Примечания

Минерализация – суммарное содержание всех найденных при химическом анализе воды минеральных веществ. Минерализация природных вод, определяющая их удельную электропроводность, изменяется в широких пределах. Большинство рек имеет минерализацию от нескольких десятков миллиграммов в литре до нескольких сотен. Их удельная электропроводимость варьирует от 30 до 1500 мкСм/см. Минерализация подземных вод и соленых озер изменяется в интервале от 40–50 мг/л до сотен г/л (плотность в этом случае уже значительно отличается от единицы). Удельная электропроводимость атмосферных осадков с минерализацией от 3 до 60 мг/л составляет значения 10–120 мкСм/см.

Согласно ГОСТ 17403-72 природные воды по минерализации разделены на группы:

Группа воды Единицы измерения, г/кг

Пресные	До 1г/кг
Солоноватые	Более 1 до 25 г/кг
Соленые	Более 25 до 50 г/кг
Рассолы	Более 50 г/кг

Предел пресных вод – 1 г/кг – установлен в связи

с тем, что при минерализации более этого значения вкус воды неприятен – соленый или горько-соленый.

Немного об электродах.

Катодные материалы

Наиболее широко в электрохимических системах для катодов используют металлы: железо и его сплавы, никель, медь. Все эти металлы устойчивы при катодной поляризации в щелочных и нейтральных средах. Исключительной коррозионной стойкостью обладают титан, цирконий, ниобий и тантал(Ti, Zr, Nb, Ta), однако их широкому внедрению в качестве катодных материалов препятствует цена этих материалов и ряд специфических свойств, в частности склонность к наводораживанию (поглощению водорода, выделяющегося на катоде).

При электролизе водных растворов особое значение приобретают реакции выделения водорода (на катоде) и кислорода (на аноде). В зависимости от требований к процессу обработки эти реакции могут быть целевыми – должны осуществляться с максимальной эффективностью, или побочными – то есть подавляться. Активность электродного материала по отношению к реакции выделения водорода или кислорода характеризуется перенапряжением выделения водорода и кислорода соответственно. Чем ниже перенапряжение, тем легче протекает реакция.

Низкое перенапряжение выделения водорода имеют благородные металлы – платина, палладий, иридий, осмий, рутений, родий, осмий, золото. По экономическим соображениям применяются катоды, изготовленные из стали, никеля, кобальта, титана, покрытых тонким слоем платины или ее сплавов с другими благородными металлами.

Из неметаллических материалов используют графит, пирографит и стеклоуглерод.

Анодные материалы

Аноды должны сохранять свои свойства в очень жестких условиях эксплуатации – агрессивные среды, повышенные температуры. Кроме того, при электролизе выделяется кислород, в результате чего поверхность всех металлов (исключение составляет золото) покрывается оксидами. Оксидная пленка может предохранять некоторые металлы от дальнейшего окисления, и они сохраняют стабильность, что позволяет использовать их в качестве анодных материалов. К сожалению, таких металлов очень мало. К ним относятся металлы платиновой группы, а в щелочных средах – еще никель и сталь. Остальные металлы в качестве нерастворимых анодов не пригодны.

Ассортимент анодных материалов расширяется за счет использования углеграфитов. Графитовые аноды удовлетворяют большинству требований, предъявляемых к анодам: высокая электропроводимость, приближающаяся к металлической, cтойкость к химическим воздействиям, стабильность характеристик при анодной поляризации, невысокая стоимость. Основной недостаток графитовых анодов – износ в процессе электролиза. Для повышения стойкости графитовые аноды пропитывают различными материалами – синтетическими смолами, поли-

мерными маслами. В последнее время в качестве материала анода начал применяться стеклоуглерод, отличающийся большой химической стойкостью, достаточной проводимостью, хотя она в 3–4 раза ниже, чем у графита.

Из металлических анодов чаще всего применяются платина и ее сплавы. Основной недостаток – высокая стоимость. С целью экономии используют аноды, в которых платина наносится тонким слоем на основу, сохраняющую пассивное состояние за счет существования на ее поверхности оксидных пленок. Наибольшее распространение в качестве основы получил титан. Хорошие механические свойства позволяют изготовлять из титана аноды любой конструкции.

Широкое применение находят композиционные аноды, их поверхность состоит из оксидов двух или более металлов. Самый известный анод этого типа – оксиднорутениевый титановый анод (товарный знак ОРТА). ОРТА состоит из титановой основы, на которую нанесен активный слой, состоящий из диоксида рутения RuO2 и диоксида титана TiO2. Кроме высокой коррозионной стойкости, электрод характеризуется низким перенапряжением выделения хлора и кислорода (ниже, чем на платине). По своей селективности к реакции выделения хлора ОРТА превосходит все известные электродные материалы.

Конструкции электродов

К конструкции электродов предъявляются требования:

– процесс электролиза должен протекать в наиболее благоприятных гидродинамических условиях, при которых эффективно осуществляется подвод исходных веществ к поверхности электрода и обеспечивается удаление продуктов электро-химической реакции, в том числе газообразных;

– токоподвод к электроду должен гарантировать равномерное распределение тока по его поверхности при минимальных омических потерях в материале электрода;

– конструкция электрода должна обеспечить минимальный расход драгоценных металлов;

– необходимое условие: все элементы конструкции электрода обладают коррозионной стойкостью, достаточной для длительной эксплуатации в рабочем режиме.

По типу включения различают монополярные и биполярные электроды. У монополярных электродов вся поверхность поляризуется одним знаком, и требования к материалу и поверхности электрода одинаковы для всех его частей. В биполярных электродах одна их часть работает как катод, а другая как анод. Обе части такого электрода должны быть надежно электрически соединены между собой с возможно более низким электрическим сопротивлением. В простейшем случае биполярный электрод – это пластина, на одной поверхности которой протекает анодная реакция, на другой – катодная.

Широко применяются электроды в виде различного рода сеток или листов металла с перфорацией или просечкой отверстий без потери металла. Такие электроды имеют развитую поверхность и позволяют рационально осуществлять отвод газообразных продуктов из зоны электролиза.