אנודה טיטניום לדיאליזה אלקטרוליטית

1. תחומי יישום: מכשירי דיאליזה אלקטרוליטית היו בשימוש נרחב בתעשיות כגון חשמל, כימיקלים, אלקטרוניקה, הגנת הסביבה, תרופות, טקסטיל ומזון, והשיגו יתרונות כלכליים משביעי רצון. יישומים ספציפיים כוללים:
1) התפלת מי ים ומים מליחים להפקת מים ראויים לשתייה.
2) ייצור מים למשקאות כגון בירה, סודה ומים מטוהרים.
3) ייצור מים לדודי-לחץ נמוך.
4) שימוש משולב בדיאליזה אלקטרוליטית וחילופי יונים לייצור מים מזוקקים, מים בטוהר- גבוה ומים טהורים במיוחד. שיטה זו של ייצור מים יכולה לחסוך 80-90% של חומצות ואלקליות, למנוע התחדשות תכופה של שרפים ולהפחית מאוד את עלויות ייצור המים.
5) בשילוב עם יחידות טיפול שונות אחרות כדי לייצר מים המתאימים לתעשיות-בדרגה גבוהה יותר כגון אלקטרוניקה, תרופות, מזון וכימיקלים.
6) שחזור של מתכות יקרות כגון Au, Ag, Cu משפכים תעשייתיים (נוזלים) בתעשיות כגון ציפוי אלקטרוני ואלקטרוניקה.

2. עיקרון:
תחת פעולתו של שדה חשמלי מיושם DC, תוך ניצול החדירות של ממברנות חילופי יונים (כלומר, ממברנות קטיונים המאפשרות רק לקטיונים לעבור וממברנות אניונים המאפשרות רק לאניונים לעבור), מושגת נדידה כיוונית של אניונים וקטיונים במים, ובכך מפרידה יונים מהמים בתהליך פיזיקוכימי. העיקרון הוא: בין הקתודה לאנודה, יש כמה ממברנות קטיון ואניון מסודרות לסירוגין. מים עוברים דרך שני הממברנות והתאים הנוצרים בין שני הממברנות ושתי האלקטרודות. לאחר חיבור אספקת החשמל לשתי האלקטרודות, אניונים וקטיונים במים נודדים לכיוון הקתודה והאנודה, בהתאמה. בשל החדירות הסלקטיבית של ממברנות הקטיונים והאניונים, נוצרים תאים מתחלפים עם ריכוזי יונים מופחתים (חדרים מדוללים) וריכוזי יונים מוגברים (תאי תרכיז). בינתיים מתרחשות גם תגובות חימצון-, כלומר תגובות אלקטרודות, על שתי האלקטרודות. כתוצאה מכך נוצרת אבנית בתא הקתודה עקב התמיסה הבסיסית, בעוד שקורוזיה מתרחשת בתא האנודה עקב התמיסה החומצית. לכן, במהלך תהליך הדיאליזה האלקטרוליטית, צריכת האנרגיה החשמלית משמשת בעיקר כדי להתגבר על ההתנגדות בה נתקל הזרם העובר דרך התמיסה והממברנות, ותגובות אלקטרודות.

3. מכשיר:
המבנה של דיאליזר אלקטרוליטי כולל לוחות לחץ, לוחות תמיכת אלקטרודות, אלקטרודות, מסגרות עמודים, ממברנות אניונים, תכשירי מים מרוכזים, מבדלי מים מדוללים ורכיבים נוספים. רכיבים אלה מורכבים בסדר מסוים ונדחסים ליצירת צורה מסוימת של דיאליזר אלקטרוליטי. ציוד עזר לדיאליזר האלקטרוליטי כולל גם משאבות מים, מיישרים וכדומה, המהווים יחד מכשיר דיאליזה אלקטרוליטית.

4. בדיקת ביצועים אלקטרוכימיים ותוחלת חיים (תקן התייחסות HG/T2471-2007 Q/CLTN-2012)

5. תופעת צפיפות זרם וקיטוב:
במהלך פעולת הדיאליזר האלקטרוליטי, הזרם העובר ליחידת שטח קרום נקרא צפיפות זרם. במהלך הפעולה, כאשר צפיפות הזרם מגיעה לערך מסוים, מהירות הנדידה של יונים בשכבת הממשק נמוכה בהרבה מזו שבתוך הממברנה, מה שמאלץ מולקולות מים בממשק הממברנה ליינן, תוך הסתמכות על יוני מימן ויוני הידרוקסיל להולכת חשמל. תופעת ממשק ממברנה זו נקראת קיטוב ריכוז. בשלב זה, צפיפות הזרם נקראת הגבלת צפיפות זרם. קיטוב כולל קיטוב ריכוז וקיטוב אלקטרודות. לאחר הקיטוב מתרחשת, עודפי יוני הידרוקסיל מצטברים בצד אחד של החדר המדולל של ממברנת הקטיונים, ועודפי יוני מימן מצטברים בצד אחד של תא הריכוז של קרום הקטיונים; עודפי יוני מימן מצטברים בצד אחד של החדר המדולל של ממברנת האניון, ועודפי יוני הידרוקסיל מצטברים בצד אחד של תא הריכוז של קרום האניונים. בשל ריכוז היונים הגבוה בתא התרכיז, נוצרים משקעים כמו סידן פחמתי בצד אחד של קרום האניונים בתא התרכיז, הגברת עמידות הממברנה, הגברת צריכת האנרגיה, הקטנת השטח היעיל של הממברנה, הורדת איכות המים ומשפיעה על הפעולה הרגילה.

תגיות פופולריות: