej v blízkosti vodiča.Ako sa môže toto magnetické pole pohybovať v priestore?
a) Prenos oceľových pilín. b) Pohybom magnetu. c) Prenos vodiča prúdom. d) Magnetické pole sa nedá pohnúť.
4. Ako budú umiestnené magnetické ihly umiestnené v bodoch A a B vo vnútri cievky, keď sa otvorí kľúč K?
a) Rovnako severný pól vpravo na obrázku.
b) Rovnaký severný pól vľavo na obrázku.
c) Šípky so severnými pólmi oproti sebe.
d) Šípky s južnými pólmi oproti sebe.
5. Prečo je zariadenie striedavých motorov jednoduchšie ako jednosmerných? Prečo sa vo vozidlách používajú jednosmerné motory?
6. Určte póly elektromagnetu.
7. Znázornite magnetické pole prúdov a určte smer siločiar magnetické pole.
8. Určte smer sily pôsobiacej na vodič s prúdom umiestnený v magnetickom poli.
9. Máte tri položky – „zariadenie“: drevený blok, dva neatraktívne oceľové klince a permanentný magnet.
Tri „čierne skrinky“ obsahujú: magnet, dva klince a drevený blok. Aké nástroje a v akom poradí je lepšie použiť, aby ste zistili, čo je v jednotlivých boxoch?
10. Jednosmerný motor odoberá prúd 2 A zo zdroja s napätím 24 V. Aký je mechanický výkon motora, ak odpor jeho vinutia je 3 ohmy? Aký je jeho K.P.D.?
Určte smer prúdu vo vodiči, ktorého prierez a magnetické pole sú znázornené na obrázku 1.3. Aký smer má prúd vo vodiči, ktorého smer magnetických siločiar je vyznačený šípkami (obr. 3)?
5. V smere magnetických siločiar znázornených na obrázku 5 určte smer kruhového prúdu v prstenci.
Elektromagnetické vlny vznikajú: A. Keď sa elektrické náboje pohybujú konštantnou rýchlosťou. B. So zrýchleným pohybom elB. Okolo stacionárnych nábojov.
G. Okolo pevného vodiča, ktorým prechádza jednosmerný elektrický prúd.
D. Okolo pevnej nabitej kovovej platne
1. Elektrický prúd sa nazýva... A). pohyb elektrónov. B). usporiadaný pohyb nabitých častíc. B). usporiadaný pohyb elektrónov. 2.Na vytvorenie elektrického prúdu vo vodiči je potrebné... A). vytvoriť v ňom elektrické pole. B). vytvárať v ňom elektrické náboje. B). na oddelenie elektrických nábojov v ňom. 3. Aké častice vytvárajú elektrický prúd v kovoch? A). Voľné elektróny. B). kladné ióny. B). záporné ióny. ^ 4. Aké pôsobenie prúdu sa využíva v galvanometroch? A. Tepelné. B. Chemické. B. Magnetické. 5. Prúdová sila v obvode elektrického sporáka je 1,4 A. Aký elektrický náboj prejde prierezom jeho špirály za 20 minút? A). 3200 cl. B). 1680 trieda B). 500 cl. ^ 6. V ktorej schéme (obr. 1) je správne zapojený ampérmeter do obvodu? ALE). 1. B). 2. B). 3. 7. Keď vodičom prejde elektrický náboj rovný 6 C, vykoná sa práca 660 J. Aké je napätie na koncoch tohto vodiča? ALE). 110 V. B). 220 V. V). 330 V. ^ 8. V ktorej schéme (obr. 2) je správne zapojený voltmeter do obvodu? ALE). 1. B). 2. 9. Dve pradienka medený drôt toho istého úseku majú dĺžku 50 a 150 m. Ktorý z nich má väčší odpor a koľkokrát? ALE). Prvý je 3-krát. B). Druhý je 3-krát. ^ 10. Aká je sila prúdu prechádzajúceho niklovým drôtom dlhým 25 cm a prierezom 0,1 mm2, ak je na jeho koncoch napätie 6 V? ALE). 2 A. B). 10 A. B). 6 A
1. V akých jednotkách sa meria sila elektrického prúdu? A. Ohm; B. J; W.W; G. A.2. Aké akcie sa vždy prejavia, keď elektrický prúd prechádza akýmkoľvek médiom?
ALE. Tepelné; B. magnetické; AT. Chemické; G. Svetlo.
4. Určte napätie, pod ktorým je žiarovka, ak sa pri pohybe náboja 10 C vykoná práca 2200 J.
5. Určite odpor sekcie AB v obvode znázornenom na obrázku.
6. Vypočítajte odpor nichrómového drôtu s dĺžkou 150 ma prierezom 0,2 mm2.
7. Medeným vodičom s prierezom 3,5 mm2 a dĺžkou 14,2 m prechádza prúd 2,25 A. Určte napätie na koncoch tohto vodiča.
8. Koľko elektrónov prejde prierezom vodiča za 35 s pri prúdovej sile 16 A v ňom?
9. Určte hmotnosť železného drôtu s plochou prierezu 2 mm2, ktorý sa použije na vytvorenie odporu s odporom 6 ohmov.
Môžu sa použiť elektroaktivované vodné roztoky - katolyty a anolyty poľnohospodárstvo, na zvýšenie produktivity rastlín, v chove zvierat, medicíne, na dezinfekciu vody a na domáce účely. Elektrochemická úprava vody zahŕňa niekoľko elektro chemické procesy spojené s prenosom v konštant elektrické pole elektróny, ióny a iné častice (elektrolýza, elektroforéza, elektroflotácia, elektrokoagulácia), z ktorých hlavnou je elektrolýza vody. Tento článok predstavuje čitateľovi hlavné procesy elektrolýzy vody.
Úvod
Fenomén elektrochemickej aktivácie vody (EAW) je kombináciou elektrochemických a elektrofyzikálnych účinkov na vodu v dvojitej elektrickej vrstve (DEL) elektród (anódy a katódy) pri nerovnovážnom prenose náboja cez DEL elektrónmi a za podmienok intenzívna disperzia v kvapaline vznikajúcich plynných produktov elektrochemických reakcií. V procese ECA existujú štyri hlavné procesy:
- elektrolytický rozklad vody (elektrolýza) v dôsledku redoxných reakcií na elektródach, spôsobený vonkajším konštantným elektrickým poľom;
- elektroforéza - pohyb v elektrickom poli kladne nabitých častíc a iónov ku katóde a záporne nabitých častíc a iónov k anóde;
- elektroflotácia - tvorba plynových vločiek a agregátov pozostávajúcich z jemne rozptýlených bubliniek plynu (vodík na katóde a kyslíka na anóde) a hrubo rozptýlených nečistôt vody;
- elektrokoagulácia - vznik koloidných zhlukov častíc vyzrážanej dispergovanej fázy v dôsledku procesu anodického rozpúšťania kovu a tvorby katiónov kovu Al 3+, Fe 2+, Fe 3+ vplyvom konštantného elektrického poľa. .
V dôsledku úpravy vody jednosmerným elektrickým prúdom pri potenciáloch rovných alebo vyšších ako potenciál rozkladu vody (1,25 V) voda prechádza do metastabilného stavu charakterizovaného abnormálnymi hodnotami elektrónovej aktivity a iných fyzikálno-chemických parametrov (pH, Eh, ORP, elektrická vodivosť). Prechod stáleho elektrického prúdu cez objem vody je sprevádzaný elektrochemickými procesmi, v dôsledku ktorých dochádza k redoxným reakciám vedúcim k deštrukcii (zničeniu) znečistenia vody, koagulácii koloidov, vyvločkovaniu hrubých nečistôt a ich následnej flotácii. .
Fenomén elektrochemickej aktivácie vody je kombináciou elektrochemických a elektrofyzikálnych účinkov na vodu v dvojitej elektrickej vrstve elektród pri nerovnovážnom prenose náboja.
Na zosvetlenie a bielenie sa používa elektrochemická úprava prírodné vody, ich zmäkčovanie, čistenie od ťažkých kovov (Cu, Co, Cd, Pb, Hg), chlóru, fluóru a ich derivátov, na čistenie odpadových vôd s obsahom ropných produktov, organických a organochlórových zlúčenín, farbív, tenzidov, fenolu. Výhodou elektrochemického čistenia vody je, že umožňuje upravovať hodnoty pH pH a redoxný potenciál E h, od ktorých závisí možnosť rôznych chemických procesov vo vode; zvyšuje enzymatickú aktivitu aktivovaného kalu v prevzdušňovacích nádržiach; znižuje odpor a zlepšuje podmienky pre koaguláciu a sedimentáciu organických sedimentov.
V roku 1985 bol EXHAV oficiálne uznaný ako nová trieda fyzikálnych a chemických javov. Nariadenie vlády Ruskej federácie z 15. januára 1998 č. VCh-P1201044 dávalo odporúčania ministerstvám a rezortom na používanie tejto technológie v medicíne, poľnohospodárstve a priemysle.
elektrolýza vody
Hlavnou fázou elektrochemickej úpravy vody je elektrolýza vody. Pri prechode konštantného elektrického prúdu vodou je vstup elektrónov do vody na katóde, ako aj odstraňovanie elektrónov z vody na anóde sprevádzaný radom redoxných reakcií na povrchoch katódy a anóda. V dôsledku toho vznikajú nové látky, mení sa systém medzimolekulových interakcií, zloženie vody vrátane štruktúry vody. Typická inštalácia na elektrochemickú úpravu vody pozostáva z jednotky na úpravu vody 1, elektrolyzéra 2, jednotky na úpravu vody po elektrochemickej úprave 3 (obr. 1).
V niektorých elektrochemických úpravniach vody je zabezpečené predbežné mechanické čistenie vody, ktoré znižuje riziko zanesenia elektrolytického článku hrubými nečistotami s veľkým hydraulický odpor. Blokovať pre mechanické čistenie voda je potrebná, ak je v dôsledku elektrochemickej úpravy voda po elektrokoagulácii nasýtená hrubými nečistotami, napríklad vločkami hydroxidov kovov (Al (OH) 3, Fe (OH) 3, Mg (OH) 2). Hlavným prvkom inštalácie je elektrolyzér, pozostávajúci z jedného alebo viacerých elektrolytických článkov (obr. 2).
Elektrolytický článok je tvorený dvoma elektródami - kladne nabitou anódou a záporne nabitou katódou, pripojenými k rôznym pólom zdroja jednosmerného prúdu. Medzielektródový priestor je naplnený vodou, čo je elektrolyt schopný viesť elektrický prúd. V dôsledku činnosti prístroja dochádza k prenosu elektrických nábojov cez vrstvu vody - elektroforéza, čiže k migrácii polárnych častíc, nosičov náboja - iónov, na elektródy opačného znamienka.
Pri prechode konštantného elektrického prúdu vodou je vstup elektrónov do vody na katóde, ako aj odstraňovanie elektrónov z vody na anóde sprevádzaný radom redoxných reakcií na povrchoch katódy a anóda.
V tomto prípade sa záporne nabité anióny presunú k anóde a kladne nabité katióny sa presunú ku katóde. Na elektródach strácajú nabité ióny svoj náboj, depolarizujú sa a menia sa na produkty rozpadu. Okrem nabitých iónov sa na elektroforéze zúčastňujú polárne častice rôznych disperzií, vrátane hrubých častíc (emulgované častice, plynové bubliny atď.), ale hlavnú úlohu pri prenose elektrochemických nábojov zohrávajú nabité ióny s najvyššou pohyblivosťou. Polárne častice zahŕňajú polárne častice spomedzi vodných nečistôt a molekúl vody, čo sa vysvetľuje ich špeciálnou štruktúrou.
Centrálny atóm kyslíka, ktorý je súčasťou molekuly vody, ktorá má väčšiu elektronegativitu ako atómy vodíka, priťahuje elektróny k sebe, čím dáva molekule asymetriu. Výsledkom je prerozdelenie elektrónovej hustoty: molekula vody je polarizovaná a nadobúda vlastnosti elektrického dipólu s dipólovým momentom 1,85 D (Debye), s kladným a záporným nábojom na póloch (obr. 3).
Produktom elektródových reakcií sú neutralizované vodné nečistoty, plynný vodík a kyslík vznikajúci pri elektrolytickej deštrukcii molekúl vody, katióny kovov (Al 3+, Fe 2+, Fe 3+) v prípade použitia kovových anód vyrobených z hliníka a ocele , molekulárny chlór atď. V tomto prípade sa na katóde generuje plynný vodík a na anóde sa generuje kyslík. Zloženie vody obsahuje určité množstvo hydróniového iónu H 3 O +, ktorý sa depolarizuje na povrchu katódy za vzniku atómového vodíka H:
H30 + + e - → H + H20.
V alkalickom prostredí H 3 O + chýba, ale molekuly vody sú zničené, sprevádzané tvorbou atómového vodíka H - a hydroxidu OH -:
H20 + e - → H + OH -.
Reaktívne vodíkové atómy sú adsorbované na povrchoch katód a po rekombinácii tvoria molekulárny vodík H 2 , ktorý sa z vody uvoľňuje v plynnej forme:
H + H → H2.
Súčasne sa na anódach uvoľňuje atómový kyslík. V kyslom prostredí je tento proces sprevádzaný deštrukciou molekúl vody:
2H20 - 4e - -> 02 + 4H+.
V alkalickom prostredí ióny OH hydroxidu vždy slúžia ako zdroj tvorby kyslíka, pohybujú sa pôsobením elektroforézy na elektródy od katódy k anóde:
4 OH - → 02 + 2 H20 + 4e-.
Normálne redoxné potenciály týchto reakcií sú +1,23 a +0,403 V, ale proces prebieha za podmienok
prepätia. Elektrolytický článok možno považovať za generátor vyššie uvedených produktov, z ktorých niektoré vstupujú do chemickej interakcie medzi sebou a s znečistenie vody v medzielektródovom priestore zabezpečiť dodatočné chemické čistenie vody (elektroflotácia, elektrokoagulácia). Tieto sekundárne procesy neprebiehajú na povrchu elektród, ale v objeme vody. Preto sa na rozdiel od elektródových procesov označujú ako objemové. Sú iniciované zvýšením teploty vody pri elektrolýze a zvýšením pH pri katódovej deštrukcii molekúl vody.
Rozlišujte medzi katódovou a anodickou oxidáciou. Počas katódovej oxidácie molekuly organickej hmoty sorbované na katódach, prijímajú voľné elektróny, obnovujú sa a transformujú sa na zlúčeniny, ktoré nie sú kontaminantmi. V niektorých prípadoch proces obnovy prebieha v jednej fáze:
R + H + + e - → RH, kde R je organická zlúčenina; RH je hydratovaná forma zlúčeniny a nie je kontaminant.
V iných prípadoch prebieha katódová redukcia v dvoch stupňoch: v prvom stupni (I) sa organická molekula premení na anión, v druhom (II) sa anión hydratuje interakciou s protónom vody:
R + e- → R-, (I) R- + H+ → RH. (II)
Rozlišujte medzi katódovou a anodickou oxidáciou. Počas katódovej oxidácie molekuly organických látok, ktoré sú sorbované na katódach, prijímajú voľné elektróny a redukujú sa.
Katódy vyrobené z materiálov vyžadujúcich vysoké prepätie (olovo, kadmium) umožňujú pri vysokej cene elektriny ničiť organické molekuly a vytvárať reaktívne voľné radikály - častice, ktoré majú voľné nepárové elektróny (Cl*, O*, OH* ) na vonkajších dráhach atómov alebo molekúl, NO*2 atď.). Posledná okolnosť dáva voľným radikálom vlastnosť reaktivity, to znamená schopnosť vstúpiť do chemických reakcií s vodnými nečistotami a zničiť ich.
RH → R + H + + e-.
Anodická oxidácia organických zlúčenín často vedie k tvorbe voľných radikálov, ktorých ďalšie premeny určuje ich reaktivita. Procesy anodickej oxidácie sú viacstupňové a prebiehajú pri tvorbe medziproduktov. Anodická oxidácia znižuje chemickú stabilitu organických zlúčenín a uľahčuje ich následnú degradáciu počas objemových procesov.
V objemových oxidačných procesoch zohrávajú osobitnú úlohu produkty elektrolýzy vody - kyslík (O 2), peroxid vodíka (H 2 O 2) a zlúčeniny chlóru obsahujúce kyslík (HClO). V procese elektrolýzy vzniká mimoriadne reaktívna zlúčenina - H 2 O 2, ktorej molekuly vznikajú v dôsledku hydroxylových radikálov (OH *), ktoré sú produktom vybíjania hydroxylových iónov (OH-) na anóde. :
2OH - → 2OH* → H 2 O 2 + 2e -, kde OH* je hydroxylový radikál.
Interakčné reakcie organických látok s oxidačnými činidlami prebiehajú určitý čas, ktorého trvanie závisí od hodnoty redoxného potenciálu prvku a koncentrácie reagujúcich látok. Keď koncentrácia škodliviny klesá a koncentrácia škodliviny klesá, oxidačný proces klesá.
Rýchlosť oxidačného procesu počas elektrochemického spracovania závisí od teploty upravovanej vody a pH. V procese oxidácie organických zlúčenín vznikajú medziprodukty, ktoré sa od pôvodného líšia tak odolnosťou voči ďalším transformáciám, ako aj ukazovateľmi toxicity.
Zdrojom aktívneho chlóru a jeho zlúčenín obsahujúcich kyslík, ktoré vznikajú v elektrolyzéri, sú chloridy v upravovanej vode a chlorid sodný (NaCl), ktorý sa do upravovanej vody zavádza pred elektrolýzou. V dôsledku anodickej oxidácie Cl– aniónov vzniká plynný chlór Cl 2 . V závislosti od pH vody sa buď hydrolyzuje za vzniku kyseliny chlórnej HOCl alebo vytvára chlórnanové ióny ClO - . Rovnováha reakcie závisí od hodnoty pH.
Pri pH = 4-5 je všetok chlór vo forme kyseliny chlórnej (HClO) a pri pH = 7 je polovica chlóru vo forme chlórnanového iónu (OCl -) a polovica vo forme kyseliny chlórnej. (HClO) (obr. 4). Mechanizmus interakcie chlórnanového iónu (ClO -) s oxidovanou látkou popisuje nasledujúca rovnica:
ClO - + A = C + Cl, kde A je oxidovateľná látka; C je oxidačný produkt.
Elektrochemická oxidácia organických zlúčenín chlórnitiónom (ClO -) je sprevádzaná zvýšením redoxného potenciálu Eh, čo poukazuje na prevahu oxidačných procesov. Rast Eh závisí od pomeru koncentrácie aktívneho chlóru v medzielektródovom priestore k obsahu organických nečistôt vo vode. Pri čistení a znižovaní množstva znečistenia sa tento pomer zvyšuje, čo vedie k zvýšeniu Eh, ale potom sa tento ukazovateľ stabilizuje.
Množstvo látky, ktoré reagovalo na elektródach pri prechode jednosmerného elektrického prúdu podľa Faradayovho zákona, je priamo úmerné sile prúdu a dobe spracovania:
G = AI cur τ, (1)
kde A je elektrochemický ekvivalent prvku, g/(A⋅h); I cur - sila prúdu, A; τ je doba spracovania, h. Elektrochemický ekvivalent prvku je určený vzorcom:
A = M / 26,8z , (2)
kde M je atómová hmotnosť prvku, g; z je jeho valencia. Hodnoty elektrochemických ekvivalentov niektorých prvkov sú uvedené v tabuľke. jeden.
Skutočné množstvo látky generované počas elektrolýzy je menšie ako teoretické, vypočítané podľa vzorca (1), pretože časť elektriny sa minie na ohrev vody a elektród. Preto výpočty zohľadňujú súčiniteľ súčasného využitia η< 1, величина которого определяется экспериментально.
Pri elektródových procesoch dochádza k výmene nabitých častíc a iónov medzi elektródou a elektrolytom – vodou. Na to je potrebné v podmienkach ustálenej rovnováhy vytvoriť elektrický potenciál, minimálna hodnotačo závisí od typu redoxnej reakcie a od teploty vody pri 25 °C (tab. 2).
Medzi hlavné parametre elektrolýzy vody patrí sila a hustota prúdu, napätie v elektródovom článku, ako aj rýchlosť a trvanie zotrvania vody medzi elektródami.
Napätia generované v elektródovom článku musia byť dostatočné na vznik redoxných reakcií na elektródach. Hodnota napätia závisí od iónového zloženia vody, prítomnosti nečistôt vo vode, napríklad povrchovo aktívnych látok, hustoty prúdu (jeho sila na jednotku plochy elektródy), materiálu elektródy atď. Úlohou výberu materiálu elektródy je zabezpečiť, aby pri prechode oxidatívno-redukčných reakcií na elektródach bolo požadované napätie udržiavané na minime, pretože to znižuje náklady elektrická energia.
Niektoré redoxné reakcie si konkurujú - prebiehajú súčasne a navzájom sa inhibujú. Ich prietok je možné riadiť zmenou napätia v elektrolytickom článku. Takže normálny potenciál reakcie tvorby molekulárneho kyslíka je +0,401 V alebo +1,23 V; pri zvýšení napätia na +1,36 V (normálny potenciál pre reakciu tvorby molekulového chlóru) sa na anóde bude uvoľňovať iba kyslík a pri ďalšom zvýšení potenciálu sa súčasne uvoľní kyslík aj chlór a chlór. sa uvoľní s nedostatočnou intenzitou. Pri napätí asi 4-5 V sa vývoj kyslíka prakticky zastaví a elektrolytický článok bude generovať iba chlór.
Výpočet hlavných parametrov procesu elektrolýzy vody
Medzi hlavné parametre elektrolýzy vody patrí sila a hustota prúdu, napätie v elektródovom článku, ako aj rýchlosť a trvanie zotrvania vody v medzielektródovom priestore.
Prúdová sila I cur je hodnota určená v závislosti od požadovaného výkonu pre generovaný produkt [A], je určená vzorcom:
Icur=G/A tη , (3)
Tento vzorec sa získa transformáciou vzorca (1) s prihliadnutím na koeficient súčasného využitia η. Prúdová hustota je jej sila vo vzťahu k jednotkovej ploche elektródy [A / m 2], napríklad anódy, je určená z nasledujúceho výrazu:
i en = I cur / F en, (4)
kde F an je plocha anódy, m 2 . Prúdová hustota má najväčší vplyv na proces elektrolýzy: to znamená, že so zvýšením prúdovej hustoty sa elektródové procesy zintenzívňujú a povrch elektród sa zmenšuje, ale zároveň sa napätie v elektrolýze. zvyšuje a v dôsledku toho aj celá energetická náročnosť procesu. Zvýšený nárast prúdovej hustoty zintenzívňuje uvoľňovanie elektrolýznych plynov, čo vedie k bublaniu a rozptylu nerozpustných produktov elektrickej úpravy vody.
S nárastom prúdovej hustoty sa zvyšuje aj pasivácia elektród, ktorá spočíva v blokovaní prichádzajúcich elektrónov povrchovými usadeninami anódy a katódy, čím sa zvyšuje elektrický odpor v elektródových článkoch a inhibujú sa redoxné reakcie prebiehajúce na elektródach.
Anódy sú pasivované v dôsledku vytvárania tenkých oxidových filmov na ich povrchoch, v dôsledku sorpcie kyslíka a iných zložiek na anódach, ktoré zasa pohlcujú častice vodných nečistôt. Na katódach sa tvoria najmä karbonátové usadeniny, najmä pri úprave vody so zvýšenou tvrdosťou. Z týchto dôvodov by mala byť prúdová hustota pri elektrolýze vody nastavená na minimum za podmienok stabilného priebehu potrebných redoxných reakcií v priebehu technologického procesu.
Čas zotrvania vody v medzielektródovom priestore elektrolyzéra je obmedzený časom potrebným na vytvorenie správne množstvo produkty elektrolýzy.
Napätie v elektródovom článku [V] je určené vzorcom:
V i = i en ΔK g / χ R , (5)
kde i an je prúdová hustota, A/m2; D je vzdialenosť medzi elektródami (šírka medzielektródového kanála), m; χ R je elektrická vodivosť vody, 1/(Ohm⋅m); Kg - koeficient plnenia medzielektródového priestoru plynom, zvyčajne sa berie Kg \u003d 1,05-1,2.
Vzorec (5) neberie do úvahy elektrický odpor elektródy vzhľadom na ich nízke hodnoty, ale pri pasivácii sa tieto odpory ukazujú ako významné. Šírka medzielektródového kanála sa predpokladá minimálna (3-20 mm) podľa podmienok nezanášania nečistotami.
Špecifická elektrická vodivosť vody χ R závisí od množstva faktorov, z ktorých najvýznamnejšie sú teplota, pH, iónové zloženie a koncentrácia iónov (obr. 5). So zvyšovaním teploty sa zvyšuje elektrická vodivosť χ R a napätie klesá (obr. 6). Minimálna hodnota elektrickej vodivosti zodpovedá pH = 7. Počas procesu elektrolýzy sa navyše zvyšuje teplota a pH vody. Ak je pH > 7, potom môžeme očakávať pokles mernej elektrickej vodivosti vody χ R , a pri hodnotách pH< 7 удельная электропроводность воды χ R , наоборот, возрастает (рис. 5).
Merná elektrická vodivosť prírodných vôd strednej mineralizácie je 0,001-0,005 1 / (Ohm⋅m), komunálnych odpadových vôd je 10-0,01 1 / (Ohm⋅m) . Počas elektrolýzy by mala byť elektrická vodivosť v rozsahu 0,1-1,0 1 / (Ohm⋅m) . Ak má zdrojová voda nedostatočnú elektrickú vodivosť, treba zvýšiť salinitu (obr. 7). Zvyčajne sa na to používa chlorid sodný (NaCl), ktorého dávky sa stanovujú experimentálne a sú najčastejšie 500-1500 mg / l (8-25 meq / l). Chlorid sodný je pohodlný nielen z hľadiska aplikácie a bezpečnosti (skladovanie, príprava roztoku a pod.), ale v prítomnosti NaCl sa pasivácia elektród spomaľuje. Disociáciou vo vode NaCl nasýti vodu chlórovými aniónmi Cl - a sodnými katiónmi Na +. Ióny chlóru Cl - majú malá veľkosť a prenikanie cez pasivačné usadeniny na povrch anódy tieto usadeniny ničí. V prítomnosti iných aniónov, najmä síranových iónov (SO 2- 4 ), sa znižuje depasivačný účinok chloridových iónov (Cl -). Stabilná prevádzka článku je možná, ak ióny - Cl - tvoria aspoň 30% z celkového počtu aniónov. V dôsledku elektroforézy sa sodné katióny Na + presúvajú na katódy, na ktorých sa vytvárajú hydroxidové ióny OH -, a pri interakcii s nimi vytvárajú hydroxid sodný (NaOH), ktorý rozpúšťa uhličitanové usadeniny na katódach.
Spotreba energie [W] elektrolytického článku je určená nasledujúcim vzťahom:
Spotreba N = η e I cur V e, (6)
kde η e je účinnosť článku, zvyčajne sa berie η e = 0,7-0,8; I cur - sila prúdu, A; Ve - napätie na elektrolyzéri, V.
Čas zotrvania vody v medzielektródovom priestore článku je obmedzený časom potrebným na vytvorenie požadovaného množstva produktov elektrolýzy, ako aj trvaním zodpovedajúcich objemových reakcií a je určený experimentálne.
Rýchlosť pohybu vody v medzielektródovom priestore sa nastavuje s prihliadnutím na podmienky odstraňovania produktov elektrolýzy a iných nečistôt z elektrolyzéra; okrem toho turbulentné miešanie závisí od rýchlosti pohybu vody, čo ovplyvňuje priebeh objemových reakcií. Rovnako ako čas zdržania vody, aj rýchlosť vody sa volí na základe experimentálnych údajov.
Pokračovanie nabudúce.
1. Bakhir V.M., Liakumovič A.G., Kirpichnikov P.A., Spektor L.E., Mamadzhanov U.D. Fyzikálna podstata javov aktivácie látok // Izv. Akadémie vied Uzbeckej SSR. Ser. tech. Nauk., No1/1983.
2. Kulsky L.A. Čistenie vody elektrokoaguláciou / L.A. Kulský, P.P. Strokach, V.A. Slipčenko a ďalší - Kyjev: Budivelnik, 1978.
3. Lipovetsky Ya.M. Elektrochemické metódy čistenia pitných a odpadových vôd / Ya.M. Lipovetsky, Ya.D. Rappoport - M.: TsBNTI z Minzhilkomchozu RSFSR, 1985.
4. Kirpichnikov P.A., Bakhir V.M., Gamer P.U., Dobrenkov G.A., Liakumovič A.G., Fridman B.S., Agadzhanyan S.I. O povahe elektrochemickej aktivácie médií // Dokl. Akadémia vied ZSSR, č. 3/1986, zväzok 286.
5. Bakhir V.M., Zadorozhniy Yu.G. Elektrochemické reaktory RPE. - M.: "Hyperoks", 1991.
6. Jakovlev S.V. Technológia elektrochemickej úpravy vody / S.V. Jakovlev, I.G. Krasnoborodko, V.M. Rogov. — L.: L.O. Stroyizdat, 1987.
7. Bakhir V.M. Moderné technické elektrochemické systémy na dezinfekciu, čistenie a aktiváciu vody. — M.: VNIIIMT, 1999.
8. Bakhir V.M., Zadorozhniy Yu.G., Leonov B.I., Panicheva S.A., Prilutsky V.I. Elektrochemická aktivácia: čistenie a výroba vody prospešné riešenia. — M.: VNIIIMT, 2001.
9. Kulsky L.A. Príručka vlastností, metód rozboru a čistenia vody. 1. časť / L.A. Kulsky, I.T. Goronovský, A.M. Koganovsky a ďalší - Kyjev: Naukova Dumka, 1980.
10. Medrish G.L. Dezinfekcia prírodných a odpadových vôd pomocou elektrolýzy / G.L. Medrish, A.A. Taisheva, D.L. Povodie. — M.: Stroyizdat, 1982.
11. Volovník G.I. Teoretický základúprava vody / G.I. Volovník, L.D. Terechov. Časť 1. - Chabarovsk: Vydavateľstvo Štátnej železničnej univerzity na Ďalekom východe, 2000.
12. Bakhir V.M. elektrochemická aktivácia. Časť 2. - M .: VNIIII med. technológia, 1992.
13. Babtsová N.F., Komarov I.F. Skúsenosti s používaním prístroja STEL na chirurgickom oddelení / II Int. symp. „Elektr. aktivácia“, 1. časť - M., 1999.
14. Leonov B.I., Prilutsky V.I., Bakhir V.M. Fyzikálnochemické aspekty biologického pôsobenia elektrochemicky aktivovanej vody. — M.: VNIIIMT, 1999.
15. Bakhir V.M. Teoretické aspekty elektrochemická aktivácia / II Int. symp. „Elektr. aktivácia“. Časť 1. - M., 1999.
16. Toropkov V.V., Altshul E.B., Toropkova E.V. Toxikologická charakteristika liečiva katolyt / III Int. symp. „Elektr. aktivácia“. - M., 2001.
17. Leonov B.I., Bakhir V.M., Vtorenko V.I. Elektrochemická aktivácia v praktickom lekárstve / II Int. symp. "Elektrochemická aktivácia", časť 1. - M., 1999.
18. Toropkov V.V. Altshul E.B., Peresypkin O.I. Farmakologická účinnosť pôsobenia anolytov AN a ANK na sliznice dutiny ústnej / II Int. symp. „Elektr. aktivácia” // Zborník, správy. a správu Časť 1. - M., 1999.
19. Prilutsky V.I., Bakhir V.M. elektrochemicky aktivovaná voda Kľúčové slová: anomálne vlastnosti, mechanizmus biologického účinku. — M.: VNIIIMT, 1997.
20. Panicheva S.A. Nové technológie na dezinfekciu a sterilizáciu zložitých zdravotníckych pomôcok. — M.: VNIIIMT, 1998.
Elektrolýza je súbor oxidačno-redukčných procesov, ku ktorým dochádza pri prechode jednosmerného elektrického prúdu cez roztok elektrolytu alebo taveninu s elektródami v ňom ponorenými.
Zariadenie, v ktorom prebieha elektrolýza, sa nazýva elektrolyzér.
Elektróda, na ktorej prebiehajú oxidačné procesy, sa nazýva anóda. V elektrolyzéri je kladne nabitý (pripojený na kladný pól externého jednosmerného zdroja).
Elektróda, na ktorej prebiehajú redukčné procesy, sa nazýva katóda. V elektrolyzéri je záporne nabitý (pripojený k zápornému pólu externého jednosmerného zdroja).
Pri privedení napätia sa katióny (kladne nabité častice) pohybujú smerom ku katóde, anióny (záporne nabité častice) sa pohybujú smerom k anóde a tam sa vybíjajú. Na anóde ióny darujú elektróny a tie sa oxidujú. Na katóde ióny prijímajú elektróny, redukujú sa.
Len katióny a anióny elektrolytu nie sú vždy zapojené do elektródových procesov, ale pri elektrolýze vodného roztoku im konkurujú molekuly rozpúšťadla, najmä vody.
Okrem toho účasť vody na elektrochemických procesoch počas elektrolýzy môže viesť k ďalšiemu výsledku. Voľné radikály OH vznikajú ako medziprodukty ( v dôsledku oxidácie hydroxidových iónov na anóde) a H ( v dôsledku redukcie vodíkových iónov na katóde) majú vysokú reaktivitu a silne výrazné oxidačné a redukčné vlastnosti. Na povrchu elektródy sa môžu podieľať na interakcii s látkami rozpustenými vo vode. V takýchto prípadoch sa hovorí o oxidácii v anódovom priestore a redukcii v katódovom priestore.
Vlastnosti toku elektrochemických procesov vo vodných roztokoch sú spôsobené schopnosťou molekúl vody podliehať oxidácii (na anóde) aj redukcii (na katóde).
Anóda (+) pH=0 pH=7 pH=14
2H20 - 4e \u003d 2O + 2H + 4OH - - 4e \u003d 4OH 4OH - - 4e \u003d 4OH
20 \u003d O2 4OH \u003d O2 + 2H20 4OH \u003d O2 + 2H20
2H20 - 4e \u003d 20 + 2H+
Katóda (–) pH=0 pH=7 pH=14
2H+ + 2e = 2H 2H20 + 2e = 2H + 2OH - 2H20 + 2e = 2H + 2OH -
2H \u003d H2 alebo 2H \u003d H2
Rozlišovať primárny a sekundárne elektródové procesy. Primárne sú elektrochemickej povahy, sekundárne sú neelektrochemické. V dôsledku elektrolýzy sa na elektródach (katóda a anóda) uvoľňujú zodpovedajúce produkty redukcie a oxidácie (primárne procesy), ktoré v závislosti od podmienok môžu navzájom reagovať s rozpúšťadlom, materiálom elektródy (rekombinácia atómy) atď. (sekundárne procesy). V niektorých prípadoch nie je možné jednoznačne oddeliť primárne a sekundárne procesy. Vo vyššie uvedenom príklade sa voľné radikály OH (na anóde) a H (na katóde) vytvorili ako výsledok primárnych procesov a oxidácia manganičitých iónov a redukcia kyseliny dusičnej boli sekundárne procesy. Uvažujme ešte o jednom príklade.
V niektorých prípadoch sú vedľajšie reakcie superponované na priebeh hlavných procesov počas elektrolýzy: interakcia medzi produktmi elektrolýzy alebo reakcie produktov s vodou. Aby sa zabránilo sekundárnym reakciám medzi produktmi elektrolýzy, používajú sa diafragmy (priečky medzi anódou a katódou), aby sa zabránilo difúzii určitých iónov. Napríklad vo vyššie uvedenom príklade s elektrolýzou roztoku chloridu sodného, aby sa zabránilo interakcii medzi iónmi chlóru a hydroxidu, je katóda obklopená membránou, ktorá zabraňuje difúzii iónov sodíka a chlóru. V dôsledku toho sa v katódovom priestore koncentruje zásada (NaOH). Preto vo väčšine prípadov treba očakávať mierny rozdiel v zložení produktov počas elektrolýzy rovnakého roztoku s membránou a bez nej.
E dec \u003d E A – E K
Pre každý elektrolyt existuje špecifický minimálna hodnota napätie (z externého zdroja prúdu), ktoré musí byť privedené na elektródy, aby mohla prebiehať elektrolýza. Nazýva sa to expanzné napätie (E decom).
Rozkladné napätie je rozdiel medzi elektródovými potenciálmi anódových a katódových procesov.
E dec \u003d E A – E K
Na katóde sa najskôr redukujú ióny alebo molekuly, ktoré sú súčasťou redoxného systému s najpozitívnejším potenciálom (čo je redukovaná forma v redoxných systémoch s najpozitívnejším potenciálom).
1) Ak je vystavený elektrolýze roztopiť, obsahujúce niekoľko rôznych katiónov kovov, potom je v tomto prípade postupnosť redukcie určená elektródovými potenciálmi kovov za daných podmienok ( v tejto tavenine!). V tomto prípade sú to predovšetkým katióny kovov s veľkú hodnotu elektródový potenciál (od konca série napätí pre danú taveninu).
2) Obnova procesy na katóde vo vodných roztokoch:
Katióny kovov nachádzajúce sa v sérii napätí za vodíkom (so štandardným elektródovým potenciálom väčším ako má vodík): Cu 2+, Hg 2 2+, Ag +, Hg 2+, Pt 2+ ... Pt 4+. Počas elektrolýzy sa na katóde takmer úplne redukujú a uvoľňujú sa vo forme kovu.
· kovové katióny umiestnené na začiatku radu (so štandardným elektródovým potenciálom menším ako má hliník): Li + , Na + , K + ... Al 3+ . Počas elektrolýzy sa neobnovujú, namiesto toho sa obnovujú molekuly vody.
Kovové katióny umiestnené v rade za hliníkom a pred vodíkom (so štandardným elektródovým potenciálom väčším ako hliník, ale menším ako vodík): Mn 2+, Zn 2+, Cr 3+, Fe 2+ ... H Počas elektrolýzy sa tieto katióny redukujú na katóde súčasne s molekulami vody.
3) Ak sa na roztok obsahujúci niekoľko katiónov aplikuje postupne sa zvyšujúce napätie, potom elektrolýza začína vtedy, keď sa dosiahne rozkladný potenciál katiónu s najpozitívnejším potenciálom. Takže pri elektrolýze roztoku obsahujúceho ióny Cu 2+ (Е 0 Cu 2+ / Cu = 0,35 V) a Zn 2+ (Е 0 Zn 2+ / Zn = – 0,76 V) sa najskôr na katóde uvoľní meď. a až po vybití takmer všetkých iónov medi sa začne uvoľňovať zinok.
Zdalo by sa, že podľa hodnôt elektródových potenciálov v vodný roztok bolo by možné vyzrážať iba kovy stojace v sérii napätí po vodíku. Vplyvom vodíkového prepätia sa však z vodných roztokov môže ukladať veľa kovov, ktoré by sa podľa hodnôt ich štandardných potenciálov ukladať nemali (napríklad Zn). Okrem toho charakter média (kyslé, neutrálne, zásadité) ovplyvňuje charakter vybíjaného kovu. Je to spôsobené tým, že - ako je uvedené vyššie, potenciál elektródy závisí od reakcie média.
Výsledkom je tvorba nerozpustnej látky chemická reakcia- je to len jedna z podmienok na získanie koloidného roztoku. Ďalšou nemenej dôležitou podmienkou je nerovnosť východiskových látok použitých pri reakcii. Dôsledkom tejto nerovnosti je obmedzenie rastu veľkosti častíc v koloidných roztokoch, čo by viedlo k vytvoreniu hrubo disperzného systému.
Uvažujme mechanizmus vzniku koloidnej častice na príklade tvorby sólu jodidu strieborného, ktorý sa získa interakciou zriedených roztokov dusičnanu strieborného a jodidu draselného.
AgNO 3 + KI \u003d AgI + KNO 3
Ag + + NO 3 ¯ + K + + I ¯ = AgI ↓ + NO 3 ¯ + K +
Nerozpustné neutrálne molekuly jodidu strieborného tvoria jadro koloidnej častice.
Najprv sa tieto molekuly v neporiadku spájajú, vytvárajú amorfnú, voľnú štruktúru, ktorá sa postupne mení na vysoko usporiadanú kryštalickú štruktúru jadra. V príklade, ktorý uvažujeme, je jadrom kryštál jodidu strieborného, ktorý pozostáva z veľkého počtu (m) molekúl AgI:
m - jadro koloidnej častice
Na povrchu jadra prebieha adsorpčný proces. Podľa Peskov-Fajansovho pravidla sa na povrchu jadier koloidných častíc adsorbujú ióny, ktoré sú súčasťou jadra častice, t.j. adsorbujú sa ióny striebra (Ag +) alebo jódové ióny (I -). Z týchto dvoch typov iónov sa adsorbujú tie, ktoré sú v nadbytku.
Ak sa teda získa koloidný roztok v nadbytku jodidu draselného, potom sa ióny jódu adsorbujú na častice (jadrá), ktoré dotvárajú kryštálovú mriežku jadra, prirodzene a pevne vstupujú do jeho štruktúry. V tomto prípade sa vytvorí adsorpčná vrstva, ktorá dáva jadru záporný náboj:
Ióny adsorbované na povrchu jadra, ktoré mu dodávajú primeraný náboj, sa nazývajú ióny tvoriace potenciál.
Súčasne sú v roztoku aj opačne nabité ióny, nazývajú sa protiióny. V našom prípade ide o draselné ióny (K +), ktoré sú elektrostaticky priťahované k nabitému jadru (hodnota náboja môže dosiahnuť I c). Časť protiiónov K + je silne viazaná elektrickými a adsorpčnými silami a vstupuje do adsorpčnej vrstvy. Jadro s vytvorenou dvojitou adsorpčnou vrstvou iónov sa nazýva granula.
(m . nI - . (n-x) K + ) x - (štruktúra granúl)
Zvyšná časť protiiónov (označme ich číslom „x K +“) tvorí difúznu vrstvu iónov.
Jadro s adsorpčnou a difúznou vrstvou sa nazýva micela. :
(m. nI-. (n-x) K+) x-. x K + (micelárna štruktúra)
Keď konštantný elektrický prúd prechádza cez koloidný roztok, granule a protiióny sa budú pohybovať smerom k opačne nabitým elektródam.
Prítomnosť rovnakého náboja na povrchu častíc sólu je dôležitá. faktor v jeho udržateľnosti. Náboj zabraňuje zlepovaniu a zväčšovaniu častíc. V stabilnom disperznom systéme sú častice udržiavané v suspenzii, t.j. nedochádza k zrážaniu koloidnej látky. Táto vlastnosť sólov sa nazýva kineti chabá stabilita.
Štruktúra miciel sólu jodidu strieborného získaného v nadbytku AgNO 3 je znázornená na obr. 1a, nad KCI - 1b .
Obr.1.5. Štruktúra miciel sólu jodidu strieborného získaného v prebytku:
a) dusičnan strieborný; b) chlorid draselný.
3.4.2 Elektrochemická výroba
Elektrolýza je redoxná reakcia, ku ktorej dochádza pri prechode konštantného elektrického prúdu cez taveninu alebo roztok elektrolytu.
Podstata elektrolýzy je nasledovná: keď elektrický prúd prechádza cez taveninu alebo roztok elektrolytu, kladné ióny elektrolytu (ióny kovu alebo vodíka) sú priťahované ku katóde a záporné ióny (zvyšky kyselín alebo hydroxylové skupiny) sú priťahované ku katóde. anóda. Elektróny privedené na katódu zo zdroja prúdu sú pripojené ku kladným iónom elektrolytu a obnovujú ich. Záporné ióny elektrolytu zároveň odovzdávajú svoje elektróny anóde, z ktorej sa presúvajú do zdroja prúdu. Pri strate elektrónov sa oxidujú na neutrálne atómy alebo skupiny atómov. Redukčný proces teda prebieha na katóde a oxidačný proces na anóde.
A (+): nA n - - ne - → nA p -
K (-): nB n + + ne - → nB p +
Oba procesy tvoria jedinú redoxnú reakciu. Ale na rozdiel od konvenčných redoxných reakcií, elektróny z redukčného činidla do oxidačného činidla neprechádzajú priamo, ale cez elektrický prúd. Katóda, ktorá privádza elektróny, je redukčné činidlo a anóda, ktorá ich odvádza, je oxidačné činidlo.
Hlavnými ukazovateľmi elektrochemickej výroby sú aktuálny výkon, stupeň využitia energie. Koeficient spotreby pre energiu, napätie aplikované na elektrolyzér atď. Väčšina výpočtov je založená na Faradayovom zákone, podľa ktorého je hmotnosť látky uvoľnenej počas elektrolýzy úmerná sile prúdu I, dobe elektrolýzy t a elektrochemickému ekvivalentu tejto látky E E
Hmotnosť látky sa vypočíta podľa vzorca
kde, I - sila prúdu, F - Faradayova konštanta (96500 C)
(g-ekv.) (1.3.2)
Pán - príbuzný molekulová hmotnosť látok
n je náboj iónu (absolútna hodnota), vo forme ktorého sa látka nachádza v roztoku alebo v tavenine (t. j. počet daných alebo prijatých elektrónov).
Prúdový výkon je určený pomerom hmotnosti látky uvoľnenej počas elektrolýzy k hmotnosti látky, ktorá by sa teoreticky mala uvoľniť podľa Faradayovho zákona, a vyjadruje sa v percentách:
(1.3.3)
Hmotnosť m sa zistí podľa vzorca
Výdaj energie je určený rovnicou
kde E teor a E pr sú teoretické a praktické napätie rozkladu počas elektrolýzy, V; η - energetický výdaj,%.
Výdaj energie možno vypočítať aj z množstva vynaloženej energie:
(1.3.6)
kde w teor a w pr - množstvo energie teoreticky potrebné a prakticky vynaložené na získanie jednotky produktu.
(1.3.7)
kde 1000 je konverzný faktor W*h na kW*h;
1*10-6 je číslo používané na prevod gramov na tony.
Teoretická spotreba energie je vo vzťahu
(1.3.8)
kde φ decom je rozkladné napätie.
Príklady riešenia problémov
1. Aké procesy prebiehajú pri elektrolýze taveniny hydroxidu sodného?
Tavenina hydroxidu sodného obsahuje ióny Na + a OH. Oxidované na anóde sa OH ióny v ďalšom štádiu rozkladajú za vzniku vody a kyslíka. Proces možno znázorniť nasledovne:
K(-): 2Na+ + 2e- = 2Na;
A (+): 2OH - 2e - \u003d H20 + O2
Dva atómy kyslíka, ktoré sa navzájom spájajú, tvoria molekulu kyslíka O2. Takže celková rovnica
4NaOH \u003d 4Na + 2H20 + O2
Pri elektrolýze tavenín solí kyslíkatých kyselín sa oxidované ióny kyslých zvyškov okamžite rozkladajú na kyslík a príslušné oxidy.
Elektrolýza prebieha zvláštnym spôsobom vo vodnom roztoku. Faktom je, že samotná voda je elektrolyt, hoci je veľmi slabý. Vodný roztok teda v skutočnosti obsahuje dva elektrolyty - rozpúšťadlo a rozpustenú látku, a teda dva typy kladných a záporných iónov. Ktorý z nich bude prepustený, závisí od množstva podmienok. Spravidla sa môžete riadiť nasledujúcim. Ak sú kladnými iónmi elektrolytu ióny veľmi aktívnych kovov, ako je Na + alebo K -, potom sa pri elektrolýze nevybíjajú ióny týchto kovov, ale vodíkové ióny z vody s uvoľňovaním voľného vodíka a uvoľňovanie hydroxidových iónov, ktoré možno vyjadriť nasledujúcou elektrónovo-iónovou rovnicou:
2H + OH + 2e - \u003d H2 + 2OH
Ak sú záporné ióny elektrolytu kyslé zvyšky kyslíkatých kyselín, potom pri elektrolýze nie sú vybíjané kyslé zvyšky týchto kyselín, ale OH ióny z vody s uvoľňovaním kyslíka, čo možno vyjadriť rovnicou:
4H20 - 4e - \u003d 4H++ 4OH
4OH - 2H20 + 02
Sčítaním oboch rovníc dostaneme:
2H20 - 4e - \u003d 4H++02
2. Určte prúdový výkon (v %), ak 4200 l elektrolytickej alkálie s koncentráciou NaOH 125 kg/m
Podľa rovnice (1.3.4) teoreticky mala byť hmotnosť hydroxidu sodného
prakticky prijaté
Preto sa aktuálny výstup podľa vzorca (1.3.3) bude rovnať
Odpoveď: 94,6% prúdový výstup.
3. Určte skutočnú spotrebu elektrickej energie (v kilowatthodinách) na získanie chlóru o hmotnosti 1 tony a energetický výkon (v %), ak je priemerné napätie na článku 3,35 V, prúdový výkon je 96 %, a elektrochemický ekvivalent chlóru je 1,323 g / A * h.
Pomocou vzorca (1.3.7) určíme skutočnú spotrebu energie
Ak vezmeme prúdovú účinnosť 100%, tak pri teoretickom napätí rozkladu NaCl 2,17V bude teoretická spotreba energie na 1 tonu chlóru
V tomto prípade energetická účinnosť
Odpoveď: energetická účinnosť 62,2 %; 2637 kWh
Úlohy na samostatné riešenie
1. Jedným zo spôsobov priemyselnej výroby vápnika je elektrolýza roztaveného chloridu vápenatého. Aká hmotnosť kovu sa získa, ak je známe, že v dôsledku elektrolýzy sa uvoľnil chlór s objemom 896 l (n.o.)?
2. Pri elektrolýze roztoku chloridu sodného v elektrolýze, ktorá pracovala 24 hodín pri prúde 30 000 A, sa získalo 8,5 m 3 elektrolytickej zásady s koncentráciou NaOH 120 kg / m 3. vypočítajte prúdovú účinnosť ( pre alkálie)
3. Určte silu prúdu potrebnú na výrobu 100% hydroxidu sodného s hmotnosťou 1720 kg za deň v elektrolytickom článku so železnou mačkou pri jeho nepretržitej prevádzke, ak je prúdová účinnosť 96%.
4. Vypočítajte hmotnosť chlóru vyprodukovaného za rok zariadením, ktoré má 5 sérií po 150 elektrolyzérov so železnými katódami na nepretržitú prevádzku počas 350 dní, prúd 34 000 A a prúdový výkon 95 %. Určte výkon alternátora elektrárne, ktorý zabezpečuje potrebu elektrárne na elektrickú energiu pri spodnom sériovom napätí 550 V, ak je účinnosť usmerňovača 95 %.
5. Vypočítajte teoretickú a praktickú spotrebu energie na 1 tonu 100 % NaOH pre elektrolýzu roztoku chloridu sodného s ortuťovou katódou. Teoretické rozkladné napätie je 3,168 V. Určte energetickú účinnosť, ak praktické rozkladné napätie je 4,4 V a prúdová účinnosť je 92,5 %.
6. Aké látky a v akom množstve sa uvoľňujú na uhlíkových elektródach, ak zloženie roztoku je 0,1 mol HgCl 2 a 0,2 mol CuCl 2 a prechádza ním prúd 10 A po dobu 1 hodiny?
7. Pri prechode elektrického prúdu cez zriedený roztok kyseliny sírovej počas 10 minút sa pri 18C a tlaku uvoľnilo 100 ml vodíka.
755 mmHg čl. Vypočítajte silu prúdu.
8. Pri elektrolytickej výrobe horčíka môže roztavený chlorid horečnatý slúžiť ako elektrolyt. Vypočítajte prúdový výkon, ak by sa v kúpeli pracujúcom pri prúde 40 000 A počas 5 hodín uvoľnilo 72,6 kg horčíka.
9. Určte množstvo elektriny potrebnej na uvoľnenie 1 m 3 vodíka a 0,5 m 3 kyslíka, získané elektrolýzou vody. Teoretické napätie vody je 1,23 V a skutočné napätie ho prevyšuje 1,5 - 2 krát. Vypočítajte skutočnú spotrebu elektrickej energie.
10. Pri elektrolýze roztoku obsahujúceho 2,895 g zmesi FeCl 2 a FeCl 3 sa na katóde uvoľnilo 1,12 g kovu. Vypočítajte hmotnostný zlomok každá zo zložiek počiatočnej zmesi, ak sa elektrolýza uskutočnila až do úplného vyzrážania železa.
Princíp aproximácie a termodynamickej reverzibility na extrakčnú destiláciu na jednej strane a na identifikáciu oblastí optimality schém extrakčnej destilácie na strane druhej. Zadanie problému Cieľom tejto práce je vyvinúť technológiu separácie azeotropnej zmesi cyklohexán - benzén - etylbenzén metódou extrakčnej destilácie, ktorá má minimálnu energetickú náročnosť. pre...
A didaktické základy organizácie vzdelávania umožňujú ľahšie vysvetliť látku študovanú na hodinách fyziky pri štúdiu témy „Základy elektrodynamiky“. Analýza rôzne technológie umožnilo vypracovať autorskú technológiu na rozvíjanie zamerania študentov na dialogickú komunikáciu v skupinovej forme vzdelávania. Z toho, ako správne bude proces učenia postavený pri použití ...
Skupiny - formou krátkej správy o vykonanej práci (ukážka obrázkov, tabuliek). Nasleduje diskusia o prejavoch; učiteľ nad pracovnou úlohou premýšľa s kolegami. 1.1 Interdisciplinárne súvislosti pri riešení výpočtových úloh Študenti študujú matematiku stredná škola začať o 7 rokov skôr ako štúdium chémie. Počas tohto obdobia štúdia získajú významný objem ...
