Взаємодія анодних газів з електролітом

Розчинення газів у розплавлених солях представляє великий інтерес для технології електролізу. Анодні гази є сильними окислювачами; переходячи в електроліт, вони окислюють розчинений метал не тільки на кордоні електроліт – газ, але і у всьому обсязі междуполюсного простору.

Розчинність газів підкоряється закону Генрі – зі зростанням тиску газу над розплавом розчинність, збільшується прямопропорційно:

Cs = kpp, (27)

де Cs – концентрація газу в розплаві, моль / см3; р – тиск газу, Па; kp-розчинність газу, моль / (см3 · Па).

Якщо газ поводиться як ідеальний, що при високих температурах і малих тисках цілком дотримується, тиск його пов’язане з концентрацією в газовій фазі Cq співвідношенням:

p = CqRT. (28)

Підставляючи це значення р у вираз (27), отримаємо:

Cs = kpRTCq = kcCq,

де kc- мольная частка газу в розплаві.

Залежність розчинності від температури підпорядковується рівнянню:

023-2

для концентрації газу в мольних частках:

kc = Ae-ΔH / RT, (30)

де? Н – ентальпія розчинення газу, кДж / моль; А – постійна.

Ентальпію розчинення можна розглядати що складається з двох доданків: один обумовлена ​​утворенням в розплаві мікропорожнин, в які входять молекули газу (фізична розчинення), інша – взаємодією молекул газу з частинками розплаву (хімічне розчинення). Перша, пов’язана з витратами енергії, позитивна, друга, пов’язана з виділенням енергії, негативна. Якщо має місце чисто фізичне розчинення, без помітного взаємодії рідини і газу, то з підвищенням температури розчинність газу збільшується. При хімічній взаємодії рідини і газу розчинність з підвищенням температури зменшується.

На рис. 16 наведені деякі дані про розчинність СО2 в розплаві NaCl і в кріоліту-глиноземних розплавах. Температурні залежності для NaCl і

Na3AlF6-Al2O3 істотно різні: розчинність СO2 в NaCl з підвищенням температури збільшується, ентальпія розчинення позитивна і становить 31 кДж / моль, т. Е. Має місце фізичне розчинення. Для кріаліто-глиноземних розплавів розчинність на полпорядка вище і зменшується з підвищенням температури, ентальпія розчинення негативна (-17 кДж / моль).

Чим вище активність комплексів AlOF1-xx, тим більше розчинність СO2 в розплаві (рис. 16, б). Підвищення температури супроводжується розпадом комплексів AlOF1-xx. і розчинність СO2 зменшується.

Фізико-хімічні властивості розчинів газів в розплавлених шарах вивчені недостатньо. Є підстави вважати, що коефіцієнти дифузії хлору, розчиненого в розплавлених хлоридах, мають величини на 1-2 порядки вище, ніж для розчинів солей один в одному. Так само, як і для розчинів металів в їх солях, тут передбачається наявність поряд із звичайним трансляційним рухом механізму перескоку електронів. Наскільки це може бути застосовано до розчинів анодних газів в електроліті алюмінієвих ванн, залишається неясним.

Посилання на основну публікацію