Застосування електролізу

Технічне застосування електролізу

Електроліз широко використовується в металургії для отримання чистих металів з їхніх сполук. Процес ведеться з розчинними або з нерозчинними анодами в розчині або в розплаві солей. У першому випадку анодом служить неочищений метал. Він електролітичним методом перекладається в розчин, а потім в очищеному вигляді осідає на катоді.
Прикладом електролізу з розчинним анодом може служити електролітичне рафінування (від франц. Слова «raffiner» -Очищає) міді. Процес електролізу протікає згідно названої вище схемою в електролітичній ванні, заповненої речовиною сірчанокислої міді CuS04- анодами служать плити, відлиті з неочищеної міді, між ними поміщаються тонкі (1 мм) листи чистої міді. При електролізі мідь анодів переходить в розчин, а потім осідає на катодах- домішки випадають на дно ванни у вигляді шламу (осаду). Витрата електроенергії при цьому 300 квт /ч на тонну. Електролітична мідь містить найменш 0,1% домішок. Це дуже істотно збільшує її питому провідність. Питома провідність міді з домішками (близько 1,5%) 57, а електролітичної міді 61. Найвища чистота металів є суттєвою перевагою електролітичного методу їх отримання.

Прикладом електролізу в розплавленої середовищі з нерозчинним анодом може служити одержання алюмінію з кріолітогліноземних розплавів. Дно ванни (подина) служить катодом електролізера, а вугільні блоки, підвішені в ванні, - анодом. Ванна заповнюється розплавленим електролітом, температура якого при звичайному ході процесу повинна бути близько 950 ° С. Ця температура підтримується теплом, виділеним струмом, що проходить через ванну. Електроліз глинозему (окису алюмінію) викликає його розпад на залізний алюміній, що виділяється на катоді - на дні ванни, і на кисень. Останній з вуглецем анода утворює окис вуглецю СО і вуглекислий газ С02. Внаслідок електролізу зміст глинозему в електроліті зменшується, тому для підтримки концентрації електроліту в нього періодично додається глинозем і електроліт перемішується. На отримання 1 т алюмінію витрачається 17 500 квт /ч електроенергії.

Вообщем, на електроліз металів в розплавах потрібно істотно великі витрати електроенергії, ніж на електроліз в аква середовищах. Але для ряду металів електроліз можливий тільки в розплавах.

Електрометалургія алюмінію є одним з найбільших промислових споживачів електроенергії, тому доцільно будівництво відповідних заводів поблизу джерел дешевої електроенергії - масивних гідроелектростанцій (наприклад, Дніпровський алюмінієвий завод поблизу Дніпрогесу).

Дуже широка область впровадження електролізу в хімічному промисловості. А саме, методом електролізу виходить ряд хімікалій, необхідних для виробництва мінеральних добрив.

Для отримання дуже чистих водню і кисню використовують електроліз водного розчину їдкого натру при нікелевих електродах. Водень в хімічних реакціях подібний металам, тому він виділяється на катоді, а на аноді виділяється кисень. Витрата електроенергії для отримання 1 .м3 водню і 0,5 ж3 кисню становить 4,5 квт /ч.