Kategori: Novice juruelektrik, Juruelektrik industri
Bilangan pandangan: 37528
Komen pada artikel: 0

Aplikasi praktikal elektrolisis

 

Apabila arus elektrik melalui larutan atau mencairkan elektrolit, elektrod terlarut atau bahan lain yang merupakan produk reaksi sekunder pada elektrod dilepaskan pada elektrod. Proses fizikokimia ini disebut elektrolisis.

Aplikasi praktikal elektrolisis

Intipati elektrolisis

Dalam medan elektrik yang dihasilkan oleh elektrod, ion-ion dalam cecair mengalir datang dalam gerakan yang diperintahkan. Elektrod negatif adalah katod, positif adalah anod.

Ion-ion negatif yang disebut anion (ion-ion kumpulan hidroksil dan sisa-sisa asid) tergesa-gesa ke anod, dan ion-ion positif yang dipanggil kation (hidrogen, logam, ion amonium, dll)

Proses elektrolisis

Proses pengurangan pengoksidaan berlaku di elektrod: pengurangan elektrokimia zarah (atom, molekul, kation) berlaku di katoda, dan pengoksidaan elektrokimia zarah (atom, molekul, anion) berlaku di anod. Reaksi penyisipan dalam elektrolit adalah tindak balas utama, dan tindak balas yang terus menerus pada elektrod dipanggil menengah.


Undang-undang Faraday elektrolisis

Pemisahan tindak balas elektrolisis ke peringkat rendah dan menengah membantu Michael Faraday menubuhkan undang-undang elektrolisis:

  • Undang-undang elektrolisis Faraday pertama: jisim bahan yang didepositkan pada elektrod semasa elektrolisis adalah berkadar terus dengan jumlah tenaga elektrik yang dipindahkan ke elektrod ini. Dengan jumlah elektrik yang dimaksudkan adalah caj elektrik, diukur, sebagai peraturan, dalam pendants.

  • Undang-undang kedua elektrolisis Faraday: untuk jumlah elektrik yang diberikan (caj elektrik), jisim unsur kimia yang disimpan di elektrod adalah sebanding secara langsung dengan massa bersamaan elemen. Jisim sebatian yang sama adalah jisim molar dibahagikan dengan integer, bergantung kepada tindak balas kimia di mana bahan itu terlibat.

Undang-undang Faraday elektrolisis

m adalah jisim bahan yang didepositkan pada elektrod, Q ialah jumlah cas elektrik yang melalui bahan F = 96,485.33 (83) C mol - 1 ialah pemalar Faraday, M adalah jisim molar bahan (Sebagai contoh, jisim molar air H2O = 18 g / mole), z adalah bilangan valence ion suatu bahan (bilangan elektron per ion).

Perhatikan bahawa M / z adalah jisim bersamaan bahan yang dicetuskan. Untuk undang-undang Faraday pertama, M, F dan z adalah pemalar, jadi semakin besar nilai Q, semakin besar nilai m. Untuk undang-undang Faraday kedua, Q, F dan z adalah pemalar, jadi lebih besar nilai M / z (jisim setara), semakin besar nilai m.

Elektrolisis digunakan secara meluas dalam industri dan teknologi. Sebagai contoh, ia adalah elektrolisis yang berfungsi sebagai salah satu kaedah yang paling berkesan untuk pengeluaran industri hidrogen, hidrogen peroksida, mangan dioksida, aluminium, natrium, magnesium, kalsium dan bahan-bahan lain. Elektrolisis digunakan untuk merawat air kumbahan, dalam penyaduran, dalam penyaduran, dan akhirnya dalam sumber semasa kimia. Tetapi perkara pertama yang pertama.


Mendapatkan logam tulen daripada bijih dengan elektrolisis

Terima kasih kepada elektrolisis, banyak logam diekstrak daripada bijih dan tertakluk kepada pemprosesan selanjutnya. Oleh itu, apabila bijih atau bijih diperkaya - ditumpukan - dirawat dengan reagen, logam melewati larutan, dan kemudian, dengan electroextraction, logam diasingkan daripada penyelesaian. Logam tulen dikeluarkan pada masa yang sama di katod. Dengan cara ini menerima zink, tembaga, kadmium.

Logam tertakluk kepada electrorefining untuk menghapuskan kekotoran dan untuk menukar kekotoran terkandung dalam bentuk yang mudah untuk pemprosesan selanjutnya. Logam yang dibersihkan dibuang dalam bentuk plat, dan plat ini digunakan sebagai anoda dalam elektrolisis.

Apabila lulus semasa, logam anod larut, melewati dalam bentuk kation ke dalam larutan, maka kation akan dibuang di katoda dan membentuk endapan logam tulen. Pengotor anod tidak larut - mereka mendakan dengan enapcemar anod, atau masuk ke dalam elektrolit, dari mana ia secara berterusan atau secara berkala dikeluarkan.

Mendapatkan logam tulen daripada bijih dengan elektrolisis

Pertimbangkan sebagai contoh electrorefining tembaga. Komponen utama penyelesaian - tembaga sulfat - garam yang paling biasa dan paling murah dari logam ini. Penyelesaiannya mempunyai kekonduksian elektrik yang rendah. Untuk meningkatkannya, asid sulfurik ditambah kepada elektrolit.

Di samping itu, sejumlah kecil aditif ditambah kepada penyelesaian untuk memudahkan pembentukan mendakan logam padat. Secara umum, tembaga, nikel, plumbum, timah, perak, dan emas dikenakan penapisan elektrolitik.


Rawatan Air Sisa Elektrolisis

Elektrolisis digunakan dalam rawatan air sisa (proses electrocoagulation, electroextraction dan electroflotation). Kaedah pembersihan elektrokimia adalah salah satu yang paling biasa digunakan. Untuk elektrolisis, anod tidak larut (magnetit, oksida plumbum, grafit, mangan, yang didepositkan pada asas titanium), atau larut (aluminium, besi) digunakan.

Kaedah ini digunakan untuk mengasingkan bahan toksik dan bukan organik toksik dari air. Sebagai contoh, paip tembaga dibersihkan berskala dengan larutan asid sulfurik, dan air sisa industri mesti dibersihkan oleh elektrolisis dengan anod yang tidak larut. Tembaga dilepaskan di katod, yang boleh sekali lagi digunakan dalam perusahaan yang sama.

Air buangan alkali disucikan oleh elektrolisis daripada sebatian sianida. Untuk mempercepat pengoksidaan cyanide, meningkatkan kekonduksian elektrik dan menjimatkan tenaga, aditif dalam bentuk natrium klorida digunakan di dalam air.

Elektrolisis dilakukan dengan anoda grafit dan katod keluli. Cyanides dimusnahkan semasa pengoksidaan elektrokimia dan klorin, yang dikeluarkan pada anod. Keberkesanan pembersihan tersebut hampir 100%.

Rawatan Air Sisa Elektrolisis

Selain pembersihan elektrokimia langsung, ia boleh dimasukkan dalam proses elektrolisis pembekuan. Tidak termasuk penambahan garam, elektrolisis dilakukan dengan larutan aluminium atau besi yang larut. Kemudian bukan sahaja bahan pencemar pada anoda dimusnahkan, tetapi anod itu sendiri larut. Sebatian yang disebarkan secara aktif terbentuk yang mencemar (menebal) cemar koloid yang tersebar.

Kaedah ini berkesan dalam merawat air kumbahan daripada lemak, produk minyak, pewarna, minyak, bahan radioaktif, dan sebagainya. Ia dipanggil electrocoagulation.


Electroplating

Electroplating

Electroplating adalah pemendapan electrolytic logam tertentu untuk melindungi produk daripada kakisan dan memberikan mereka rupa estetik yang sesuai (lapisan dibuat dengan kromium, nikel, perak, emas, platinum, dll). Perkara itu dibersihkan, degreased, dan digunakan sebagai katod dalam mandi elektrolitik di mana larutan garam logam yang diperlukan untuk melapisi produk dicurahkan.

Plat plat yang sama digunakan sebagai anod. Sebagai peraturan, sepasang plat anoda digunakan, dan subjek akan dilancarkan di antara mereka.



Electroforming

Electroplating - pemendapan logam di permukaan badan yang berlainan untuk menghasilkan semula bentuknya: acuan untuk bahagian pemutus, patung, klise bercetak, dll.

Electroforming

Pemendapan galvanik logam pada permukaan objek mungkin hanya apabila permukaan atau seluruh objek itu konduktor arus listrik, jadi disarankan untuk menggunakan logam untuk membuat model atau bentuk. Logam fusible adalah paling sesuai untuk tujuan ini: plumbum, timah, solder, aloi Kayu.

Logam-logam ini lembut, mudah diproses dengan alat logam, diukir dengan baik dan dibuang. Selepas membina lapisan galvanik dan penamat, logam acuan disalurkan dari produk siap.

Walau bagaimanapun, peluang terbesar untuk pembuatan model masih diwakili oleh bahan dielektrik. Untuk metallize model sedemikian, adalah perlu untuk memberikan kekonduksian elektrik permukaan mereka. Kejayaan atau kegagalan akhirnya bergantung pada kualiti lapisan konduktif. Lapisan ini boleh digunakan dalam salah satu daripada tiga cara.

Cara yang paling biasa ialah grafitisasi, ia sesuai untuk model plastik dan bahan-bahan lain yang membolehkan pengisaran grafit di permukaan.

Trik seterusnya ialah bronzing, kaedah ini baik untuk model bentuk yang agak rumit, untuk bahan yang berbeza, bagaimanapun, kerana ketebalan lapisan gangsa, pemindahan bahagian-bahagian kecil agak diputarbelitkan.

Dan akhirnya peraksesuai untuk semua keadaan, tetapi amat diperlukan untuk model rapuh dengan bentuk yang sangat kompleks - tumbuhan, serangga, dll.


Sumber semasa kimia

Juga, elektrolisis adalah proses utama kerana sumber arus kimia yang paling maju, seperti bateri dan akumulator, berfungsi. Terdapat dua elektrod yang bersentuhan dengan elektrolit.

Perbezaan potensi ditentukan antara elektrod - daya elektromotif yang bersamaan dengan tenaga bebas reaksi redoks. Lihat di sini untuk maklumat lanjut: Sumber kimia arus elektrik

Lemon bateri (klik pada gambar untuk membesarkan)

Lemon Battery

Tindakan sumber arus kimia adalah berdasarkan kepada proses pemisahan spasial dengan litar luar tertutup: pada anod negatif, ejen pengurangan dioksidakan, elektron bebas yang terbentuk melalui litar luaran ke katod positif, mewujudkan arus pelepasan, di mana mereka mengambil bahagian dalam reaksi pengoksidaan pengoksidaan. Oleh itu, aliran elektron bercas negatif di sepanjang litar luaran bergerak dari anoda ke katod, iaitu, dari elektrod negatif ke yang positif.

Lihat juga di i.electricianexp.com:

  • Sumber semasa kimia: ciri-ciri utama
  • Bateri asid plumbum - peranti dan prinsip operasi, jenis
  • Cara membuat salutan nikel pada permukaan logam
  • Apakah pelepasan diri bateri?
  • Bateri litium ion

  •