خلية تحليل كهربائي مخبرية بحجاب حاجز

في معظم خلايا الاستخلاص الكهربائي يشترك المصعد والمهبط في محلول واحد ولا يقلق أحد. أما في أنظمة ترسيب المنغنيز أو الأنتيمون أو القصدير، وفي كثير من الأعمال على كبريتات النيكل والكوبالت والنحاس والزنك، فلا يمكن الاشتراك: فالحمض المتجدد عند المصعد، ونضوب المعدن عند المهبط، والتفاعلات الجانبية عند أي من القطبين، يجب أن تبقى منفصلة حتى يكون للقياس معنى. وهذه الخلية موجودة لهذا الغرض تحديداً: إطار حجاب يقسم الخزان إلى حجرتين منفصلتين للمصعد والمهبط، فيرى كل قطب المحلول المصمم له لا المحلول الذي أنشأه القطب الآخر.

ما الذي يغيّره الحجاب

الحجاب لباد بوليمري أو غشاء تبادل كاتيوني، مثبّت في إطار PP قابل للفك؛ وأي النوعين يناسب نظامك يُثبَت بالاختبار. لباد الحجاب يفصل بالتحكم في الحمل ويُبقي المسارات الأيونية مفتوحة، وهو الخيار المعتاد في أعمال ترسيب المعادن. أما غشاء التبادل الكاتيوني فيضيف انتقائية مقابل مقاومة أعلى وكلفة غشاء. ولأن الحجاب في إطار قابل للفك، فالتبديل بين النوعين مهمة خمس دقائق لا إعادة بناء، وهذا ما يجعل الخلية صالحة لدراسة مقارنة.

ثلاث سعات مخبرية ومادتان للجسم

تأتي الخلية بتجهيزات سطح مكتب سعة 5 L و10 L و20 L. والجسم من PMMA الشفاف (أكريليك) قياسياً، فيمكن مراقبة تصاعد الغاز وشكل الترسيب وحالة الحجاب أثناء التشغيل. ولمحاليل الكلوريد يتوفر جسم من PP بديل، لأن PMMA ليس الجواب الصحيح في تلك الكيمياء. وبحسب التسليم، الخلية مصنّفة للضغط الجوي وللتشغيل من حرارة الجو حتى 60 °C، وهو ما يغطي التحليل الكهربائي المخبري بارتياح لا الأنظمة الساخنة المضغوطة.

تزاوج الأقطاب

المصاعد غير قابلة للذوبان: صفيحة من سبيكة الرصاص أو صفيحة تيتانيوم بطلاء MMO (DSA)، تُختار بحسب نظام المحلول. والمهابط صفيحة من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L أو من التيتانيوم النقي بسطح مصقول، فيكون التشكّل النووي ونزع الترسيب متكررين بين التشغيلات. والتزاوج أهم في خدمة الحجاب منه في خلية بحجرة واحدة، لأن كيمياء المصعد قد تبتعد كثيراً عن كيمياء المهبط خلال التشغيل.

الفجوة وقضيب التوزيع والمقوّم

فجوة الأقطاب قابلة للضبط من 30 إلى 80 mm عبر تباعد إطار الحجاب: الفجوة الأوسع تقلل حساسية الهبوط الأومي لسوء المحاذاة، والأضيق توفّر جهداً لكنها تتطلب تجميعاً أنظف. ويدخل التيار عبر حامل قضيب علوي بوصلات Ti/Cu، ما يُبقي مقاومة التلامس خارج بياناتك. ويأتي التغذية من مقوّم خارجي متزاوج، عادة في مجال 0–10 V / 0–100 A ويُورَّد بحسب التخطيط، فتحدَّد الخلية والمقوّم معاً بدل اكتشاف عدم التوافق على الطاولة.

المحاليل التي صُممت لها الخلية

المهمة الأساسية هي الاستخلاص الكهربائي من الكبريتات للنحاس والزنك والنيكل والكوبالت، وخدمة الحجاب في أنظمة ترسيب المنغنيز والأنتيمون والقصدير. أما الأوساط الكلوريدية أو الفلوريدية فتغيّر المواصفات: تتطلب جسماً من PP أو CPVC ومصاعد Ti/MMO، فيجب تأكيد كيمياء الوسط قبل الطلب.

الأسئلة الشائعة

حجاب لباد أم غشاء تبادل أيوني؟

لترسيب المعادن حيث المطلوب أساساً فصل الحجرتين، اللباد أبسط وأرخص. وحيث يجب تقييد انتقال الأنيونات يكون الغشاء الكاتيوني هو الأداة. ويُثبَت الاختيار بالاختبار على محلولك.

هل المقوّم مشمول؟

يُورَّد مقوّم خارجي متزاوج للتيار المستمر، عادة 0–10 V / 0–100 A، بحسب التخطيط لا كملحق ثابت، فتطابق فئته مساحة الأقطاب وكثافة التيار لا رقماً في الكتالوج.