Влияние режима ожижения слоя стеклянных частиц на катодные процессы
Исследовано влияние режимов ожижения слоя стеклянных частиц различного диаметра на скорость массопереноса и качество катодных осадков меди. Установлено, что сравнительно с псевдосжиженным слоем равномерного ожижения режим гидротранспорта стеклянных частиц значительно повышает скорость массопереноса...
Saved in:
| Published in: | Украинский химический журнал |
|---|---|
| Date: | 2000 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України
2000
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/184573 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Влияние режима ожижения слоя стеклянных частиц на катодные процессы / Н.А. Шваб, В.Д. Литовченко // Украинский химический журнал. — 2000. — Т. 66, № 7. — С. 37-39. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859687490823127040 |
|---|---|
| author | Шваб, Н.А. Литовченко, В.Д. |
| author_facet | Шваб, Н.А. Литовченко, В.Д. |
| citation_txt | Влияние режима ожижения слоя стеклянных частиц на катодные процессы / Н.А. Шваб, В.Д. Литовченко // Украинский химический журнал. — 2000. — Т. 66, № 7. — С. 37-39. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Украинский химический журнал |
| description | Исследовано влияние режимов ожижения слоя стеклянных частиц различного диаметра на скорость массопереноса и качество катодных осадков меди. Установлено, что сравнительно с псевдосжиженным слоем равномерного ожижения режим гидротранспорта стеклянных частиц значительно повышает скорость массопереноса и увеличивает область рабочих плотностей тока с одновременным получением качественных катодных осадков меди. Дано объяснение этим процессам.
|
| first_indexed | 2025-11-30T23:19:21Z |
| format | Article |
| fulltext |
~ЛЕКТРОХИМИЯ
~K. '541.13!.S
1. А., Шваб, В. д. Литовченке
~лиЯниЕ РЕЖИМА ожижения слоя ствклянных ЧАСТИЦ
IA' кАтодныЕ ПРОЦЕССЫ
;,'
I
I :, Исcnедовано влияние режимов ожижения споя стеклянных частиц рвзличного диаметра на скорость массопереноса н
качество катодных освдков меди. Установлено, что сравнительно с псевдоожиженныы споем равномерного ожижения'
режим' ГllДpотранспорта стеклянных частиц знаЧlIтельно повышает скорость массопереноев 11 увеличивает область рабочих
lШотностей тока с одновременным получением качественных катодных осадков меш•. Дано объяснение этим прсцессаи.
транспорта стеклянных частиц различного дна
метра на предельные токи диффузии при элек
тровосстановлении ИОНОВ меди на плоском квто
де, а также на структуру катодных осадков меди.
Для исследований использовали электролит,
содержащий 3.15·10-5 М супьфата меди и 1 М
супьфата Н811)ИЯ, и стеклянные частицы' со
средним диаметром фракций 0.07, 0.17 и 0.22 см.
Предельнь1с токи диффузии электровосстановле
ния ионов меди определяли при помощи потен
циостата "ПИ-50" н двухкоординатного самопис
ца. Исследования ПрО80ЩШИ при температуре
24-25 ос в сконструированной нами ячейке,
изготовленной из органического стекла (рис. 1).
Она состоит 1-13 катодного и анодного ПрОС1р8нет8
прямоугольной формы, разделенных полупрони
цаемой циафрагмой из термически уплотненной
хлоринсвой ткани. Катодное пространство пред
ставляет собой прямоугольный канал, разделен
ный тонкой пористой 'ПЛ8СПIНКОЙ (5). Рабочим
электродом служил медный диск диаметром I см,
запрессованный заподлицо в плоскую оправк.у
Псевдоожиженные слои частиц позволяют
езко интеНСИ~)J,щировать процессы теплообмена
~ М8ссопереНОС8 в химической технологии [1] И,
, частности, резко увеличивают скорость эпек
ГрохИмических процессов, протекаЮщ}IХ с диффу
шонными ограничениями [2, 3]. Режим ожижения
прает существенную роль при создании ревкто
)08 для проведения процессов, ИзвеС1НЪ1 1)88НО
~еl'ны�й режим ожижения, струйный и гндро
гранспортный [1]. Наиболее распространен
~ав}(омерный режим ожижения сло.я частиц, кото
)ЫП применяется не только в химической тех.но
~оГшI. но И для проведения электрохимических
~poцecCOB [2, 3]. Массоперенос при электролизе
s1 i псевдоожиженном слое неэлектропроводныx
~·астиц обусловлен СКОРОСТЬЮ обтеК8Ю1Я электро
I
оса (соответственно частиц) и частотами ссуда-
peH.~. частиц с электродом. Соотношение этих
еостввляющих массопереноса определяется разме
рОМ' частиц и их плотностью (4)~ Наибольший
вклад в массоперенос вносит скорость обтеК8Ю1Я
~леКТРОД8 потоком электролита. Поэтому
~апьнеrпriее увemичение СКОрОCnI массопереноса
8 та1СОЙ' системе может быть достигнуто повы
шеинем скорости обтекания электрода электро
rпnОМ • Это может быть достигнуто при исполь
вованни режима гидрстранспорта частиц, При
ровышеюПl скорости потока раствора псевдоо
~нженны�'. слой расширяется и при достиженни
fКОРОСПI витания частиц они выносятся потоком
1
1] канала. Если подавать частицы в канал непре
ЭЫ8НО. то реализуется режим гидрстранспорта
1]. В этом режиме скорость обтекания электрода
начительно больше скорости обтекания электро-
а в псевдоожиженном слое частиц И, соответ
. енно, будет больше скорость массоперено~а ..
Для подтверждения этого нами были прове..
ены� исследования по влиянию режима гидро-
1-1. А. Шваб. В. Д. Литовченко, 2000
SSN 0041-6045. УКР. ХИМ. ЖУРН. 2000. Т. 66• .Nl 7
1
"
Рис, 1. Ячейка для изучения эяек
тродных пропессов в псевдоожижен
НОМ слое неЭЛСКТрОПрО80ДНЫХ час
ТIIЦ н В режиме гидретранспорта час
тиц: J - КОРПУС распределителя
потока электролита: 2 - ПРОТИВО')
лектрод; 3 - диафрагма; 4 - окно
слива раствора; 5 - пористая пере
городка; 6 - рабочий электрод; 7
опускная площадка частиц; 8
подперживающая сетка; 9 - отвер
етне для подачи электролита.
37
из оргстекла, которая помещалась в пазы боко
вых стенок катодного пространства. В основа
нии катодного пространства размещен распре
делитель потока электролита, выполненный в
виде полиэтиленовой сетки. В отсутствие
вкладыша с опускной площадхой для частиц
(7) и ТОНКОЙ пористой перегородки (5) реализуется
ячейка с равномерно псевдоожиженным слоем.
Вкладыш и пористая перегородка обеспечивали
режим гидротравспорта частиц, Струя электро
лита, сформированная щелевым каналом в
нижней части ячейки,' увлекает. частицы вдоль
катода в верхнюю часть ячейки, Здесь СКОрОСТЬ
раствора из-за расширения канала гидротран
спорта уменьшается, и частицы под действием
силы тяжести опускаются эвниз на опускную
площадку, откуда, скатываясь, вновь поступают
в канал гидрстранспорта. Так реализовалась
непрерывная .циркупяция частиц вдоль катода.
Устойчивый режим гидрстранспорта с плотным
потоком частиц, как показали исследования, реа
лизовался при следующих параметрах ячейки:
расстояние от катода к пористой перегородке
(10-15)dч; ширина канала, формирующего струю
потока - (7-12)dч ; lЩlрина окна подачи частиц
между опускной площадкой и пористой перего
родкой - (12-17)dч • При этих параметрах ячейки
даже при значительных скоростях потока элек
тропига частицы не уносились из ячейки. Псев
доожиженный слой ИШI гидр~транспорт частиц
реализовался подачей электролига через отвер
стие (9) под распределитель центробежным насо
СОМ. Скорость подачи электролита регулировали
вентилем, скорость измеряли ротаметром.
Исследования показали, ЧТ9 предельные токи
.диффузии электровосстановления ионов меди
линейно уменьшаются с ростом скорости потока
электролита и возрастают при увеличении диа
метра гидротранспортируемых частиц (рис. 2).
~
2Д~ _
~
Предельные токи диффузиив этом случае обус~
ЛОВЛИВ810ТСЯ скоростыо обтекания катода ПОТа
ком и частотой соударений частиц с НИМ. Пр;
соударении частиц с катодом, как и при эле,'
тролизе в псевдоожиженном слое незлектропрв
водных частиц с равномерным ожижением [4], ii
диффузионный слой вносится объем электролит
с концентрацией, равной объемной. Это вызывае
увеличение тока на катоде, которое тем болыа
чем больше частота ссударений. Наблюдаемя
снижение предельных токов с ростом скорось
потока электролита объясняется снижени
чаСТО1Ъ1 ссударений частиц с катодом. Посколь
скорость подачи частиц в канал гидрстранспор
в нашем случае постоянна, увеличение скоро
потока электролита приводит к уменьше§'
числа частиц в канале гидрстранспор
Вследствие этого, как и в случае пседоожиженно '
СЛОЯ при повышении скорости проток,а [5], чи,
соударяюшихся частиц с катодом СЮlжцется.~
вклад токов ссударений в предельные ToM'~
диффузии уменьшается. При этом считается, чil 1
скорость обтекания катода потоком постоянв]
и, согласно [1], равна скорости витания часпв'
Рост токов диффузии при увеличении диаметр'
частиц обусловлен увеличением скорости об~.
1<8НИЯ катода потоком вследствие повышена
скорости витания. Для практических цепе
процесс гидрстранспорта рекомендуется вести:
плотном слое, Т. е. при скорости потока раствор
вблизи начала гидретранспорта чаС1"Щ.
Для сравнения на рис. 3 приведены зависв
мости предельных токов диффузии при электрв
лизе в псевдоожиженном слое стеклянных части
(данные из [6]). Видно, что использование режим
гидротранспорта частиц при электролизе поэвв
ляет достичь значительно большей интенсивносв
электролиза, чем псевдоожиженного слоя С равн,
мерным ожижением. 'з
l41A1Jfr~L
2t
j
I
I
о
---~----'-_._,_,_.," L... __•.
111 11 2 и,с"",/с
Рис. 2. Зависимость предельных токов дJlффУJИН электровссстановления ионов меди на плоском катоде от скорости прото'
электролита при гидротрвнспорте стеклянных частиц. Средний диаметр фракции частиц: J - 0.07; 2 - 0.17. 3 - 0.22 C~
Рас. 3. Зависимость предельных токов ДИффУЗllllэлеКl'рQвосстановлеНIIЯ ионов меди на плоском катоде в псевпоожиженна
слое стеклянных частиц разяичного диаметра ОТ скорости протока электролита: J - в канале без частиц: 2. 3, .J -_..- cp~LLИIi
диаметр Ф ракции частиц 0.07; 0.17 и 0.22 см соответственно.
38 ISSN 0041-6045. УКР. хим. жмгн. 2000. Т. 66. ~\f2:
Качество катодных осаДКО8 меди в :J8ВИСИМоеnt от диаме1р3
..е..... ntAродинамичеекихпараметровIIСе8ДООжюкенного~ЛО.
Н~oemтежа (кснцентрвцияионов меди в растворе8·10-2 М,
ТОJlщина осадка меди 75-100 МКМ)
f ~ } 0.25. 0.75 Полублестящий
0.25 0.85 Мелкокристаялнческий,
гладкий.~.
\'0.25 1.0 Порошкообразный
,~~. ~"
-ф: ~
;::_:·'·J.~K показано в [6,7], электролиз в псевдоо
~жеЮlОМ слое стеклянных частиц позволяет
УJIyЧIПкrь качество катодных осадков метаплов
~nPи' одновременном повышении интенсивности
:элеК1ролиза. Это' обусЛовлено'пластической
деформацией поверхности pacтyuцeгo ocaдia
.'*Jа'cmцаМ"1 при соударении их с катодом и уве
";ЩЧением плотности локаций, ЧТО непосредствен
но Влияет на процесс элекгрокристалпизации [7].
Д~ получения качественных катодных осадков
гЛубина пластической деформации осадка части
цами должна быть больше скорости роста осадка
в единицу времени. 'Глубина пластической дефор
мации определяется кинетической энергией
Псевдоожиженный слой стеклянных частиц
(отtlосапельная степень расширения слоя 1.5)
0.09 0.5 Мелкокриствяяический,
ГЛа.ФСИЙ
SUMMARY. lnvestigations оС (Ье effect оС conditions оС
Culdiring а bed оС glass beads оС difТerent diameters оп mass
transfer rate and the quality оС cathode cooper ·deposits have
been carried out. It has been found (Ьа. in comparation with
uniConnly Лuidizеd bed, the hydrotransport оСglass beads increases
substantially (Ье mass transfer rate and (Ье working current
density region, which enabIes sound cathode соорег deposits to
Ье obstained. Ап explanation оС these processes is given.
1. Тодес О. М., Цитович о. Б. Аппараты с КИПЯЩИМ зернис
тым слоем. -л.: Химия. 1981. -С. 295.
2. Ш,аб Н. А.II Укр. хим. жури. -1985. -51, N2 2. ·С. 622-626.
3. КreysQ а.. Рютеск 5., Неиг Е. А. 11 J. Appl. Electrochem.
-1915.· ..5. -Р. 305-312. .
4. Шваб Н. А. 11 Укр. ХИМ. жури. -1997. -63, ~ 7. -с, 31-43.
s. Ш,аб Н. А., Стефаяяк Н. В. 11 Там же. ·1986. -51, N2 2.
-с. 211-213.
6. Шваб Н. А., Кондрук Е. 1., Агужен А. Я. 11 Там же.
·1985. ·51, ,Ng 2. ·С. 170-174.
7. Шваб Н. А., Лее Е. С.. Литовченко В. Д. 11 Там же. -1998.
.•~4, N2 3. -с. 37-43.
РЕЗЮМЕ. Дослiджено вппив режимш зрщження шару
СКЛЯННХ частинок ртзних дiаметрiв на швидкють ивсопереносу
та якiсть катодних осашв Miдi. ВСТ8НОвлено, що в порiвняннi
з псевдозрщженим шаром piBHoMipHoro зрiджeння режим
гiдротранспорту скляних частинок значно пщвищус швидкгсть
масоперенооу та збiльшус область робочих густии струму з
одночасним оцержанняи якюних катодних осашв Miдi. Дано
тлуиачення ЦИМ процесам.
частиц в момент соударения, Т. е. скоростью
частицы, диаметром и плотностью ее материала.
В связи с тем, что скорость движения стеклян
НЫХ частиц в режиме гидротранспорта значи
тельно больше, чем в псевдоожиженном слое,
следует ожидать улучшения качества катодных
осадков меди даже при проведении электролиза
разбавленных растворов.
Исследования показали (таблица), что элек-
.ТРОШlз в режиме гидротранспорта стеклянных
Ч8СП1Ц позволяет улучшить качество катодных
осадков меди даже при проведении процесса в
облает предельных токов диффузии. Увеличение
диаметра частиц ПРИВОДИТК повышению плотнос
пt тока и, как следствие, получению ГЛ8ДК}(Х
мелкокристаллических осадков. При электролизе
в псевлоожиженном слое стеклянных частиц с
равномерным ожижением хорошие катодные
осадки меди получаются в области более низких
плотносгей тока (таблица).
Таким образом, использование режима
гидротранспорта стеклянных частиц позволяет
увеличить скорость массопереноса при электро
лизе и одновременно улучшить качество катод
ных осадков меди.
Характеристика
катодного осадка
Мелкокрвсталлическнй,
гладкий с дендритами ПО
краям
nорошкообразный
Порошкообразный
Мелкокристалпический,
гладкий
0.75
0.85
1.0
0.75
соотношение
рабочей и
предельной
диффузионной
плотносгей тока
0.25 0.85 Дендригообразный
0.25 1.0 Порошкообразиый
Гидротранспорт .
(скорость потока раствора В частиц 5 см/с)
0.09 0.75 Матовый
0.09 0.85 Мелкокристалянческий,
гладкий
'0.09 1.0 Порошкообразный
скорость потока раствора Jl частиц 10 cM/c
0.09
-ъ ',
0.09
10.09
'0.25
СреДJfИЙ
диаметр
частиц.
см
.)
Институт общей и неорганической химии ИМ. В. и. Вернадского
НАН Украины, Киев
Поступила 08.06.98
ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ. ЖУРИ. 2000. Т. 66, N2 7 39
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-184573 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0041–6045 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-30T23:19:21Z |
| publishDate | 2000 |
| publisher | Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Шваб, Н.А. Литовченко, В.Д. 2022-06-19T15:11:21Z 2022-06-19T15:11:21Z 2000 Влияние режима ожижения слоя стеклянных частиц на катодные процессы / Н.А. Шваб, В.Д. Литовченко // Украинский химический журнал. — 2000. — Т. 66, № 7. — С. 37-39. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 0041–6045 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/184573 541.135.5 Исследовано влияние режимов ожижения слоя стеклянных частиц различного диаметра на скорость массопереноса и качество катодных осадков меди. Установлено, что сравнительно с псевдосжиженным слоем равномерного ожижения режим гидротранспорта стеклянных частиц значительно повышает скорость массопереноса и увеличивает область рабочих плотностей тока с одновременным получением качественных катодных осадков меди. Дано объяснение этим процессам. ru Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України Украинский химический журнал Электрохимия Влияние режима ожижения слоя стеклянных частиц на катодные процессы Вплив режиму ожиження шару скляних частинок на катодні процеси Effect of the fluidization conditions of a bed of glass particles on cathodic processes Article published earlier |
| spellingShingle | Влияние режима ожижения слоя стеклянных частиц на катодные процессы Шваб, Н.А. Литовченко, В.Д. Электрохимия |
| title | Влияние режима ожижения слоя стеклянных частиц на катодные процессы |
| title_alt | Вплив режиму ожиження шару скляних частинок на катодні процеси Effect of the fluidization conditions of a bed of glass particles on cathodic processes |
| title_full | Влияние режима ожижения слоя стеклянных частиц на катодные процессы |
| title_fullStr | Влияние режима ожижения слоя стеклянных частиц на катодные процессы |
| title_full_unstemmed | Влияние режима ожижения слоя стеклянных частиц на катодные процессы |
| title_short | Влияние режима ожижения слоя стеклянных частиц на катодные процессы |
| title_sort | влияние режима ожижения слоя стеклянных частиц на катодные процессы |
| topic | Электрохимия |
| topic_facet | Электрохимия |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/184573 |
| work_keys_str_mv | AT švabna vliânierežimaožiženiâsloâsteklânnyhčasticnakatodnyeprocessy AT litovčenkovd vliânierežimaožiženiâsloâsteklânnyhčasticnakatodnyeprocessy AT švabna vplivrežimuožižennâšarusklânihčastinoknakatodníprocesi AT litovčenkovd vplivrežimuožižennâšarusklânihčastinoknakatodníprocesi AT švabna effectofthefluidizationconditionsofabedofglassparticlesoncathodicprocesses AT litovčenkovd effectofthefluidizationconditionsofabedofglassparticlesoncathodicprocesses |