тури, гідродинамічних умов. Мірою швидкості служить щільність струму - кількість переносимих електричних зарядів через одиницю площі поверхні електрода в одиницю часу. Кількість які виникають при електролізі продуктів визначається законами Фарадея [4]. Згідно 1-му закону, маса речовини т, прореагировавшего в процесі електролізу, прямо пропорційна силі струму I і часу електролізу t, тобто кількості пропущеного електрики Q=I * t (передбачається, що I не залежить від t; в іншому випадку маса т пропорційна t1? t2J * dt, де t1 і t2 - моменти включення і виключення струму). Згідно 2-му закону, для різних електродних процесів при однаковій кількості пропущеного електрики Q маси прореагировавших речовин ставляться один до одного так само, як еквіваленти хімічні цих речовин. Обидва закони Фарадея об'єднуються одним рівнянням:
=(1/F) * Q * M/z, (1.2.2.5)
де M - молярна маса речовини, що бере участь в електролізі, z - число елементарних зарядів, відповідне перетворенню однієї молекули цієї речовини, 1/F - коефіцієнт пропорційності, загальний для всіх речовин, F - постійна Фарадея, рівна 96484,56 Кл/моль [5].
Для виділення 1 грам-еквівалента речовини на електроді необхідно кількість електрики, рівне 26,8 А * г. Якщо на кожному з електродів одночасно утворюється кілька продуктів в результаті ряду електрохімічних реакцій, частка струму (у%) , що йде на утворення продукту однією з реакцій, називається виходом даного продукту по струму.
У електродному процесі беруть участь речовини, що вимагають для переносу заряду найменшого електричного потенціалу. Це можуть бути не ті речовини, які обумовлюють перенесення електрики в об'ємі розчину. Наприклад, при електролізі водного розчину NaCl в міграції беруть участь іони Na ??+ і Сl-, проте на твердих катодах іони Na ??+ нерозряджаються, а протікає енергетично більш вигідний процес розряду протоновані молекул води [4]: ??
Н3О + + е-=1/2H2 + Н2О (1.2.2.6)
У промисловості процес електролізу проводиться в спеціальних апаратах - електролізерах.
1.2.3 Пристрій електролізера
Конструкція промислових апаратів для проведення електролітичних процесів визначається характером процесу. У гідрометалургії і гальванотехнике використовують переважно так звані ящикові електролізери, що представляють собою відкриту ємність з електролітом, в якій розміщують чергуються катоди і аноди, з'єднані відповідно з негативним і позитивним полюсами джерела постійного струму. Для виготовлення анодів застосовують графіт, вуглеграфітові матеріали, платину, оксиди заліза, свинцю, нікелю, свинець та його сплави; використовують малоізнашівающіхся титанові аноди з активним покриттям із суміші оксидів рутенію і титану (оксидні рутенієвого-титанові аноди), а також з платини і її сплавів. Для катодів в більшості електролізерів застосовують сталь, в тому числі з різними захисними покриттями з урахуванням агресивності електроліту і продуктів електролізу, температури та інших умов процесу. Деякі електролізери працюють в умовах високого тиску, наприклад: розкладання води ведеться під тиском до 4 МПа. У сучасних електролізерах широко застосовують пластичні маси, скло і склопластики, кераміку.
У багатьох електрохімічних виробництвах потрібно поділ катодного і анодного просторів, яке здійснюють за допомогою діафрагм, проникних для іонів, але утрудняють механічне змішання і дифузію. При цьому досягається розділення рідких і газоподібних продуктів, що утворюються на електродах або в об'ємі розчину, запобігається участь вихідних, проміжних і кінцевих продуктів електролізу в реакціях на електроді протилежного знаку і в приелектродному просторі. У пористих діафрагмах через мікропори переносяться як катіони, так і аніони в кількостях, що відповідають числам переносу. У іонообмінних діафрагмах (мембранах) відбувається перенесення або тільки катіонів, або аніонів, в залежності від природи входять до їх складу йоногенних груп. При синтезі сильних окислювачів використовують зазвичай бездіафрагменних електролізери, але в розчин електроліту додають К2Сr2О7. У процесі електроліз на катоді утворюється пориста хроміт-хроматного плівка, що виконує функції діафрагми. При отриманні хлору використовують катод у вигляді сталевої сітки, на яку наносять шар азбесту, який грає роль діафрагми. У процесі електролізу розсіл подають в анодний камеру, а з анодної камери виводять розчин NaOH.
Електролізер, застосовуваний для отримання магнію, алюмінію, лужних та лужноземельних металів, являє собою футерованную вогнетривким матеріалом ванну, на дні якої знаходиться розплавлений метал, службовець катодом, аноди ж у вигляді блоків розташовують над шаром рідкого металу. У процесах мембранного отримання хлору, в електросинтезі використовують електролізе...
