Хүчил цайр болон шүлтлэг цайр бүрэх хоёрын гол ялгаа нь цайрын хүчиллэг бүрэх үйл явц нь электродууд хурдацтай, харин шүлтлэг цайрын бүрэх нь бага электрод шингээх хурдтай байдагт оршино.
Халтжих процесс нь зэврэлтээс урьдчилан сэргийлэх арга хэмжээ юм. Металл гадаргуу эсвэл төмөр, ганыг зэврэлтээс үүсэх зэврэлтээс хамгаалахын тулд цайр бүрэх аргыг ихэвчлэн ашигладаг. Тиймээс бид металлын гадаргуу дээр (субстрат) нимгэн цайрын давхаргыг хэрэглэж, физик саадыг үүсгэдэг. Бидний янз бүрийн тохиолдолд ашигладаг цайрын өнгөлгөөний хоёр үндсэн хэлбэр байдаг; цайрын хүчил ба шүлтлэг цайрын бүрээс. Шүлтлэг цайрын бүрээс нь шүлтлэг цианид бүрэх, шүлтлэг цианид бус бүрэх гэсэн хоёр төрөлтэй.
Хүчил цайрын бүрээс гэж юу вэ?
Хүчил цайрын бүрэх нь цайрын сульфат эсвэл цайрын хлоридын цогцолбор зэрэг хүчлийн уусмалуудыг ашигладаг цахилгаанаар бүрэх үйл явц юм. Шүлтлэг цайрын бүрээстэй харьцуулахад энэ нь харьцангуй шинэ процесс юм. Өнөөдөр бидний хэрэглэж байгаа цайр бүрэх процессын 50 орчим хувь нь цайр бүрэх үйл явц юм. Энэ процессыг ашиглан цахилгаанаар бүрэх боломжтой металл хэлбэрт цутгамал төмөр, уян харимхай төмөр, нүүрстөрөгчжүүлсэн төмөр орно.
Зураг 01: Цайраар бүрсэн ороомог
Энэ процесст оролцох химийн урвалууд дараах байдалтай байна:
ZnCl2 + 2 KCl → K2ZnCl4
K2ZnCl4 → 2K+ + ZnCl4
ZnCl2 → Zn2+ + 2Cl–
Энэ процессыг ашиглах нь хоёр том давуу талтай. Нэгдүгээрт, энэ нь катодын өндөр үр ашигтай бөгөөд гаж нөлөө багатай байдаг. Мөн түүнчлэн, энэ нь цахилгаанаар бүрэх хурдыг нэмэгдүүлдэг. Хоёрдугаарт, энэ нь хог хаягдлын хамгийн бага боловсруулалт шаарддаг. Гэсэн хэдий ч энэ үйл явцын давуу тал бас бий; ашигласан химийн бодисын идэмхий шинж чанар нь нүхэнд уусмал тавихад хүргэдэг бөгөөд энэ нь зохих зайлах горимыг дагаж мөрдөөгүй тохиолдолд бүрхүүлд сөргөөр нөлөөлж болзошгүй.
Шүлтлэг цайрын бүрээс гэж юу вэ?
Шүлтлэг цайрын өнгөлгөө нь шүлтлэг уусмалыг ашиглан цахилгаанаар бүрэх үйл явц юм. Энэхүү өнгөлгөөний аргын хоёр ялгаатай үйл явц байдаг; шүлтлэг цианид бүрэх болон шүлтлэг цианид бус бүрэх үйл явц.
Шүлтлэг цианидын бүрээс
Энэ бол анхны боломжтой процесс байсан. Энэ үйл явцад оролцдог химийн урвалууд нь дараах байдалтай байна:
[Zn(CN)4]2- + 2OH– → [Zn (OH)2] + 4CN–
[Zn(OH)2] + e → [Zn(OH)2]–
[Zn(OH)2]- → Zn(OH) + OH–
ZnOH + e → Zn + OH–
Гэсэн хэдий ч бусад процессын өндөр үр ашиг, байгаль орчны хатуу дүрэм журмын улмаас энэ өнгөлгөөг одоо ашиглахгүй байна. Гэсэн хэдий ч энэ нь гол давуу талтай. Тэр бол; хоолой зэрэг бага гүйдлийн нягттай хэсгүүдэд цайр бүрэх чадвар.
Зураг 02: Туршилтын эс дэх цайр бүрэх уусмал
Цианид бус шүлтлэг бүрэх
Энэ процесс нь найдвартай, хэмнэлттэй арга гэх мэтээс шалтгаалан орчин үеийн үйлдвэрлэлд хэрэглэгдэж байна. Энэ процессын явцад явагддаг химийн урвалууд нь дараах байдалтай байна:
[Zn(OH)4]2- → [Zn(OH)3]– + OH–
[Zn(OH)3]– + e → [Zn(OH)2] + OH–
[Zn(OH)2] → Zn(OH) + OH–
ZnOH + e → Zn + OH–
Гэсэн хэдий ч энэ үйл явцад цөөн тооны сул тал бий. Нэгдүгээрт, бидний энэ процесст ашигладаг уусмалууд нь карбонатын өндөр агууламжтай байдаг. Карбонат үүсэх нь хутгах, уусмалын температур нэмэгдэх тусам нэмэгддэг. Энэ нь уусмалын дамжуулалтыг бууруулахад хүргэдэг. Тиймээс энэ нь цахилгаанаар бүрэх үйл явцад саад учруулдаг. Энэ процесстой харьцуулахад цайрын хүчиллэг бүрэх нь уусмал дахь KCl-ийн улмаас цахилгаан дамжуулах чадвартай.
Хүчил цайр ба шүлтлэг цайрын өнгөлгөөний хооронд ямар ялгаа байдаг вэ?
Хүчил цайрын өнгөлгөө нь бидний хүчиллэг уусмалыг цахилгаанаар бүрэх үйл явц юм, харин шүлтлэг цайрын бүрэх нь шүлтлэг уусмалыг цахилгаанаар бүрэх үйл явц юм. Хүчиллэг цайр болон шүлтлэг цайрын бүрээсийн хооронд хэд хэдэн ялгаа байдаг. Хамгийн гол нь хүчиллэг цайр ба шүлтлэг цайрын бүрээсийн гол ялгаа нь цайрын хүчиллэг бүрэх үйл явц нь илүү хурдан электрод шингээх хурдтай байдаг бол шүлтлэг цайрын бүрэх нь бага электродууд байдаг. Хүчиллэг цайр болон шүлтлэг цайр бүрэх хоёрын өөр нэг чухал ялгаа нь цайрын хүчиллэг бүрэх үйл явц нь хамгийн бага хог хаягдал шаарддаг бол шүлтлэг цайр бүрэх нь ихээхэн хэмжээний хаягдал боловсруулалт шаарддаг явдал юм.
Доорх инфографик нь хүчиллэг цайр болон шүлтлэг цайрын өнгөлгөөний ялгааны талаар илүү дэлгэрэнгүй мэдээллийг өгдөг.
Тойм – Хүчил цайр ба шүлтлэг цайрын бүрээс
Цайрын цахилгаанаар бүрэх нь металл гадаргууг зэврэхээс хамгаалахад ашигладаг хамгийн түгээмэл процесс юм. Цайрын бүрээсийн гурван хэлбэр байдаг; хүчиллэг цайр бүрэх, шүлтлэг цианид бүрэх, шүлтлэг цианид бус бүрэх. Хүчиллэг цайр болон шүлтлэг цайр бүрэх хоёрын гол ялгаа нь цайрын хүчиллэг бүрэх үйл явц нь шүлтлэг цайрын бүрээстэй харьцуулахад илүү хурдан электрод шингээх хурдтай байдагт оршино.
