دستگاه الکترولیز چیست ؟ قیمت خرید و فروش و انواع کاربرد آن

دستگاه الکترولیز یا برق کافت دستگاهی است که با استفاده از جریان برق ، پیوند های شیمیایی بین مولکول ها و اتم ها را شکسته و آن ها را از یکدیگر جدا می کند . این دستگاه ، یکی از دستگاه های آزمایشگاهی پرکاربرد است . بیشترین کاربرد دستگاه الکترولیز در تصفیه آب و فاضلاب ، صنعت متالوژی و معادن است .

جالب است بدانیم که :

در تصفیه آب ، این دستگاه به کمک جریان برق پیوند بین اتم های اکسیژن و هیدروژن را می شکند . در این حالت ، املاح و آلودگی های موجود در آب نمایان می شود . به این ترتیب ، ناخالصی ها جدا شده و با ایجاد پیوند بین مولکول های اکسیژن و هیدروژن ، مولکول های آب تشکیل می شود .

نکته :

دلیل کاربرد بالای دستگاه الکترولیز در صنعت متالوژی این است که هنگام تهیه ی آلیاژ ، به جای فلز از نمک آن فلز استفاده می شود . برخی از فلزات مستعد اکسیداسیون هستند و یا تفاوت بالایی در چگالی ، فشار بخار و نقطه ی ذوب دارند . به همین دلیل ، استفاده از روش های معمول برای آلیاژ سازی و همگن کردن آن بسیار دشوار است . از این رو ، استفاده از این دستگاه تاثیر به سزایی در سهولت انجام این کار دارد .

در نشریه علمی جهان شیمی فیزیک برخی از دستگاه های آزمایشگاهی مانند آون ، کوره ، اتوکلاو ، انکوباتور ، هود ، آب مقطر گیری ، رفراکتومتر ، چگالی سنج و … بررسی شده است . در این مقاله ، پیش از بررسی دستگاه الکترلیز ، کاربرد ، روش استفاده و قیمت خرید و فروش آن ، به توضیحی اجمالی در رابطه با فرایند الکترولیز می پردازیم :

• الکترولیز چیست ؟
• قیمت خرید و فروش دستگاه الکترولیز
• دستگاه الکترولیز از چه بخش هایی تشکیل شده است ؟
• دستگاه الکترولیز چه کاربرد هایی دارد ؟
• دستگاه الکترولیز چگونه آب را تصفیه می کند ؟

الکترولیز چیست ؟

الکترولیز یا برق کافت ، روشی است که از آن برای جدا کردن عناصر و مواد استفاده می شود . در این روش با استفاده از جریان برق مستقیم ( DC ) ، پیوند های شیمیایی بین عناصر و مواد را شکسته و آن ها را از یکدیگر جدا می کند . این فرایند ، یک فرایند غیر خود به خودی است . به این معنی که برای انجام آن باید از نیروی خارجی استفاده کرد . این نیروی خارجی همان جریان برق است .

روش الکترولیز در صنعت ، یک مرحله ی مهم در جداسازی عنصرها از منابع و صورت طبیعی آن‌ها مانند سنگ معدن یا کانسنگ به حساب می آید . ولتاژ مورد نیاز برای الکترولیز ، پتانسیل تجزیه نامیده می‌شود .

نکته :

اولین بار دانشمندی انگلیسی به نام مایکل فارادی این روش را ابداع کرد . او با عبور جریان برق از درون محلول یک ترکیب شیمیایی فلز دار مشاهده کرد یک واکنش شیمیایی به وقوع می ‌پیوندد . بعد ها جوزف جان تامسون در سال ۱۸۹۷ میلادی با استفاده از این روش ، الکترون را کشف کرد .

از نظر فارادی بین شدت جریان الکتریکی و زمان انجام الکترولیز و همین‌طور مقدار ماده ای که توسط برق ‌کافت تجزیه یا تولید می‌شود، ارتباط خطی وجود دارد . به این ترتیب ، اگر زمان انجام واکنش را ثابت نگه ‌داشته و شدت جریان را به دو برابر افزایش دهیم مقدار ماده‌ ی تجزیه شده در اثر الکترولیز نیز دو برابر می شود .

علاوه بر این ، با ثابت نگه داشتن شدت جریان و دو یا سه برابر کردن زمان انجام واکنش ، مقدار ماده ای که وارد واکنش می ‌شود نیز، دو یا سه برابر می‌ شود .

به این ترتیب بود که فارادی به وجود رابطه خطی و مستقیم بین مقدار ماده و مقدار بار الکتریکی پی برد . این قاعده امروز به قانون فارادی معروف است .

قیمت خرید و فروش دستگاه الکترولیز

به دلیل اهمیت و کاربرد بسیار گسترده ای که دستگاه الکترولیز دارد ، کارخانه های بسیاری در داخل و خارج از کشور به تولید آن اقدام کرده اند . قیمت این دستگاه متناسب با نوع تجهیزات و ساختار متفاوت است .

دستگاه الکترولیز تولید شده توسط کارخانه های داخل کشور در مقایسه با نمونه های مشابه تولید شده در کارخانه های خارج از کشور قیمت پایین تری دارند . از این رو خرید دستگاه های تولید شده در داخل کشور علاوه بر حمایت از تولیدات داخلی در صرفه جویی ارزی نیز موثر است .

هنگام خرید این دستگاه باید به این نکته توجه شود که محصول از ضمانت معتبر و خدمات پس از فروش برخوردار باشد .

دستگاه الکترولیز از چه بخش هایی تشکیل شده است ؟

این دستگاه ، یک سلول الکتروشیمیایی است که یک واکنش اکسایش و کاهش درون آن انجام می شود . کاربرد این دستگاه در اغلب مواقع برای تجزیه مواد است . دستگاه الکترولیز با جداسازی ها مولکول های آب به اتم های اکسیژن و هیدروژن موجب تصفیه ی آن می شود .

این دستگاه از بخش های اصلی الکترولیت ، آند و کاتد تشکیل شده است . الکترولیت می تواند به صورت آب یا حلالی باشد که شامل یون های محلول است . همچنین الکترولیت می‌تواند به صورت نمک های مذاب مانند کلرید سدیم نیز باشد . جریان الکتریکی از طریق مدار خارجی  به الکترودها وارد می شود . سپس یون های مثبت و منفی الکترولیت به سمت الکترود های آند و کاتد حرکت می کند . انجام واکنش شیمیایی هنگامی امکان پذیر است که جریان برق وجود داشته باشد .

دستگاه الکترولیز چه کاربرد هایی دارد ؟

 

 

دستگاه الکترولیز در صنعت و آزمایشگاه  مخصوصا آزمایشگاه شیمی تجزیه کاربرد فراوانی دارد . این دستگاه از الکترود هایی به نام کاتد و آند تشکیل شده است و بر اساس اکسیداسیون و احیا عناصر شیمیایی کار می کند . در این قسمت به مهم ترین کاربرد های دستگاه الکترولیز می پردازیم :

** با استفاده از این دستگاه میزان بار عبوری از مدار را تعیین می کنیم . روش کار به این صورت است که جرم ماده ای که روی الکترود رسوب داده است را اندازه کرده و بر هم ارز الکتروشیمیایی آن تقسیم می کنیم . به این ترتیب ، مقدار باری که از دستگاه گذشته است را محاسبه می کنیم .

** درجه بندی آمپر سنج ها از کار های دیگری است که به راحتی با کمک دستگاه الکترولیز قابل انجام است . به این صورت که ، ظرف دستگاه واکنش الکترولیز و آمپرسنج را به طور متوالی به هم متصل نموده و جریان ثابتی را از آن عبور می دهیم . ثابت بودن جریان از آمپر سنج به راحتی قابل تشخیص است . با به دست آوردن میزان ماده رسوب شده ، می توان مقدار الکتریسیته عبوری را بدست آورد . به این ترتیب با به دست آوردن جریان ، می توان آمپرسنج را درجه بندی کرد . با این روش آمپرسنج به روش استاندارد درجه بندی می شود .

توجه :

** خالص سازی فلزاتی که از معدن بدست می آید ، از کاربرد های مهم دستگاه الکترولیز است . به عنوان مثال ، مس موجود در معدن به صورت ترکیب با گوگرد یا فلزات دیگری مانند نیکل و سرب است . مس دارای ناخالصی ، به عنوان آند در محلول سولفات مس مورد استفاده قرار می گیرد . هنگامی که ولتاژ مناسب برای دستگاه الکترولیز انتخاب شد ، فلز مس به صورت کاملا خالص به سمت کاتد رفته و ناخالصی های آن در محلول قرار گرفته و یا رسوب می ‌کنند .

 

** ازدیگر کاربرد های دستگاه الکترولیز می توان به آبکاری الکتریکی اشاره کرد . در این روش فلز با لایه ای از فلزات دیگر پوشش داده می شود. فرایند آبکاری به محافظت فلزات در برابر خوردگی هوا کمک فراوانی می کند . روش آبکاری این گونه است که ابتدا جسم مورد نظر را کاملا تمیز کرده و به عنوان کاتد در محلول قرار می دهیم . این محلول شامل نمک فلز است و برای اینکه پوشش دهی جسم از فلز بهتر انجام شود آن را بین دو الکترود قرار می دهند .

** از جمله مهم ترین کاربرد الکترولیز ، تصفیه ی آب و پسماند های آلوده است . امروزه تصفیه آب و فاضلاب در حوزه های بسیاری به ویژه بخش صنعت از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است .

** برای تولید کلر و هیدروکسید سدیم این دستگاه بسیار کارآمد است .

** منجر به تولید مس الکترولیتی از مس تصفیه شده با کیفیت پایین تر می شود .

** در تولید پتاسیم کلرات بسیار موثر است .

** از این دستگاه برای تولید اکسیژن فضا پیماها و زیر دریایی ها استفاده می شود .

دستگاه الکترولیز چگونه آب و فاضلاب را تصفیه می کند ؟

در تصفیه ی متداول فاضلاب ، اگر فرآيند های تصفيه اوليه و ثانويه با گندزدايي تکميل شده باشد ، قادر است حدود ۸۵ درصد BOD ، جامدات معلق و تقريبا همه موجودات بيماري زا را حذف نمايد . اما ، بعضي از آلودگي ها مانند نيتروژن ، فسفر ، COD محلول و فلزات سنگين به ميزان کمتری حذف م  شوند .
تصفیه ی آب و فاضلاب هنگامی که مقادير زيادی از فاضلاب تصفيه شده به همراه يک جريان آب سطحی با دبی کم يا اکوسيستم حساس تخليه می شود ، مشکلی اساسی به حساب می آيد .

از این رو ، می توان انتظار داشت فرآيند الکتروليز با مزايايي از قبيل هزينه های بهره برداری پايين ، جنبه هاي بهداشتی و زيست محيطی مطلوب ، حجم کم لجن توليدی ، بازده بسيار بالا ، چشم انداز بسیار مطلوبی در حذف مواد آلاينده از آب و فاضلاب داشته باشد .

امروزه استفاده از دستگاه الکترولیز برای تصفیه آب و پسماند ها رو به افزایش است.  در این دستگاه ، با ایجاد اختلاف پتانسیل الکتریکی بین الکترود های آند و کاتد ، یون های وارد شده به محلول که به عنوان ناخالصی شناخته می شوند از محیط آبی خارج می شوند .

نکته :

در این دستگاه ، با ایجاد میدان الکتریکی ، آند دارای بار مثبت و کاتد دارای بار منفی خواهد بود . به این ترتیب یون های مثبت به سمت کاتد و یون های منفی به سمت آند می روند . به این روش است که دستگاه الکتروایز در تصفیه آب شور که در واقع  یک محلول غلیظ حاوی یون و غلیظ شده است کارایی بسیار بالایی دارد .

این دستگاه در گند زدایی آب نیز بسیار مفید است . برای اینکه دستگاه بتواند عمل گند زدایی آب را به بهترین و سریع ترین حالت انجام دهد باید کاتد مناسب انتخاب شود . برای این کار از پلاتین به عنوان کاتد استفاده می شود . اضافه کردن یون هم در این امر بسیار موثر است .

 نکته :

توصیه می شود دستگاه الکترولیز را متناسب با کارایی مورد انتظار انتخاب کنیم . نوع الکترود و الکترولیت دستگاه می تواند متناسب با کاری که از آن انتظار داریم متفاوت باشد .