Конструктивные особенности электролизеров 3 страница

Электродиализ с применением твердых катодов и анодов

Выделение микропримесей из раствора на твердых электродах осуществляется в двух вариантах. В одном случае микро­примеси соосаждаются с частично выделяемым на катоде металлом основного компонента. Другой случай представляет собой самостоятельное осаждение микропримесей на катоде.

Осаждение на катоде одних микропримесей. Возможность выделения отдельных микропримесей, находящихся в состоянии большого разбавления, на химически стойких электродах (платина, золото, тантал, графит, родий и другие) была установлена давно. В частности, микропримеси Вi, Ag и Zn уже при исходной концентрации порядка 1∙10^-12 % осаждаются на платиновом или золотом катоде из 2 н. азотной и уксусной кислот. Разряжающиеся на катоде ионы микропримесей вследствие очень малых концентраций не могут образо­вать на поверхности электрода самостоятельной твердой фазы. Поэтому электродные процессы протекают на поверхности, в хи­мическом и физическом смысле чужеродной выделяющемуся веществу, и имеют некоторые общие черты с явлениями адсорб­ции. При этом большое значение имеет природа и состояние поверхности электрода. Выделение микропримесей на катоде происходит только тогда, когда электрохимический потенциал микропримесей оказывается положительнее потенциала катода. Следовательно, очистка солей многовалентных металлов воз­можна лишь в том случае, если потенциалы выделения микро­примесей значительно электроположительнее потенциала выде­ления металла основного компонента.

Скорость осаждения микропримесей на катоде во многих случаях может быть вычислена из кинетического уравнения для обратимых реакций:

dc₂/dτ = а (с_о - c₂) - bc₂

Здесь с_о - количество микропримеси в исходном растворе; c₂­ - количество микропримеси, выделившееся на катоде за время.; а и b - эмпирические константы скорости процессов осаждения и растворения выделившейся микропримеси.

Из уравнения видно, что процесс осаждения микропримеси не протекает до конца: dc₂/dτ = 0 при с₂/с₀ = а/(а + b).

Способ осаждения на катоде одних микропримесей может использоваться для очистки разбавленных минеральных кислот и разбавленных водных растворов солей щелочных металлов.

Известно небольшое количество примеров практического применения способа осаждения на катоде только одних микро­примесей. К их числу относится, в частности, очистка техни­ческой двуокиси селена от примеси теллура (электролит - щелочной раствор технического селенита натрия; элек­троды - платиновые, плотность тока 2-3 ма/см². Микропримесь теллура восстанавливается до элементарного состояния и выделяется в виде кри­сталлического осадка на катоде, а селен остается в растворе) до содержания последнего порядка 1 ∙ 10^-5.

Соосаждение микропримесей с частично выделяемым на катоде металлом основного компонента. Частичное осаждение основного металла из раствора при низких плотностях тока сопровождается значитель­ным соосаждением микропримесей.

Микропримеси, более электроположительные, чем основной металл, осаждаются на предельном токе. Что касается более электроотрицательных микропримесей, то вследствие деполяри­зации катода (деполяризация может происходить, например, из-за образования твердого раствора между осаждающимися на катоде основным металлом и микропримесями) их потенциал выделения сильно сдвигается в сторону положительных значений и эти микропримеси также начинают разряжаться на предельном токе.

Кратность очистки раствора (φ) от микропримеси при ис­пользовании способа соосаждения микропримесей с частично выделяемым на катоде металлом основного компонента равна для одной электролитической ячейки соотношению (данное соотношение отвечает случаю разряда ионов основного ком­понента в процессе химической поляризации, а ионов микропримеси – на предельном токе. Если основной металл, разряжается с концентрационной поляризацией, то электрохимическая очистка окажется либо незначительной, либо вообще не будет происходить):

φ = c₂⁰c₁/c₁⁰c₂ = (Q + k₁S)/(Q + k₁S) (*)

где c₁⁰ и c₂⁰ - исходные концентрации основного вещества и данной микропримеси, соответственно; c₁ и c₂ - концентрации в растворе после выделения микропримеси вместе с частью основного металла; Q - скорость потока электролита через ячейку; S - поверхность катода; k₁ и k₂ - константы скорости конвективной диффузии ионов основного вещества и микро­примесей, соответственно.

Для каскада, состоящего из п последовательно соединенных электролитических ячеек, кратность очистки будет составлять:

φ = [(Q + k₂S)/(Q + k₂S)]ⁿ

Из уравнения (*) следует, что кратность очистки возра­стает с уменьшением скорости потока электролита через ячейку и увеличением катодной поверхности. При малой скорости потока (Q << k₂S и Q << k₁S) кратность очистки является максималь­ной и равной φ = k₂/k₁. В этом случае дальнейшее увеличение поверхности катода не будет уже отражаться на показа­телях очистки основного вещества. Кратность очистки рас­твора возрастает также с увеличением интенсивности переме­шивания и с повышением температуры. Если микропримеси разряжаются на предельном токе, а основной металл - с хи­мической поляризацией, то во-первых, k₂ > k₁, а во-вторых, со­держание микропримеси в катодном осадке практически не за­висит от концентрации ионов основного вещества в растворе.

В качестве примера использования способа соосаждения ми­кропримесей с частично выделяемым на катоде основным ме­таллом можно привести очистку раствора сульфата никеля от примесей свинца и цинка. При плотности тока 100 а/м² и скорости потока электролита около 200 - 300 мл/ч можно сни­зить содержание Zn и Рb меньше 3 ∙ 10^-4.

Последнее время метод электролиза с твердыми электро­дами был предложен для переосаждения малорастворимых ве­ществ для более полного удаления микропримесей из осадка. При пропускании электрического тока через ячейку с суспензией малорастворимого вещества у анода, вследствие электролиза воды, возникает избыток ионов водорода. Если твердая фаза растворима в кислоте, то у анода происходит частичное ее растворение. Конвективный поток переносит раствор к катоду, где растворившаяся часть твердой фазы вновь выделяется из раствора.

Амальгамный электрохимический процесс.

Амальгамный электрохимический процесс, как один из методов получения особо чистых неорганических веществ, появил­ся сравнительно недавно.

Особенность амальгамной электрохимии заключается в селективном переходе металлов из раствора в ртутный электрод и в селективном же извлечении тех же металлов из полученного амальгамного электрода в виде растворов соответствую­щих солей. Селективность этих процессов связана, с одной стороны, с различием в величинах электродных потен­циалов при выделении металлов на ртутном катоде и при анод­ном окислении амальгам, а с другой стороны, с различной растворимостью (при 25^оС) металлов (в %) в ртути, приведенной ниже:

In............. 57,5 Sr.............. 1,12

Ti............. 44,2 Na............. 0,64

Cd............. 5,9 Cs.............. 4,4

K.............. 0,46 Mg............. 0,44

Pb............. 1,95 Ba.............. 0,33

Bi............. 1,65 Ca.............. 0,3

Rb............. 1,37 Au.............. 0,13

Co............. 1,30 Ag.............. 0,04

Применение амальгамного электрохимического процесса как метода очистки целесообразно только для таких соединений, металлы которых хорошо растворимы (> 0,4%) в ртути.

Амальгамы этих металлов устойчивы в водных растворах, а большое перенапряжение водорода на некоторых из амальгам (цинка, свинца, индия, таллия, висмута и других) позволяет осуществлять реакции в достаточно кислых средах.

Выделение очищенного металла из амальгамы с одновремен­ным получением соответствующего ему особо чистого соедине­ния производится путем электролиза с использованием амаль­гамы в качестве анода. Электролитом в этом случае является либо особо чистая вода (при получении, например, гидроокисей щелочных металлов), либо особо чистые кислоты и другие ре­агенты (при получении солей).

Электрохимическая очистка неорганических веществ в элек­тролитических ячейках с твердыми электродами путем много­кратного переосаждения металла основного компонента малоэффективна, так как катодные осадки в таких ячейках, как пра­вило, содержат, хотя и в меньших количествах, почти все при­меси, которые присутствовали в исходном электролите и метал­ле анода. При электрохимическом растворении твердого анода не происходит дифференциации (теоретически более электроотрицательные примеси должны преиму­щественно растворяться на аноде и накапливаться в электролите. Примеси более электроположительные, чем основной металл анода, должны оставаться в твердом электроде) его более электроотри­цательных и более электроположительных (большая или меньшая электроотрицательность металла отвечает его положению в ряду стандартных электрод­ных потенциалов относительно рафинируемого металла) примесей из-за крайне незначительной величины их коэффициентов диффузии в твердом теле (4 ∙ 10^-14 – 5 ∙ 10^-13 см²/ч). Все эти примеси пере­ходят в электролит с поверхностного слоя электрода одновре­менно с основным металлом. Растворение в электролите более электроположительных примесей вызвано высокой анодной плотностью тока и значительной анодной поляризацией, осо­бенно при пассивации анода, или окислительными процессами. Часть более электроположительных примесей, по мере их на­копления на поверхности анода при его растворении, может отрываться от последнего в виде коллоидных или дисперсных частиц. В результате электрофореза коллоидные и дисперсные частички примесей доставляются током к катоду и захваты­ваются образующимся осадком основного металла. Примеси, растворимые в электролите, вследствие деполяризации при обра­зовании твердых растворов и интерметаллических соединений с основным металлом, также разряжаются на катоде.

Применение жидких амальгамных анодов и катодов увели­чивает эффективность удаления примесей из подвергаемого очистке основного металла. В частности, амальгамное рафинирование индия позволяет получить более чистые соеди­нения этого металла, чем зонная плавка индия, особенно по со­держанию таких примесей, как Аl, Fe, Сu, Рb, Bi, Si, Mn.

Амальгамные электроды имеют высокий коэффициент диффузии основного компонента и микропримесей, порядка 0,03 - 0,06 см²/ч при 25^oС, который позволяет применять значи­тельные плотности тока, отличаются строгой последо­вательностью в переходе металлов из раствора в амальгаму и наоборот. Они обладают также идеально гладкой и однородной поверхностью с постоянной площадью контакта с электролитом, что исключает побочные реакции (адсорбцию, пассивацию и другие) и обусловливает постоянство потенциала системы.

Сочетание большого удельного веса амальгам со сравнительно высокой растворимостью в ртути многих металлов позволяет в небольшом объеме амальгамного электрода концентрировать значительные количества основного металла либо микроприме­сей.

Особенностью амальгамной электрохимии является диффе­ренцирующее действие катодного и анодного ртутного электро­дов по отношению к металлам. Щелочные и щелочноземельные металлы выделяются на ртутном катоде с образованием соот­ветствующих амальгам только из нейтральных, щелочных и не­водных растворов, а также буферных растворов органических кислот. Скандий, иттрий, лантан и лантаноиды растворяются в ртутном катоде только из буферных растворов органических кислот. Металлы подгрупп титана и ванадия, молибден, воль­фрам и уран осаждаются только из неводных растворов. Амаль­гамы этих металлов неустойчивы в нейтральных и кислых вод­ных растворах и разлагаются с образованием гидроокисей.

Всего несколько металлов - медь, цинк, кадмий, литий, таллий, висмут, железо, свинец и олово - выделяются на ртутном ка­тоде из растворов любой кислотности.

При анодном растворении амальгам и плотностях тока, не превышающих предельные, происходит дробное выделение металлов в раствор: первыми переходят из амальгамы в раствор металлы, имеющие наиболее электроотрицательный потенциал.

Такой порядок растворения металлов, отвечающий ряду напря­жений, нарушается при образовании труднорастворимых и сла­бо диссоциирующих интерметаллических соединений основного металла с примесями. В этом случае прибегают к много­ кратному повторению процесс а электролитического растворения амальгамы при температурах выше 25^оС в ячейках с бипо­лярным (рис. 6) включением электродов. При темпе­ратурах порядка 40 - 60^оС интерметаллические соединения диссоциируют и более электроотрицательные металлы растворяются, но при этом возрастает и степень перехода ртути из амальгамы в электролит. Начало растворения ртути характеризуется исчезновением блеска зеркальной поверхности электродов и по­явлением серой устойчивой пленки на поверхности амальгамы.

Рис. 6. Схема электролизера с биполярными электродами:

1 - платиновый анод; 2 - капроновая сетка; 3 - дополнительные электроды; 4 -. перегородки. разделяющие электролитические ячейки; 5 - корпус ванны; 6 - платиновый катал; 7 - труба для вывода особо чистого электролита; 8 - биполярные амальгамные электроды; 9 - графитовые стержни для подвода тока к ртутным электродам.

Биполярное включение электродов улучшает отделение при­месей: более электроотрицательные остаются в электролитах, а более электроположительные в амальгамных анодах. Бипо­лярные электроды в электролизерах служат своеобразными «фильтрами», задерживающими микропримеси и пропускаю­щими через ячейки электролизера только рафинируемый металл.

Уже во втором биполярном электроде содержание, например, более электроположительных металлов-примесей, составляет только 1∙10^-6 - 1∙10^-8 % от исходной концентрации. Для увеличения эффективности очистки вещества от метал­лических микропримесей электролитические ячейки собирают в каскад, в котором амальгама самотеком транспортируется из секции в секцию (рис.7).

Рис. 7. Схема электролизера с подвижным нижним амальгамным электродом:

1- амальгамный анод; 2 - корпус всего каскада; 3, 6 – сифоны, соединенные с каломельным электродом для контроля потенциала; 4 - мешалка; 5 - вспомогательный твердый катод; 7 - герметичные крышки электролити­ческих ячеек; 8 - устройство для загрузки необходимых реагентов при по­лучении особо чистого соединения отрафинированного металла; 9 - катод, отлитый из отрафинированного металла; 10 - перепуск ной кран; 11 – вывод продукционных растворов на стадию кристаллизации особо чистого вещества; 12 - точечный торцевой катод; 13 - амальгамный катод; 14 - точечный тор­цевой анод с верхней пробкой из отрафинированного металла; 15 – пробка из особо чистого таллия.

Состав электролита в каждой ячейке каскада подбирается таким образом, чтобы сдвинуть потенциал выделения примесей в необходимую сторону. Преимущества электролизера с подвижным амальгамным анодом заключаются в легком отделении амальгам от электро­литов, в отсутствии операции промывки амальгам, в незначи­тельном испарении ртути.

Получение высоко чистых соединений отрафинированного металла производится в последней ячейке каскада путем анод­ного растворения амальгамы этого металла в соответствующем особо чистом реагенте (кислота, вода и т. д.). При анодном рас­творении амальгамы уже очищенного металла происходит до­полнительное разделение макро- и микрокомпонентов. Например, при растворении амальгамы, содержащей 504 мг Cd и 83 мг In в 1 н. растворе серной кислоты при плотности тока 11 - 33 ма/см², был получен сульфат кадмия с содержанием примеси индия < 5 ∙ 10^-4 %.

Следует иметь в виду, что при анодном растворении амаль­гамы металла, обладающего несколькими валентными состоя­ниями, при низкой плотности тока в растворе появляются ионы низкой валентности, а при высокой плотности тока - ионы высшей валентности.

В качестве примера использования амальгамного электро­химического процесса для глубокой очистки неорганических ве­ществ можно привести синтез сульфата таллия.

Исходный водный раствор технического Тl₂S0₄ (8-10 г/л Tl; 5-7 г/л H₂S0₄) обрабатывается 5-10% -ной амальгамой цинка или кадмия:

Тl₂S0₄ + Zn(Hg} = Тl₂(Hg} + ZnS0₄

Полученная таким образом 7% -ная амальгама таллия под­вергается затем для очистки от микропримесей других метал­лов дробному растворению в электролизерах с подвижным ниж­ним или верхним амальгамным анодом. В первой секции электролизера (рис. 7) происходит электролитическое переосаждение таллия и концентрирование амальгамы до со­держания 30% Tl. Разбавленная амальгама таллия поступает в анодное отделение первой секции. В катодное отделение той же секции обычно подается отработанная амальгама из четвер­той секции электролизера. При прохождении электрического тока через электролит (раствор 40 г/л T1₂S0₄, содержащий 1 моль (NH₄)₂S0₄ и 2 моль NH₃∙Н₂О вначале из анодной амаль­гамы преимущественно растворяются примеси более электроот­рицательных металлов (Zn, Cd, Мn, Аl, Са, К, Ва, Na и др.). По мере уменьшения их концентрации наступает одновремен­ное растворение таллия, ионы которого затем разряжаются на амальгамном катоде, образуя амальгаму таллия. Примеси же более электроотрицательных металлов остаются в аммиачном электролите. Примеси более электроположительных металлов (Ag, Bi, Сu и др.) при электролизе из анодной амальгамы прак­тически в электролит не переходят. Одновременно в амальгамном аноде остаются также и труднорастворимые интерметаллические соединения (ZnCu, SnCu₂, ZnCo, ZnFe и др.). Таким образом, получаемая в катодном отделении первой секции кон­центрированная амальгама таллия уже содержит значительно меньше примесей как более электроположительных, так и более электроотрицательных металлов. Эффективность удаления при­месей в этой секции зависит в основном от разности потенциа­лов между таллием и примесями других металлов и выбора рабочей плотности тока.

Из первой секции амальгама таллия самотеком перетекает во вторую секцию для более глубокой очистки. Во второй сек­ции электролит содержит 0,1 М раствор трилона Б в 1 М рас­творе едкого натра. В таком электролите потенциал амальгам Zn, Cd, In, Рb, Sn и других металлов сдвигается в более элек­троотрицательную сторону по сравнению с насыщенной амаль­гамой таллия, что позволяет при малых плотностях тока поряд­ка 0,5 а/дм² и при 60 - 70^oС выделить в электролит указанные выше примеси металлов. Признаком полного удаления при­месей является появление гидроокиси железа в электролите.

В третьей секции уже производится получение сульфата тал­лия путем анодного растворения амальгамы в разбавленной особо чистой серной кислоте с добавкой гидразинсульфата.

В этом случае концентрация примеси ртути в сульфате таллия не будет выходить за пределы 1∙10^-3 - 1∙10^-5 %. Добавле­ние гидразинсульфата (или других восстановителей, таких как гидроксиламин) необходимо для уменьшения перехода в электролит ртути, вследствие ее окисления до ионов растворенным кислородом воздуха.

После упаривания продукционного раствора кристаллизует­ся особо чистый T1₂S0₄, содержащий менее 1∙10^-5% Сu, Cd, Рb, Ag и менее 1∙10^-6% Al, Fe, Sn, Zn, Mg, As.

Отработанная амальгама поступает в четвертую секцию, где подвергается электролизу для удаления более электроположи­тельных металлов, и затем снова, направляется в катодное от­деление первой секции. Другим примером успешного применения амальгамного электрохимического процесса для получения особо чистых ве­ществ является производство гидроокисей щелочных металлов, в частности, гидроокисей рубидия и цезия.

Синтез особо чистой гидроокиси рубидия или цезия в лабора­торных, условиях осуществляется при помощи одноступенчатой установки, схема которой приведена на рис. 8. Электролизер наполняется концентрированным водным раствором карбоната, к которому во время работы постепенно добавляется твердый карбонат соответствующего щелочного металла. В процессе электролиза в первом сосуде образуется амальгама рубидия (или цезия), перекачиваемая эрлифтом (для циркуляции ртути могут быть использованы также специальные механические насосы), работающим на влаж­ном водороде. Во втором сосуде находится разлагатель, содер­жащий воду. Здесь амальгама взаимодействует с водой, образуя гидроокись и выделяя водород. Для ускорения этой медленной реакции в разлагатель погружен платиновый стакан, соединен­ный через амперметр с анодом. С увеличением концентрации гидроокиси в разлагателе сила тока, отмечаемая амперметром, возрастает, достигая к концу процесса 4 - 5 А, т. е. силы тока в электролизере. Напряжение в электролизере поддерживается на уровне 5 - 6 В, а плотность тока - 35 А/дм². Использование карбонатов в качестве электролита имеет определенные преиму­щества по сравнению с хлоридами щелочных металлов: про­цесс избавляется от необходимости утилизации хлора, а конеч­ный продукт практически не содержит хлоридов. При использо­вании, например, хлорида цезия в качестве электролита содер­жание хлоридов в CsOH достигает 0,15%. Карбонаты же в разлагатель не попадают. Из-за наличия специальных диффу­зоров в соединительной трубке. Метод позволяет получить 6,5 М раствор гидроокиси с содержанием не более 0,01 % карбонатов. Из разлагателя раствор направляется в вакуум-аппарат на кристаллизацию. Конечный продукт содержит всего 0,015-0,04 % карбонатов и следовые количества лития, алюминия, кремния, кальция и магния.

Более глубокая очистка гидроокисей щелочных металлов до­стигается при использовании многоячеечных электролизеров с биполярными (рис. 7) амальгамными электродами.

Примеси, у которых электродные потенциалы значительно положительнее потенциала основного металла гидроокиси, удаляются в таких электролизерах до остаточной концентра­ции 1∙10^-6 - 1∙10^-7%, а содержание примесей щелочноземельных металлов и других щелочных металлов уменьшается до 1∙10^-4 - 1∙10^-5 %.

Рис. 8. Схема типовой лабораторной установки для получения гидроокисей рубидия и цезия:

1 - электролизер; 2 - платиновый анод; 3 - ртутный катод; 4 - ртутный насос (эрлифт); 5 - амперметр; 6 - контроль­ный платиновый анод; 7 - разлагатель амальгамы; 8 - соединительная трубка; 9 - диффузоры.

Амальгамный электрохимический процесс может быть ис­пользован для получения особо чистых нитрата индия, солей свинца, висмута, галлия и ряда других металлов.

Синтез особо чистых иодидов щелочных металлов рекомен­дуется проводить путем обработки отрафинированной амальгамы щелочного металла особо чистым раствором его полииодида.

Анодным растворением амальгамы самария и церия в 1 н. растворе серной кислоты с тщательным контролем анодного по­тенциала удается получить сульфат самария с содержанием церия менее 0,02%. Показана возможность глубокой очистки ацетата самария от примеси европия при использова­нии амальгамы лития в качестве катода. При концентрации в электролите лимонной кислоты 0,78 м/л, ионов Li⁺ около 2,9 г-иона/л и плотности тока 0,0126 а/см² в 0,45 М растворе ацетата самария удается понизить содержание микропримеси европия с 0,054 до < 3∙10^-4 %.

Используя 3 % -ную амальгаму отрафинированного цинка в качестве анода, можно получить с хорошим выходом в зависи­мости от рода электролита самые разнообразные соединения цинка особой чистоты: гидроокись (электролит - вода), карбо­нат (электролит - вода, насыщаемая углекислым газом), ацетат (электролит - уксусная кислота) и т. д. При анодном рас­творении амальгамы с получением особо чистых соединений не­обходим строгий контроль потенциала анода. После перехода металла из амальгамы в раствор наблюдается увеличение по­тенциала анода до значений, необходимых для окисления ртути. В электролите увеличивается содержание примеси ртути и по­является муть из-за образования малорастворимых соединений Нg⁺.

Из приведенного выше обзора следует, что амальгамный электрохимический процесс глубокой очистки веществ в ряде случаев имеет определенные преимущества (по высокой крат­ности очистки и более высокой производительности) перед зон­ной плавкой, фракционированной кристаллизацией, вакуумной дистилляцией и другими методами очистки неорганических веществ.

Существенный недостаток амальгамного электрохимического процесса - присутствие в конечном продукте примеси ртути, концентрация которой может достигать 0,003%. Другой недостаток этого процесса - использование вспомогательных реагентов, воды и ртути высокой степени чистоты. Так, для по­лучения солей с суммарным содержанием микропримесей поряд­ка 1∙10^-8 % требуются реагенты, вода и ртуть с суммарным со­держанием микропримесей порядка 1∙10^-10 - 1∙10^-9 %.

Электролитическое рафинирование галлия.

Стандартные потенциалы галлия выражаются следующим образом:

Ga²⁺ + 2e = Ga φ₁⁰ = - 0,45 B;

Ga³⁺ + 3e = Ga φ₂⁰ = - 0,53 B;

Ga³⁺ + e = Ga²⁺ φ₁⁰ = - 0,65 B;

В растворе устойчивым является ион трехвалентного галлия.

В растворе устойчивым является ион трехвалентного галлия. В щелочных растворах метагаллиевой кислоты стандартный потенциал галлия более электроотрицателен:

H₂GaO₃^- + H₂O +3e = Ga + 4OH^-, φ⁰ = - 1,22 B.

В растворах простых солей галлий электроположительнее цинка, марганца и может быть вытеснен из растворов этими ме­таллами.

Можно выделять галлат из щелочных растворов алюмината и галлата на ртутном катоде.

При наличии окиси галлия процесс электролитического полу­чения металла можно вести следующим образом: растворением части Ga₂0₃ в едком натрии приготовить раствор с содержанием 23 - 41 г/л Ga в виде NaGaO₂ и 0,2 - 0,5 н. NaOH. С этим раствором ве­сти электролиз при температуре электролита 30 - 70°С и плотности тока 1000 - 2000 А/м².

Раствор проходит последователь­но через ряд ванн, постепенно обедняясь галием до ~ 5 г/л и обога­щаясь щелочью. Этот отработанный электролит снова насыщается гал­лием путем растворения Ga₂O₃ и по­ступает на электролиз. Для электро­лиза используют стеклянные или стальные сосуды. Катодами служат пластины из стали или графита. Аноды стальные.

Выделяющийся на катоде галлий стекает на дно ванны, откуда его выпускают через кран. Выход по току при этом достигает 45 - 60%, U = 4,5 – 5 В и W = 10 кВт·ч/кг. При этом получается металл, содержащий 99,9% Ga.

Выход по току можно увеличить, а удельный расход электроэнергии понизить в случае применения вращающихся стальных галлированых катодов, если скорость вращения повышать до 600 об/мин.

Недостаточно чистый галлий можно подвергнуть электролити­ческой очистке.

Галлий чистотой 99,99% электролитически рафинируют до со­держания суммы примесей < 0,001%. Электролиз ведут в ванне из плексигласа. Анодное и катодное пространства разделены перегородкой. Электролитом служит особо чистый раствор NaOH (15 - 20%). В анодное простран­ство непрерывно с заданной скоростью подается рафинируемый галлий и с такой же ско­ростью выводится из него через донное отверстие. На катоде выделяется более чистый галлий, который также выводится из катодного пространства через дно ванны. Процесс ведется при плотности тока 0,3 А/см² и температуре 50-55°С. Подвод тока к катоду осуществляется никелевым, а к аноду — вольфрамовым стержнями.