Bildandet av ett olösligt ämne som ett resultat av en kemisk reaktion är bara ett av villkoren för att få en kolloidal lösning. Andra inte mindre viktigt tillståndär ojämlikheten mellan utgångsämnena som tas med i reaktionen. Konsekvensen av denna ojämlikhet är begränsningen av tillväxten av storleken på partiklar i kolloidala lösningar, vilket skulle leda till bildandet av ett grovt dispergerat system.
Låt oss överväga mekanismen för bildandet av en kolloidal partikel med hjälp av exemplet på bildandet av en silverjodidsol, som erhålls genom interaktionen av utspädda lösningar av silvernitrat och kaliumjodid.
AgNO 3 + KI \u003d AGI + KNO 3
Ag + + NO 3 ¯ + K + + I ¯ = AgI ↓ + NO 3 ¯ + K +
Olösliga neutrala molekyler av silverjodid bildar kärnan i en kolloidal partikel.
Till en början kombineras dessa molekyler i oordning och bildar en amorf, lös struktur, som gradvis förvandlas till en högordnad kristallin struktur i kärnan. I exemplet vi överväger är kärnan en silverjodidkristall, bestående av ett stort antal (m) AgI-molekyler:
m - kärnan i den kolloidala partikeln
En adsorptionsprocess äger rum på ytan av kärnan. Enligt Peskov-Faience regeln, på ytan av kärnorna kolloidala partiklar joner som är en del av partikelkärnan adsorberas; silverjoner (Ag +) eller jodjoner (I -) adsorberas. Av dessa två typer av joner adsorberas de som är i överskott.
Så om en kolloidal lösning erhålls i ett överskott av kaliumjodid, kommer jodjoner att adsorberas på partiklar (kärnor), som kompletterar kärnans kristallgitter, naturligt och bestämt in i dess struktur. I det här fallet bildas ett adsorptionsskikt, vilket ger kärnan en negativ laddning:
Joner som adsorberas på ytan av kärnan, vilket ger den en lämplig laddning, kallas potentialbildande joner.
Samtidigt är också motsatt laddade joner i lösning, kallas de motjoner. I vårt fall är det kaliumjoner (K +), som attraheras elektrostatiskt till den laddade kärnan (laddningsvärdet kan nå I c). En del av K+-motjonerna är starkt bundna av elektriska krafter och adsorptionskrafter och går in i adsorptionsskiktet. En kärna med ett dubbelt adsorptionsskikt av joner bildat på den kallas en granul.
(m . nI - . (n-x) K + ) x - (granulstruktur)
Den återstående delen av motjonerna (låt oss beteckna dem med siffran "x K +") bildar ett diffust lager av joner.
Kärnan med adsorptions- och diffusionsskikt kallas en micell. :
(m. nI-. (n-x) K+) x-. x K+ (micellstruktur)
När man passerar en konstant elektrisk ström genom den kolloidala lösningen kommer granulerna och motjonerna att röra sig mot de motsatt laddade elektroderna.
Närvaron av samma laddning på ytan av solpartiklar är viktig. faktor i dess hållbarhet. Laddningen förhindrar vidhäftning och förstoring av partiklar. I ett stabilt dispergerat system hålls partiklar i suspension, d.v.s. ingen utfällning av det kolloidala ämnet sker. Denna egenskap hos sol kallas kineti ojämn stabilitet.
Strukturen av miceller av silverjodidsolen erhållen i överskott av AgNO3 visas i fig. 3. 1a, utöver KCI - 1b .
Fig.1.5. Strukturen hos miceller av silverjodidsol som erhålls i överskott:
a) silvernitrat; b) kaliumklorid.
När en elektrisk likström passerar genom elektrolyten, kemiska reaktioner. Denna process kallas elektrolys, vilket innebär nedbrytning (av ämnen) med hjälp av elektricitet.
I sek. 8.1, indikerades det att en elektrolyt är en sådan vätska som, när en elektrisk ström passerar genom den, genomgår en kemisk reaktion. Elektrolyten kan vara ett smält salt, såsom bly(H)bromidsmälta, eller vattenlösning vilken syra, bas eller salt som helst.
Elektrisk ström tillförs elektrolyten med hjälp av elektroder - trådledare, metallstavar eller plattor som får elektrisk kontakt med elektrolyten. Den negativt laddade elektroden är katoden och den positiva elektroden är anoden. Elektroder som inte går in i kemiska reaktioner när de kommer i kontakt med elektrolyter och när en elektrisk ström passerar genom dem kallas inerta elektroder. Inerta elektroder inkluderar grafit och platina.
JONISK TEORI OM ELEKTROLYS
Enligt denna teori utförs passagen av en elektrisk likström genom elektrolyten med hjälp av joner. Vid elektroderna överförs elektroner till eller från joner. Därför kan de processer som sker på elektroderna betraktas som reducerande eller oxiderande halvreaktioner. Således är elektrolys en redoxprocess.
En oxidativ halvreaktion äger alltid rum vid anoden. I denna reaktion förlorar anjoner elektroner och urladdas och förvandlas till neutrala partiklar. Därför fungerar anoden som en sänka för elektroner från anjoner.
En reduktionshalvreaktion sker alltid vid katoden. Här förvärvar katjoner elektroner och urladdningar och förvandlas till neutrala partiklar. Därför fungerar katoden som en elektronkälla för katjoner.
Elektrolysen av smält bly(H)bromid består av två halvreaktioner:
1) bromidjoner släpps ut vid anoden. (Ekvationen för denna halvreaktion har
2Вg-(l.) \u003d Vg2 (g.) + 2e-
Denna halvreaktion är en oxidation.)
2) blyjoner urladdas vid katoden. (Ekvationen för denna halvreaktion är:
Pb2+(fast) + 2e- = Pb(l.)
Denna halvreaktion är en minskning.)
Det bör noteras att reaktionerna som sker vid anoden och katoden i varje särskilt system är förutbestämda av polariteten hos strömkällan i den yttre elektrisk krets. Den negativa polen på en extern strömkälla (batteri) förser elektroner till en av elektroderna i elektrolyscellen. Detta orsakar en negativ laddning av denna elektrod. Det blir katoden. Eftersom denna elektrod är negativt laddad orsakar den i sin tur en elektrodreaktion där elektroner förbrukas. Sålunda utförs återvinningsprocessen på denna elektrod. Vid den andra elektroden strömmar elektroner från den elektrolytiska cellen tillbaka in i den externa kretsen, vilket gör denna elektrod till den positiva elektroden. Så denna elektrod spelar rollen som anoden. På grund av dess positiva laddning sker en reaktion på den, som åtföljs av frisättning av elektroner, d.v.s. oxidation.
En schematisk representation av hela elektrolysprocessen visas i fig. 10.6.
Elektroaktiverade vattenlösningar - katolyter och anolyter kan användas i lantbruk, för att öka växtproduktiviteten, inom djurhållning, medicin, för vattendesinfektion och för hushållsändamål. Elektrokemisk vattenbehandling inkluderar flera elektro kemiska processer associerad med överföringen av elektroner, joner och andra partiklar i ett konstant elektriskt fält (elektrolys, elektrofores, elektroflotation, elektrokoagulering), vars huvudsakliga är elektrolys av vatten. Denna artikel introducerar läsaren till de grundläggande processerna bakom elektrolysen av vatten.
Introduktion
Fenomenet elektrokemisk aktivering av vatten (EAW) är en kombination av elektrokemiska och elektrofysiska effekter på vatten i ett dubbelt elektriskt lager (DEL) av elektroder (anod och katod) under icke-jämviktsladdningsöverföring genom DEL av elektroner och under förhållanden av intensiv dispersion i vätskan av det resulterande gasformiga produkter elektrokemiska reaktioner. Det finns fyra huvudprocesser i ECA-processen:
- elektrolytisk nedbrytning av vatten (elektrolys) på grund av redoxreaktioner på elektroderna, orsakad av ett externt konstant elektriskt fält;
- elektrofores - rörelsen i ett elektriskt fält av positivt laddade partiklar och joner till katoden, och negativt laddade partiklar och joner till anoden;
- elektroflotation - bildandet av gasflockar och aggregat bestående av finfördelade gasbubblor (väte vid katoden och syre vid anoden) och grovt dispergerade vattenföroreningar;
- elektrokoagulering - bildandet av kolloidala aggregat av partiklar från den utfällda dispergerade fasen på grund av processen för anodupplösning av metallen och bildandet av metallkatjoner Al 3+ , Fe 2+ , Fe 3+ under inverkan av ett konstant elektriskt fält .
Som ett resultat av vattenbehandling med likström, vid potentialer lika med eller överstigande vattensönderdelningspotentialen (1,25 V), övergår vattnet till ett metastabilt tillstånd, kännetecknat av onormala värden för elektronaktivitet och andra fysikalisk-kemiska parametrar (pH) , Eh, ORP, elektrisk konduktivitet). Passagen av en elektrisk likström genom vattenvolymen åtföljs av elektrokemiska processer, som ett resultat av vilka redoxreaktioner uppstår, vilket leder till förstörelse (förstörelse) av vattenföroreningar, koagulering av kolloider, flockning av grova föroreningar och deras efterföljande flotation.
Fenomenet med elektrokemisk aktivering av vatten är en kombination av elektrokemiska och elektrofysiska effekter på vatten i ett dubbelt elektriskt lager av elektroder under icke-jämviktsladdningsöverföring.
Elektrokemisk behandling används för klarning och missfärgning av naturligt vatten, deras uppmjukning, rening från tungmetaller(Cu, Co, Cd, Pb, Hg), klor, fluor och deras derivat, för rengöring Avloppsvatten innehållande petroleumprodukter, organiska och organiska klorföreningar, färgämnen, syntetiska ytaktiva ämnen, fenol. Fördelarna med elektrokemisk vattenrening är att den låter dig justera värdena för pH-värdet och redoxpotentialen Eh, vilket bestämmer möjligheten till olika kemiska processer i vatten; ökar den enzymatiska aktiviteten hos aktiverat slam i luftningstankar; minskar resistivitet och förbättrar förutsättningarna för koagulering och sedimentering av organiska sediment.
1985 erkändes EXHAV officiellt som en ny klass av fysikaliska och kemiska fenomen. Order från Ryska federationens regering av den 15 januari 1998 nr VCH-P1201044, rekommendationer gavs till ministerier och departement att använda denna teknik inom medicin, jordbruk, industri.
vattenelektrolys
Huvudsteget av elektrokemisk vattenbehandling är vattenelektrolys. När en konstant elektrisk ström passerar genom vatten, åtföljs elektronernas inträde i vattnet vid katoden, liksom avlägsnandet av elektroner från vattnet vid anoden, av en serie redoxreaktioner på katodens ytor och anod. Som ett resultat bildas nya ämnen, systemet med intermolekylära interaktioner förändras, vattnets sammansättning, inklusive vattnets struktur. En typisk installation för elektrokemisk vattenbehandling består av en vattenbehandlingsenhet 1, en elektrolysator 2 och en vattenbehandlingsenhet 3 efter elektrokemisk behandling (fig. 1).
I vissa elektrokemiska vattenreningsverk tillhandahålls en preliminär mekanisk vattenrening, vilket minskar risken för igensättning av elektrolyscellen med grova föroreningar med stor hydrauliskt motstånd. Ett block för mekanisk vattenrening är nödvändigt om vattnet, som ett resultat av elektrokemisk behandling, är mättat med grova föroreningar, till exempel flingor av metallhydroxider (Al (OH) 3, Fe (OH) 3, Mg (OH) 2) efter elektrokoagulering. Huvudelementet i installationen är en elektrolysator, bestående av en eller flera elektrolysceller (fig. 2).
Elektrolyscellen är bildad av två elektroder - en positivt laddad anod och en negativt laddad katod, anslutna till olika poler i källan. likström. Mellanelektrodutrymmet är fyllt med vatten, som är en elektrolyt som kan leda elektrisk ström. Som ett resultat av driften av enheten sker en överföring elektriska laddningar genom ett lager av vatten - elektrofores, det vill säga migration av polära partiklar, laddningsbärare - joner, till elektroder av motsatt tecken.
När en konstant elektrisk ström passerar genom vatten, åtföljs elektronernas inträde i vattnet vid katoden, liksom avlägsnandet av elektroner från vattnet vid anoden, av en serie redoxreaktioner på katodens ytor och anod.
I detta fall rör sig negativt laddade anjoner till anoden och positivt laddade katjoner till katoden. Vid elektroderna förlorar laddade joner sin laddning, depolariseras och förvandlas till sönderfallsprodukter. Förutom laddade joner deltar polära partiklar av olika dispersitet i elektrofores, inklusive grova partiklar (emulgerade partiklar, gasbubblor, etc.), men ledande roll laddade joner med den högsta rörligheten spelar vid överföringen av elektrokemiska laddningar. Polära partiklar inkluderar polära partiklar från vattenföroreningar och vattenmolekyler, vilket förklaras av deras speciella struktur.
Den centrala syreatomen, som är en del av vattenmolekylen, som har en större elektronegativitet än väteatomer, drar elektroner mot sig, vilket ger molekylen asymmetri. Som ett resultat omfördelas elektrontätheten: vattenmolekylen polariseras och tar på sig egenskaperna hos en elektrisk dipol med ett dipolmoment på 1,85 D (Debye), med positiva och negativa laddningar vid polerna (fig. 3).
Produkterna från elektrodreaktioner är neutraliserade vattenhaltiga föroreningar, gasformigt väte och syre som bildas under elektrolytisk destruktion av vattenmolekyler, metallkatjoner (Al 3+, Fe 2+, Fe 3+) vid användning av metallanoder gjorda av aluminium och stål molekylärt klor, etc. I detta fall genereras gasformigt väte vid katoden och syre genereras vid anoden. Sammansättningen av vatten innehåller en viss mängd hydroniumjon H 3 O +, som depolariseras på katodytan med bildandet av atomärt väte H:
H3O + + e - → H + H2O.
I en alkalisk miljö är H 3 O + frånvarande, men vattenmolekyler förstörs, åtföljd av bildandet av atomärt väte H - och hydroxid OH -:
H2O + e - → H + OH-.
Reaktiva väteatomer adsorberas på katodernas ytor och bildar efter rekombination molekylärt väte H 2 , som frigörs från vatten i gasform:
H + H → H 2.
Samtidigt frigörs atomärt syre vid anoderna. PÅ sur miljö Denna process åtföljs av förstörelsen av vattenmolekyler:
2H2O-4e-→ O2 + 4H+.
I en alkalisk miljö tjänar OH-hydroxidjoner alltid som en källa för syrebildning och rör sig under inverkan av elektrofores på elektroderna, från katoden till anoden:
4 OH - → O2 + 2 H2O + 4 e-.
De normala redoxpotentialerna för dessa reaktioner är +1,23 respektive +0,403 V, men processen fortskrider under förhållanden av några
överspänning. Elektrolyscellen kan betraktas som en generator av ovanstående produkter, av vilka några inträder kemisk interaktion sinsemellan och med vattenföroreningar i interelektrodutrymmet, ge ytterligare kemisk vattenrening (elektroflotation, elektrokoagulering). Dessa sekundära processer sker inte på elektrodernas yta, utan i vattenvolymen. Därför, till skillnad från elektrodprocesser, betecknas de som volymetriska. De initieras av en ökning av vattentemperaturen under elektrolys och en ökning av pH under katodisk förstörelse av vattenmolekyler.
Skilj mellan katodisk och anodisk oxidation. Under den katodiska oxidationen av molekylen organiskt material sorberas på katoder, accepterar fria elektroner, återställs och omvandlas till föreningar som inte är föroreningar. I vissa fall sker återhämtningsprocessen i ett steg:
R + H + + e - → RH, där R är en organisk förening; RH är den hydratiserade formen av föreningen och är inte en förorening.
I andra fall sker katodisk reduktion i två steg: i det första steget (I) omvandlas den organiska molekylen till en anjon, i det andra (II) hydratiseras anjonen genom att interagera med en vattenproton:
R + e- → R-, (I) R- + H+ → RH. (II)
Skilj mellan katodisk och anodisk oxidation. Under katodisk oxidation accepterar molekyler av organiska ämnen, som sorberas på katoder, fria elektroner och reduceras.
Katoder gjorda av material som kräver en hög överspänning (bly, kadmium) tillåter, till en hög kostnad för el, att förstöra organiska molekyler och generera reaktiva fria radikaler - partiklar som har fria oparade elektroner (Cl*, O*, OH*) i de yttre banorna för atomer eller molekyler, NO*2, etc.). Den senare omständigheten ger fria radikaler egenskapen reaktivitet, det vill säga förmågan att ingå kemiska reaktioner med vattenhaltiga föroreningar och förstöra dem.
RH → R+H++e-.
Anodoxidation organiska föreningar leder ofta till bildandet av fria radikaler, vars ytterligare omvandlingar bestäms av deras reaktivitet. Processerna för anodisk oxidation är flerstegs och fortsätter med bildandet av mellanprodukter. Anodoxidation minskar den kemiska stabiliteten hos organiska föreningar och underlättar deras efterföljande nedbrytning under bulkprocesser.
I volymetriska oxidativa processer spelas en speciell roll av produkterna från vattenelektrolys - syre (O 2), väteperoxid (H 2 O 2) och syrehaltiga klorföreningar (HClO). I elektrolysprocessen bildas en extremt reaktiv förening - H 2 O 2, vars bildning av molekyler sker på grund av hydroxylradikaler (OH *), som är produkter av urladdning av hydroxyljoner (OH-) vid anoden :
2OH - → 2OH* → H2O2 + 2e-, där OH* är en hydroxylradikal.
Reaktionerna av interaktion av organiska ämnen med oxidationsmedel fortgår under en viss tidsperiod, vars varaktighet beror på värdet av redoxpotentialen hos elementet och koncentrationen av de reagerande ämnena. När koncentrationen av föroreningen minskar och koncentrationen av föroreningen minskar, minskar oxidationsprocessen.
Oxidationsprocessens hastighet under elektrokemisk behandling beror på det behandlade vattnets temperatur och pH. I processen för oxidation av organiska föreningar bildas mellanprodukter som skiljer sig från den ursprungliga både i motståndskraft mot ytterligare omvandlingar och i toxicitetsindikatorer.
Källorna för aktivt klor och dess syrehaltiga föreningar som genereras i elektrolysatorn är klorider i det behandlade vattnet och natriumklorid (NaCl), som införs i det behandlade vattnet före elektrolys. Som ett resultat av anodisk oxidation av Cl–anjoner bildas gasformig klor Cl 2. Beroende på vattnets pH-värde hydrolyserar det antingen för att bildas hypoklorsyra HOCl, eller bildar hypokloritjoner ClO - . Reaktionens jämvikt beror på pH-värdet.
Vid pH = 4-5 är allt klor i form av hypoklorsyra (HClO), och vid pH = 7 är hälften av kloret i form av hypokloritjon (OCl -) och hälften är i form av hypoklorsyra (HClO) (Fig. 4). Mekanismen för interaktion av hypokloritjon (ClO -) med den oxiderade substansen beskrivs med följande ekvation:
ClO - + A = C + Cl, där A är den oxiderbara substansen; C är en oxidationsprodukt.
Den elektrokemiska oxidationen av organiska föreningar med hypoklortion (ClO -) åtföljs av en ökning av redoxpotentialen Eh, vilket indikerar dominansen av oxidativa processer. Tillväxten av Eh beror på förhållandet mellan koncentrationen av aktivt klor i interelektrodutrymmet och innehållet av organiska föroreningar i vatten. Som rengöring och minskning av mängden föroreningar ökar detta förhållande, vilket leder till en ökning av Eh, men sedan stabiliseras denna indikator.
Mängden av ämnet som reagerade på elektroderna när en elektrisk likström passerar enligt Faradays lag är direkt proportionell mot strömstyrkan och bearbetningstiden:
G = AI cur τ, (1)
där A är grundämnets elektrokemiska ekvivalent, g/(A⋅h); I cur - strömstyrka, A; τ är bearbetningstiden, h. Grundämnets elektrokemiska ekvivalent bestäms av formeln:
A = M / 26,8z , (2)
där M är grundämnets atommassa, g; z är dess valens. Värdena för de elektrokemiska ekvivalenterna för vissa element anges i tabell. ett.
Den faktiska mängden av ämnet som genereras under elektrolys är mindre än den teoretiska, beräknad med formel (1), eftersom en del av elektriciteten går åt till värmevatten och elektroder. Därför tar beräkningarna hänsyn till den aktuella utnyttjandefaktorn η< 1, величина которого определяется экспериментально.
Under elektrodprocesser sker ett utbyte av laddade partiklar och joner mellan elektroden och elektrolyten - vatten. För att göra detta, under steady-state jämviktsförhållanden, är det nödvändigt att skapa elektrisk potential, vars minimivärde beror på typen av redoxreaktion och på vattentemperaturen vid 25 °C (tabell 2).
Huvudparametrarna för vattenelektrolys inkluderar strömstyrka och -densitet, spänning i elektrodcellen, samt hastigheten och varaktigheten av vattnets vistelse mellan elektroderna.
De spänningar som alstras i elektrodcellen måste vara tillräckliga för att redoxreaktioner ska uppstå på elektroderna. Spänningsvärdet beror på vattnets jonsammansättning, närvaron av föroreningar i vatten, såsom ytaktiva ämnen, strömtäthet (dess styrka per ytenhet av elektroden), elektrodmaterial, etc. Med andra lika villkor uppgiften med att välja elektrodmaterial är att säkerställa att den erforderliga spänningen är minimal för att redoxreaktionerna ska uppstå på elektroderna, eftersom detta minskar kostnaden för elektrisk energi.
Vissa redoxreaktioner konkurrerar - de pågår samtidigt och hämmar varandra. Deras flöde kan styras genom att ändra spänningen i elektrolyscellen. Så den normala potentialen för reaktionen för bildning av molekylärt syre är +0,401 V eller +1,23 V; med en ökning av spänningen till +1,36 V (normal potential för reaktion av molekylär klorbildning) kommer endast syre att frigöras vid anoden, och med en ytterligare ökning av potentialen kommer både syre och klor att frigöras samtidigt, och klor kommer att släppas med otillräcklig intensitet. Vid en spänning på cirka 4-5 V kommer utvecklingen av syre praktiskt taget att upphöra, och den elektrolytiska cellen kommer bara att generera klor.
Beräkning av huvudparametrarna för vattenelektrolysprocessen
Huvudparametrarna för vattenelektrolys inkluderar strömstyrka och -densitet, spänning i elektrodcellen, samt hastigheten och varaktigheten av vattnets vistelse i interelektrodutrymmet.
Strömstyrkan I cur är ett värde som bestäms beroende på den erforderliga prestandan för den genererade produkten [A], bestäms av formeln:
Icur=G/A tη , (3)
Denna formel erhålls genom att transformera formel (1) med hänsyn till den aktuella utnyttjandefaktorn η. Strömtätheten är dess styrka, relaterad till elektrodens enhetsarea [A / m 2], till exempel anoden, bestäms från följande uttryck:
i en = I cur / F en, (4)
där F an är anodarean, m 2 . Strömtätheten har det mest avgörande inflytandet på elektrolysprocessen: det vill säga med en ökning av strömtätheten intensifieras elektrodprocesserna och elektrodernas ytarea minskar, men samtidigt minskar spänningen i elektrolyscellen ökar och, som ett resultat, hela processens energiintensitet. En ökad ökning av strömtätheten intensifierar frisättningen av elektrolysgaser, vilket leder till bubbling och spridning av olösliga produkter från elektrisk vattenbehandling.
Med en ökning av strömtätheten ökar även passiveringen av elektroderna, vilket består i att blockera de inkommande elektronerna genom ytavlagringar av anod och katod, vilket ökar det elektriska motståndet i elektrodcellerna och hämmar de redoxreaktioner som uppstår på elektroderna.
Anoder passiveras som ett resultat av bildandet av tunna oxidfilmer på deras ytor, som ett resultat av sorption av syre och andra komponenter på anoderna, som i sin tur absorberar partiklar av vattenhaltiga föroreningar. På katoderna bildas främst karbonatavlagringar, speciellt vid vattenbehandling med ökad hårdhet. Av dessa skäl bör strömtätheten under elektrolysen av vatten sättas till ett minimum under förhållanden för stabil förekomst av nödvändiga redoxreaktioner under den tekniska processen.
Uppehållstiden för vatten i elektrolysatorns interelektrodutrymme begränsas av den tid som krävs för att generera rätt mängd elektrolysprodukter.
Spänningen i elektrodcellen [V] bestäms av formeln:
V i = i en ΔK g / χ R , (5)
där i an är strömtätheten, A/m 2 ; D är avståndet mellan elektroderna (bredden på interelektrodkanalen), m; χ R är vattens elektriska ledningsförmåga, 1/(Ohm⋅m); K g - koefficient för gasfyllning av interelektrodutrymmet, vanligtvis taget K g \u003d 1,05-1,2.
Formel (5) tar inte hänsyn till elektrodens elektriska motstånd på grund av deras låga värden, men med passivering visar sig dessa motstånd vara betydande. Bredden på interelektrodkanalen antas vara minimal (3-20 mm) i enlighet med villkoren för icke igensättning av föroreningar.
Den specifika elektriska ledningsförmågan för vatten χ R beror på ett antal faktorer, bland vilka de viktigaste är temperatur, pH, jonsammansättning och jonkoncentration (fig. 5). Med en ökning av temperaturen ökar den elektriska ledningsförmågan χ R, och spänningen minskar (fig. 6). Minsta värde konduktiviteten motsvarar värdet på pH = 7. Dessutom ökar temperaturen och pH i vattnet under elektrolysprocessen. Om pH > 7 kan vi förvänta oss en minskning av den specifika elektriska ledningsförmågan för vatten χ R , och vid pH-värden< 7 удельная электропроводность воды χ R , наоборот, возрастает (рис. 5).
Den specifika elektriska ledningsförmågan för naturligt vatten med medelhög mineralisering är 0,001-0,005 1 / (Ohm⋅m), stadsavloppsvatten är 10-0,01 1 / (Ohm⋅m) . Under elektrolys bör den elektriska ledningsförmågan ligga inom intervallet 0,1-1,0 1 / (Ohm⋅m) . Om källvattnet har otillräcklig elektrisk ledningsförmåga bör salthalten ökas (fig. 7). Vanligtvis används natriumklorid (NaCl) för detta, vars doser bestäms experimentellt och är oftast 500-1500 mg / l (8-25 mekv / l). Natriumklorid är inte bara bekvämt när det gäller applicering och säkerhet (förvaring, lösningsberedning etc.), men i närvaro av NaCl saktar elektrodpassiveringen ner. Dissocierar i vatten, NaCl mättar vattnet med kloranjoner Cl - och natriumkatjoner Na + . Klorjoner Cl - är små och, genom passiverande avlagringar till anodytan, förstör dessa avlagringar. I närvaro av andra anjoner, speciellt sulfatjoner (SO 2- 4 ), reduceras den depassiverande effekten av kloridjoner (Cl -). Stabil drift av cellen är möjlig om jonerna - Cl - utgör minst 30% av det totala antalet anjoner. Som ett resultat av elektrofores rör sig natriumkatjoner Na + till katoderna, på vilka hydroxidjoner OH - genereras, och, i samverkan med den senare, bildar natriumhydroxid (NaOH), som löser upp karbonatavlagringar på katoderna.
Energiförbrukningen [W] för elektrolyscellen bestäms av följande förhållande:
N-förbrukning = η e I cur V e, (6)
där η e är koefficienten användbar åtgärd cell, vanligtvis tagen ηe = 0,7-0,8; I cur - strömstyrka, A; V e - spänning på elektrolysatorn, V.
Uppehållstiden för vatten i cellens interelektrodutrymme begränsas av den tid som krävs för att generera den erforderliga mängden elektrolysprodukter, såväl som varaktigheten av motsvarande volymetriska reaktioner, och bestäms experimentellt.
Hastigheten för vattenrörelsen i interelektrodutrymmet ställs in med hänsyn till villkoren för avlägsnande av elektrolysprodukter och andra föroreningar från elektrolysatorn; dessutom beror turbulent blandning på vattenrörelsens hastighet, vilket påverkar förloppet av volymetriska reaktioner. Liksom vattnets uppehållstid väljs vattnets hastighet baserat på experimentella data.
Fortsättning följer.
1. Bakhir V.M., Liakumovich A.G., Kirpichnikov P.A., Spektor L.E., Mamadzhanov U.D. Fysisk karaktär av fenomenet aktivering av ämnen // Izv. Vetenskapsakademin i den uzbekiska SSR. Ser. tech. Nauk., nr 1/1983.
2. Kulsky L.A. Vattenrening genom elektrokoagulering / L.A. Kulsky, P.P. Strokach, V.A. Slipchenko och andra - Kiev: Budivelnik, 1978.
3. Lipovetsky Ya.M. Elektrokemiska metoder för rening av dricksvatten och avloppsvatten / Ya.M. Lipovetsky, Ya.D. Rappoport - M .: TsBNTI från Minzhilkomkhoz i RSFSR, 1985.
4. Kirpichnikov P.A., Bakhir V.M., Gamer P.U., Dobrenkov G.A., Liakumovich A.G., Fridman B.S., Agadzhanyan S.I. Om arten av elektrokemisk aktivering av media // Dokl. USSR Academy of Sciences, nr 3/1986, volym 286.
5. Bakhir V.M., Zadorozhniy Yu.G. Elektrokemiska reaktorer RPE. - M .: "Hyperoks", 1991.
6. Yakovlev S.V. Teknik för elektrokemisk vattenbehandling / S.V. Yakovlev, I.G. Krasnoborodko, V.M. Rogov. — L.: L.O. Stroyizdat, 1987.
7. Bakhir V.M. Modern teknisk elektrokemiska system för desinfektion, rening och aktivering av vatten. — M.: VNIIIMT, 1999.
8. Bakhir V.M., Zadorozhniy Yu.G., Leonov B.I., Panicheva S.A., Prilutsky V.I. Elektrokemisk aktivering: vattenrening och produktion fördelaktiga lösningar. — M.: VNIIIMT, 2001.
9. Kulsky L.A. Handbok i egenskaper, metoder för analys och rening av vatten. Del 1 / L.A. Kulsky, I.T. Goronovsky, A.M. Koganovsky och andra - Kiev: Naukova Dumka, 1980.
10. Medrish G.L. Desinfektion av natur- och avloppsvatten med hjälp av elektrolys / G.L. Medrish, A.A. Taisheva, D.L. Handfat. — M.: Stroyizdat, 1982.
11. Volovnik G.I. Teoretisk grund vattenrening / G.I. Volovnik, L.D. Terekhov. Del 1. - Khabarovsk: Förlag vid Far East State University of Railway Engineering, 2000.
12. Bakhir V.M. elektrokemisk aktivering. Del 2. - M .: VNIIII honung. teknologi, 1992.
13. Babtsova N.F., Komarov I.F. Erfarenhet av att använda STEL-apparaten på kirurgisk avdelning / II Int. symp. "Elektr. aktivering”, del 1. - M., 1999.
14. Leonov B.I., Prilutsky V.I., Bakhir V.M. Fysikalisk-kemiska aspekter av den biologiska verkan av elektrokemiskt aktiverat vatten. — M.: VNIIIMT, 1999.
15. Bakhir V.M. Teoretiska aspekter av elektrokemisk aktivering / II Int. symp. "Elektr. aktivering". Del 1. - M., 1999.
16. Toropkov V.V., Altshul E.B., Toropkova E.V. Toxikologiska egenskaper hos läkemedlet katolyt / III Int. symp. "Elektr. aktivering". - M., 2001.
17. Leonov B.I., Bakhir V.M., Vtorenko V.I. Elektrokemisk aktivering i praktisk medicin / II Int. symp. "Elektrokemisk aktivering", del 1. - M., 1999.
18. Toropkov V.V. Altshul E.B., Peresypkin O.I. Farmakologisk effektivitet av verkan av AN- och ANK-anolyter på slemhinnorna i munhålan / II Int. symp. "Elektr. aktivering” // Handlingar, rapporter. och meddelande Del 1. - M., 1999.
19. Prilutsky V.I., Bakhir V.M. Elektrokemiskt aktiverat vatten: anomala egenskaper, biologisk verkansmekanism. — M.: VNIIIMT, 1997.
20. Panicheva S.A. Ny teknik för desinfektion och sterilisering av komplexa produkter medicinskt syfte. — M.: VNIIIMT, 1998.
