CC BY
13
ИЗВЕСТИЯ ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА
Том 259 ,1976
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОХОЖДЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА ЧЕРЕЗ РАСТВОР ЕДКОГО НАТРА. СООБЩЕНИЕ 1
В. П. ПИЩУЛИН, Н. И. КОЗЛОВА
(Представлена научно-методическим семинаром кафедры процессов, аппаратов и кибернетики химических производств)
Едкий натр, -ценный ¡продукт (химической промышленности, в настоящее (время 'получают электролизом раствора хлористого натрия с последующим выпариванием раствора либо до концентрации не ниже 42% МаОН, либо до получения твердой щелочи с содержанием 92— 94% ЫаОН [1]. Для выпаривания едкого натра нами применен прямой электрический нагрев, То есть нагрев раствора ¡путем пропускания электрического переменного тока промышленной частоты непосредственно через выпариваемый раствор с помощью электродов. Применение прямого электрического нагрева позволяет ¡быстро, с высоким коэффициентом полезного действия (95—98% ^ подводить необходимое количество тепла, устранить сложную и громоздкую паровую греющую камеру ¡и теплопередачу через стенку, значительно увеличить производительность и коэффициент 'использования объема аппарата. При прямом электрическом нагреве выделяется джоулево тепло, определяемое величиной силы тока и сопротивлением системы. Электрическое сопротивление системы складывается из сопротивления электродов, раствора и двух граничных сопротивлений. Сопротивление раствора зависит от удельной электропроводности раствора, площади, формы и расположения электродов.
Проведанные нами исследования по определению удельной электропроводности для растворов гидроокиси натрия концентрацией 10; 23; 25; 28,6; 30; 35; 40; 45; 50 и 55% (массовых) при температурах 50, 75, 100° С и температуре кипения показали удовлетворительную сходи-1Мость с данными, иол'ученными И. Н. Максимовой и В. Ф. Юшкевич [1,2].
На долю граничных сопротивлений приходится до 20—40%, а в отдельных случаях и более 50% от общего сопротивления системы электрод— раствор едкого натра — электрод. Граничное сопротивление характеризуется удельным граничным сопротивлением и поверхностью электрода. Удельное граничное сопротивление, определяемое сопротив-* лением двойного электрического слоя, возникающего на границе электрод — раствор вследствие различия механизма электрической проводимости в электродах и растворе, и химическими реакциями па поверхности электродов, зависит от материала электродов, состава, концентрации «и температуры раствора, плотности тока и определяется экспери-менталыно.
В данном сообщении приведены результаты исследования удельного граничного сопротивления электродов из электродного графита в растворе едкого натра концентрацией 25, 30, 35, 40, 45, 50 и 55% (мае*
го со
03 «
М
о»
^ '-"Таблица!
& Значения удельного граничного сопротивления для графитовых электродов
2 в растворе едкого натра при различных концентрациях, температуре раствора
и плотности тока
О о я" л О н Общее падение напряжения на ячейке (V) и удельное граничное сопротивление (/?уд. гр ) для графитовых электродов при концентрации раствора едкого натра (массовые проценты)
« а, <и с а -а н и 25 30 35 40 45 50" 55
н « о -<? С в и вольт /?уд..гр ОМ'СМ2 и вольт /?уд. гр ом-см2 и вольт. Яуд. гр! ОМ'СМ* и вольт #уд. гр ом-СМ'2 и вольт Яуд. Гр ОМ-СМ- и ' вольт. Яуд. гр ОМ'СМ2 и вольт Яуд. гр ом -см2
к -50 0,5 — — 5,6 1,30 6,7 1,60 5,6 1,80 7,5 2,10 6,8 ■ 2,30 __ _
\ 1,0 9,5 1,10 10,4 1,25 12,5 1,27 10,7 1,30 13,0 1,40 12,0 1,50 — —
Г: -- ' . £ .. - " ! л ■ 1 ■• 2,0 16,0 0,75 — — 21,3 0,80 18,3 0,80 — — — — — —
* 75 1,0 6,4 0,85 7,0 0,95 7,5 1,00 6,9 1,20 8,5 1,30 8,2 1,40 — —
|^ г 2,0 11,6 0,65 13,0 0,67 14,2 0,70 12,5 0,75 15,0 0,95 13,4 1,00 — —
: ы ^ . • 4,0 20,0 0,32 24,0 0.35 23,8 0,50 24,2 0,55 — — — — — —
: & : ' -И ■ 100 1,0 5,1 0,80 4,9 0,70 5,2 0,75 5,0 0,90 5,0 1,00 5,6 1,2 — —
300 2,0 9,4 0,72 9,2 0,55 9,8 0,68 9,4 0,70 10,0 0,80 9,8 0,85 10,3 0,90
4,0 18,2 0,61 17,8 0,35 18,7 0,50 - 16,8 0,53 19,0 0,60 16,8 0,70 18,0 0,75
с Темпе- 1,0 — — — — 4,5 0,70 4,0 0,85 4,8 0,80 — — — _
ратура 2,0 9,0 0,6 6,6 0,52 8,1 0,65 7,6 0,68 1 7,6 0,70 6,8 0,75 6,5 0,78
кипения 4,0 18,0 0,49 12,0 0,35 15,7 0,50 13,0 0,51 15,0 0,52 12.5 0,55 12,0 0,57
совых) при температурах 50, 75, 100° С и температурах кипения.
Исследования ^проводились в измерительной ячейке с плоскопараллельными электродами. Электрическая энергия ¡к раствору подводилась с помощью автотрансформатора через амперметр и вольтметр. В ячейку заливался определенный объем ¡исследуемого раствора. При установившихся температуре раствора и заданной ¡плотности тока замерялось общее падение напряжения на ячейке и падение ¡напряжения электрического тока в растворе с помощью щупа и высокою много измерителя выхода ИВ-4. ¡По разности значений общего падения напряжения на ячейке и, падения напряжения ¡на растворе определялось граничное падение напряжения у двух электродов. Отношением граничного падения напряжения у одного электрода к плотности электрического тока на поверхности электрода рассчитывается удельное граничное сопротивление в омах на квадратный сантиметр.
В табл. 1 приведены полученные экспериментально значения общего падения напряжения ¡на ячейке и вычисленные значения удельных граничных сопротивлений в сиртеме графитовый электрод — раствор N а ОН — графитовый электрод.
Результаты исследования показали, что удельное граничное сопротивление для всех концентраций раствора 1МаОН уменьшается с увеличением температуры и плотности тока. Зависимость удельного граничного сопротивления от концентрации едкого натра имеет свой минимум для каждой температуры, ¡причем ¡с увеличением температуры минимум сдвигается в сторону больших концентраций раствора едкого натра. Кривая зависимости удельного граничного сопротивления от концентрации аналогична таковой для удельного электрического' сопротивления раствора ЫаОНг
ЛИТЕРАТУРА
1. Н. П. Федотьев [и др.]. Прикладная электрохимия. М., «Химия», 1967.
2. И. Н". Максимова, В. Ф. Юшкевич. ЖФХ, т. 37, стр. 903 (1963), «Электрохимия», 3, 1967.
