العلاقة بين تركيز القلويات الناتج عن الغشاء الأيوني وتركيز المحلول الملحي الوارد إلى الخزان
Thread Content
تظل تيارات الخلايا الكهربائية المستخدمة في عملية الكلور ثابتة، كما أن كمية الماء المضاف إلى القطب السالب ثابتة أيضًا. وكذلك، فإن كمية الملح المضافة إلى الخلايا وكمية الملح المستخدم في الدورة الكيميائية ثابتة أيضًا؛ أي أن جميع معدلات التدفق والتيارات ثابتة. لقد قمت فقط بتغيير تركيز الملح المضاف إلى الخلايا. ووفقًا للنظرية، فإن التيار سيظل ثابتًا، وبالتالي لن يتغير KItnℓ. ويجب أن يظل إنتاج القلويات ثابتًا أيضًا. لكن في الواقع، تزداد تركيز القلويات، والسبب هو أن عدد جزيئات الماء التي تمر عبر الأيونات الصوديومية قل، مما يؤدي إلى ارتفاع التركيز هل ما زالت أيونات الصوديوم المتكونة بالتحليل الكهربائي كثيرة؟ هل ارتفع معامل الكفاءة الكهربائية أيضًا مع زيادة تركيز المحلول الملحي؟
لأن كل أيون صوديوم ينتقل عبر الغشاء الأيوني ويحمل معه من 4 إلى 5 جزيئات ماء إلى الكاثود، أعتقد أنه عندما يزداد تركيز الماء المالح في المخرج، فإن نسبة الماء في الغشاء تنخفض، وبالتالي يقل كمية الماء الذي يتسرب. لذا، ربما يكون السبب هو ارتفاع تركيز الملح في منطقتك مما أدى إلى ارتفاع تركيز القلويات.
لا يجب أن تكون تركيز الملح في المحلول الداخل إلى الخزان مرتفعة جدًا، لأن ذلك قد يؤدي إلى تكوّن فقاعات على غشاء الأيونات. كما يجب معرفة مقدار ارتفاع تركيز الملح مقارنة بالسابق، وكذلك مقدار ارتفاع تركيز القلويات
الزيادة في التركيز التي أتحدث عنها، بالطبع، تكون ضمن نطاق السيطرة.
يجب ألا يكون ذلك واضحًا جدًا، وإلا لكان من الكافي رفع تركيز الملح في المحلول المستخدم. مع ثبات التيار، يجب أن يكون عدد الإلكترونات العابرة لخلية الألكتروليس ثابتًا، وبالتالي فإن كمية الهيدروجين المنتجة تكون ثابتة أيضًا. حتى لو مر عبر غشاء الأيونات عدد أكبر من أيونات الصوديوم، فلن يحدث اختلال في التوازن الكيميائي. يمكنك مراقبة استهلاك الطاقة في خلية الألكتروليس على مدار بضعة أيام؛ فعندما يرتفع تركيز القلوي، سيزداد بالتأكيد استهلاك الطاقة.
في الإنتاج الفعلي، يحدث بالفعل ما يلي: أولاً، يزداد تركيز المحلول الملحي الوارد إلى الخزان (مع بقاء معدل تدفق المحلول الملحي ثابتًا)، مثلاً من 300 جرام/لتر إلى 302 جرام/لتر، وبالتالي يزداد تركيز القلويات. 2. يزداد تدفق المحلول داخل الأخدود (مع بقاء تركيز المحلول المالح ثابتًا)، كما يزداد تركيز القلويات. في كلا الحالتين، أعتقد أنه بغض النظر عن الحالة، فإن كمية أيونات الصوديوم في المحلول المالح تزداد، وبالتالي يزداد أيضًا كمية أيونات الصوديوم التي تمر عبر الغشاء الأيوني، مما يؤدي في النهاية إلى زيادة تركيز القلويات.
التيار كما هو، وإجمالي حركة أيونات Na وOH لم يتغير! إذا لم نأخذ كفاءة التيار في الاعتبار، أي إذا لم تتغير أيونات OH، فإن أيونات Na أيضًا لن تتغير! الشيء الوحيد الذي تغير هو كمية الهجرة الكهربائية للماء! بالطبع، مع ارتفاع تركيز الملح في المحلول، فإن انكماش الغشاء يؤدي أيضًا إلى زيادة طفيفة في كفاءة التيار!
قد يكون هذا هو النتيجة إذا نظرنا فقط إلى التركيز، أما بالنسبة للإنتاج الفعلي وكفاءة استخدام الطاقة واستهلاك الطاقة لإنتاج طن واحد من القلويات؟ أعتقد أن استهلاك الطاقة لكل طن من القلويات هو أفضل مؤشر لتقييم الأداء، فالعوامل الأخرى ليست شاملة
أعتقد شخصيًا أن السبب هو انخفاض انتشار التركيز للماء غير المحمل بأيونات الصوديوم. زيادة تركيز السائل الأنودي له تأثير ضئيل على طبقة الأحماض الكربوكسيلية مقارنة بطبقة الأحماض الكبريتية، وبما أن طبقة الأحماض الكربوكسيلية هي التي تحدد كفاءة التيار، فمن الممكن أن يقل كمية الماء المرتبط بأيونات الصوديوم، لكن من المتوقع ألا يكون الانخفاض كبيرًا، وإلا فإن جهد الخلية سيرتفع وستنخفض كفاءة التيار. يمكن للماء الموجود في غرفة الأنود أثناء توقف السيارة أن ينتقل إلى غرفة الكاثود، وأعتقد أن هذه الظاهرة تحدث أيضًا أثناء تشغيل التيار الكهربائي. نظرًا لارتفاع تركيز سائل الأنود، يمكن اعتبار ذلك مؤشرًا على انخفاض تركيز الماء، وبالتالي يقل مقدار الهجرة أيضًا. يُقال إن هناك قنوات مائية متخصصة أيضًا في الغشاء الأيوني. بالنسبة لما إذا كان أيونات الصوديوم تمر عبر الغشاء الأيوني بكميات أكبر، أعتقد أن مقارنة فرق التركيز عند مدخل ومخرج الأنود قبل وبعد تعديل التركيز قد تكون مفيدة كمرجع.