Страница:БСЭ-1 Том 64. Электрофор - Эфедрин (1934).pdf/12

Эта страница была вычитана

на катоде, а на аноде обычно выделяется кислород, иногда — хлор, в зависимости от применения того или иного агента для выщелачивания руды (обычно выщелачивают слабой серной кислотой, иногда руду хлорируют). Экстрагируют металл также и непосредственно из природных солей, напр. магний из карналлита, для чего последний расплавляют; на аноде выделяется хлор (в качестве нерастворимых анодов в таких процессах применяют угольные электроды). Нерастворимые аноды применяются также для целей окисления, каковое можно производить с помощью анода, раз на нем выделяется кислород. Анодный кислород весьма активен, т. к. он действует в момент своего рождения (in statu nascendi). Приведем предварительно обзор нек-рых общих черт для электрохим. процессов. Электрический ток проходит по всякому заполненному электролитом каналу, как бы узок он ни был, напр. через пропитанные электролитом поры бумаги, ткани, асбеста, неглазурованного и несплавленного черепка. Пористыми перегородками, или диафрагмами, широко пользуются, когда нужно воспрепятствовать механическому смешению электролита около анода (анолита) с электролитом около катода (католитом), к-рые иногда бывает полезно иметь различными по составу. Поры диафрагмы в этом случае заполнены тем или другим раствором или смесью их. Диафрагма представляет нек-рое дополнительное сопротивление току, к-рое примерно во столько раз больше сопротивления такого же слоя электролита, во сколько объем пор меньше всего объема диафрагмы. Во всяком электролизе, для уменьшения расхода энергии на сопротивление электролита, поверхности катодов и анодов стараются расположить возможно ближе друг к другу, поскольку это позволяет образование наростов, обваливание кусков электродов и т. п. Как показывает приведенная выше схема электрохимических производств, электрохимия в ее технических приложениях, как и теоретически, разделяется на два основных отдела: 1) Электролиз — область химических процессов, при к-рых происходит разложение молекул на разноименно заряженные частицы и разряд этих последних на полюсах (электродах); 2) электротермия, обнимающая такого рода химические процессы, при к-рых необходимая теплота развивается прохождением электрического тока через реагирующую смесь. Процессы электролиза протекают только при применении постоянного тока. Для электротермических процессов характер тока безразличен, но применяется преимущественно переменный ток.

Различие двух подотделов электротермии заключается в конструктивных особенностях аппаратуры. В правой части схемы наиболее обширным является раздел водных растворов. Из него можно в свою очередь выделить подотдел электролитического получения металлов, поскольку в этих процессах и соответствующих аппаратах весьма много общего. Тогда остальное образует весьма обширный и разнообразный подотдел окислительно-восстановительных процессов, куда входит электролиз хлорощелочей, получение водорода и кислорода, получение окислителей и восстановителей и т. п.

Электролитическое получение металлов из водных растворов. Преимущества электрохимического получения металлов перед способами, чисто химическими заключаются в том, что за одну операцию (электролиз) получаемый металл отделяется в чистом виде от других металлов и химических веществ.

Электролиз металлов ведется двумя способами: 1) рафинированием, когда металл очищается от небольшого количества примесей, 2) электроэкстракцией, когда металл экстрагируется из растворов и смесей, содержащих его в относительно небольшом количестве. При рафинировании исходный материал как таковой совершенно исчезает; примеси частью переходят в электролит, частью осаждаются в виде мути (шламма). При экстракции исходный материал меняется сравнительно мало, из него только извлекается до известного предела осаждаемый на катоде металл.

При рафинировании металл на аноде растворяется, а на катоде снова осаждается приблизительно в том же количестве. Нет разложения вещества током с образованием новых веществ, энергия расходуется гл. обр. в части падения напряжения, величина поляризации близка к нулю. При электроэкстракции, наоборот, требуется значительное напряжение, т. к. происходит разложение электролита: на катоде выделяется металл, на аноде разряжается анион с выделением газа (O2, Cl2 и т. п.). Электролиз ведется гл. обр. в сернокислых растворах. Солянокислые, азотнокислые и т. п. электролиты применяются редко вследствие дороговизны материалов для устройства ванн, стойких против таких кислот. Против серной кислоты вполне устойчив свинец и облицовка из 3 мм свинца применяется в большинстве ванн с сернокислыми электролитами. Остов ванны представляет обычно четырехугольный ящик из дерева или железобетона, обычно хорошо просмоленный для защиты от разъедания кислыми растворами. Рафинируемый металл отливается в виде пластин (аноды), к-рые подвешиваются параллельно друг другу (на расстоянии 1,5—5 мм) в ванне и соединяются все с положительным полюсом (шиной) динамомашины. Между анодами подвешиваются тонкие листы (катоды), к-рые соединяются с отрицательным полюсом источника тока. Указанное соединение электродов называется параллельным. Напряжение на ванне в этом случае то же самое, как если бы в ванне было только два электрода  — катод и анод. Но зато сила тока на ванну может быть дана тем больше, чем больше в ней электродов: тем выше следовательно производительность ванны. Напряжение ванны при рафинировании обыкновенно менее 1 V, иногда — доли V. Для присоединения ванн к нормальным генераторам постоянного тока, строящимся обычно на 110—220 V или выше, приходится соединять значительное количество ванн последовательно.

Описанная система электрических соединений и установки электродов называется мультипльной, или параллельной, в отличие от серийной, или последовательной. В последней отдельная ванна не имеет параллельно включенных анодов или катодов, и ток входит в ванну через один крайний электрод, проходит последовательно сквозь последующие электроды и слои электролита между ними и выходит через другой крайний электрод, так что электроды кроме двух крайних не имеют никаких контактов с шинами. В параллельной системе ток от обеих сторон каждого анода входит в электролит и выходит из электролита через обе стороны катода. Через серийную ванну ток идет только в одном направ-