10. Электрохимические процессы разделения и очистки. Электролиз. Катодное растворение. Электродиализ.

Виды: 1. электролиз

2. анодное растворение

3. электродиализ

Электролиз – исходный материал загруженный в электролит в виде анодов, который в процессе электролиза растворяется, а очищенный материал собирается на катода. Примесь, либо скапливается в электролите, либо непрерывно из него удаляется.

Анод – окислитель; катод – восстановитель.

А→Аⁿ⁺+ne; Аⁿ⁺+ne→А.

Необходимо контролировать, чтобы при электролизе выделение примесей на катоде было сведено к min. Для этого устанавливаются электродные потенциалы, подбирают хим. состав электролита, плотность тока и устанавливает механизм вхождения примесей в очищаемого вещество.

Анодное растворение – очищаемое вещество в виде анода, а электролиз приводит к переходу примесей в электролит и к их скоплению на катода. Избирательность извлечения примесей из электролита можно повысить при использовании ртутного катода. Это связано с различными по величине электродных потенциалов при выделении элементов на ртутном электроде и анодном окислении амальгам. Метод используется для соединения, которые растворимы в ртути.

Преимущество: высокая кратность очистки; высокая производительность.

Недостатки: присутствуют примеси в конечном продукте; использование реагентов высокой частоты.

Электродиализ – метод для глубокой очистки. Достигается путем тщательного отделения анодного и катодного пространства от средней камеры электролитической волны с помощью мембран, которые избирательно пропускают к аноду и катоду определенные типы ионов. При наложении электрического поля, диффузия ионов ускоряется через перегородки, что увеличивается скорость и степень очистки в средней камере. В среднюю камеру загружают суспензию очищаемого вещества в воде, а в боковую чистую воду и электроды. К аноду (+) поникают (-) – примеси (анионы), а к катоду – катионы. По мере накопления воду сливают, а камеры заполняют водой. Применяют для очистки MgO, ZnS, SiO₂, TiO₂,Ge.

11. Очистка в центробежном поле. Разделение в скрещенных электрическом и магнитном полях. Разделение диффузией и термодиффузией.

Разделение и очистка в центробежном поле:

Если расплав вещества совершает движения в центрифуге, то в нем происходят перераспределения примесей, в результате действия центробежной силы. Атомы примесей более тяжелые, чем основного вещества, будут сосредоточены на периферии, а более легкие – возле центра вращения.

Разделение в скрещенных электрических и магнитных полях:

Прибор масс- сепаратор с высокой разрешающей способностью по отношению массы иона к его заряду. Применяется для разделения изотопов. Достигается max степень чистоты. Для тонких слоев.

Разделение диффузией и термодиффузией:

Для разделения и очистки газообразных веществ в использовании различия в скорости диффузии, через пористую перегородку и в итоге по 1 сторону перегородки концентрируется газ с большей скоростью диффузии, а по 2 – с меньшей скоростью.

Для многократного повторенья, камера разделяется большим количеством таких перегородок и достигается высокая чистота.

При термодиффузии вдоль сосуда с газовой смесью создают перепад Т. Это приводит к разному составу в горячей и холодной части сосуда. В горячей части, смесь содержит большое количество компонента, обладающей меньшей молекулярной массой. Разница в составах тем больше, чем T.