زنگ‌زدایی الکترولیتی از آهن و فولاد با سودا

.

.

پیش از آن که وارد موضوع این نوشتار شویم، به چند نکته‌ی ایمنی اشاره می‌شود که خواندن و رعایت آن‌ها در هر آزمایش و کار با مواد شیمیایی ضرورت درجه اول دارد.

توجه داشته باشید که مواد شیمیایی می‌توانند به سلامت انسان لطمه بزنند، سبب کوری و خفگی و مرگ شوند و علاوه بر این باعث خرابی اشیا به شکل‌های مختلف مانند خورده‌شدن، لک‌شدن، تغییر رنگ دادن، حل‌شدن، سوختن ووو شوند.

.

نکات ایمنی در کار با مواد شیمیایی

مواد شیمیایی بر روی اجسام، گیاهان، بدن انسان و دیگر جانداران تاثیر دارند. این تاثیر معمولاً منفی است، اما بسیارند موادی که بر اثر عدم رعایت نکات ایمنی در کار با آن‌ها، می‌توانند پرخسارت، خطرناک، ویران‌گر، معلول‌کننده، و حتی نابودکننده و کُشنده باشند. رعایت چند نکته‌ی ساده می‌تواند خطرات کار با مواد شیمیایی را کم کند:

پیش از کار با مواد شیمیایی با جستجو در اینترنت یا مطالعه‌ی منابع کاغذی، در مورد مخاطرات آن‌ها برای انسان و محیط زیست و همچنین الزامات ایمنی و انبارش و بازیافت آن اطلاعات لازم را به دست آورید.

به عنوان اصول اولیه‌ی کار با مواد شیمیایی می‌توان از جمله به نکات زیر اشاره کرد. نکاتی که رعایت آن‌ها ضروری است:

-      هنگام کار با مواد شیمیایی از دستکش مناسب (کمینه، دستکش ظرفشویی)، ماسک بینی و دهان، و عینک ایمنی استفاده شود،

-       در صورتی که کار با ماده‌ی شیمیایی باعث تولید گاز می‌شود، کار باید در محیط باز یا در جایی با تهویه‌ی کافی صورت گیرد،

.

.

-       کار با مواد شیمیایی را در محلی انجام دهید که ریخت و پاش آن‌ها موجب وارد شدن خسارت به اشیای منزل و محل کار (مبل و میز و فرش و مانند این‌ها) نشود،

-       حضور کودکان و افراد متفرقه در حین کار با مواد شیمیایی در نزدیکی آن مجاز نیست،

-       لازم است که پیش از شروع به کار، به اطرافیان اعم از کوچک و بزرگ، توضیح دهید که قصد انجام چه کاری را دارید و این کار چه خطراتی در بر دارد،

-       مواد شیمیایی را باید دور از دسترس کودکان و در ظروفی که نام محتویات روی آن‌ها کاملاً درشت و خوانا نوشته شده باشد، نگه داری کنید. فراموش نکنید که روی ظرف بنویسید محتوی آن خوراکی نیست، برای سلامتی مضرّ است و نباید درب آن باز شود.

.

کربنات سدیم چیست؟

کربنات سدیم با فرمول شیمیایی Na₂CO₃، نمک «دی سدیم اسید کربنیک» است. یک ماده‌ی معدنی (غیر آلی) است که به عنوان «باز» با قدرت متوسط استفاده می‌شود. کربنات سدیم، یکی از مهم‌ترین مواد شیمیایی صنعتی است که به طور وسیعی در تولید دیگر محصولات قلیایی، نمک‌های سدیم و … به کار می‌رود.

.

.
این نمک دارای چندین نام مترادف است که از جمله عبارتند از: سدیم کربنات، سودا اَش، کربنات دو سود، سودا، سودا مونو‌هیدرات، مونو‌هیدرات، پنتا‌هیدرات، کریستال سودا، soda crystals، Sodium Carbonate، Soda Ash .

این ماده‌ی شیمیایی، جامد، بلورین، پودری، بى‌بو و جاذب رطوبت است. کربنات‌سدیم به عنوان ترکیب غیر آلى سدیم، نمک سدیم، ترکیب غیرآلى کربن، نمک غیرآلى اسیدکربن و کربنات غیرآلى شناخته می‌شود.

.

فرمول ملکولی: Na2CO3
ویژگی	مقدار	شرایط
جرم ملکولی	106 گرم بر مول
دمای ذوب	851 درجه سانتی‌گراد
چگالی	2/532 گرم بر سانتی‌متر مکعب
انحلال‌پذیری در آب	70 گرم در لیتر 216 گرم در لیتر 450 گرم در لیتر	در صفر درجه سانتی‌گراد در 20 درجه سانتی‌گراد در 100 درجه سانتی‌گراد
بو	ندارد

.

مخاطرات زیست محیطی و ایمنی سدیم کربنات

اصلی‌ترین اثر نامطلوب سدیم کربنات بر محیط زیست، تأثیر آن بر pH محیط است. بنابراین تاثیر سوء سدیم کربنات بر ارگانیزم‌های موجود در محیط تا حد زیادی تابع ظرفیت بافری محیطی است که این ماده در آن رها می‌شود. آزمایش‌ها نشان داده‌اند که این ماده در غلظت‌های کمتر از 100 میلی‌گرم بر لیتر بی‌خطر است.  در صورتی که این محصول قبل از تخلیه به محیط زیست رقیق گردد، حتی به صورت موضعی نیز موجب کاهش pH  نخواهد شد. در خصوص تدابیر ایمنی این محصول می‌توان گفت که بلعیدن این ماده بدون ضرر است مگر این که به مقدار خیلی زیاد باشد.  بوکردنِ آن ممکن است سبب سوزش بینی یا گلو شود. در اثر تماس با پوست‌های حساس ممکن است باعث خارش یا سوزش پوست شود.  در اثر تماس با چشم ممکن است سبب ایجاد سوزش و سرخی در چشم شود.

سوء‌اثرات ایمنی این محصول اغلب به دلیل ذرات ریز آن است که ممکن است وارد بینی، چشم یا گلو شوند.

.

زنگ‌زداییِ الکترولیتیِ چیزهای آهنی و پولادی

اجزا و قطعات دوچرخه، موتوسیکلت، خودرو، ابزار کار، پیچ و مهره، وسایل قدیمی و آنتیک آهنی... نمونه‌هایی از وسایل دور و بر ما هستند که به مرور زمان دچار زنگ‌زدگی می شوند و لکه‌های زشتی روی آنها شکل می‌گیرد. در این‌جا یاد می‌گیریم که چطور خیلی آسان و ارزان این خوردگی‌ها و لکه‌ها را با روش الکترولیز از روی این چیزها بزداییم.

.

.

در هر عمل الکترولیز از محلولی به نام «الکترولیت» استفاده می‌شود. این ماده از نظر «پ‌هاش» خنثی نیست و بسته به هدف الکترولیز یا اسیدی و یا بازی (قلیایی) است. ما در وان الکترولیز زنگ‌بَری خود، که یک ظرف پلاستیکی گود است، از محلول نمک ارزان‌قیمتی به نام «سدیم کربنات» به عنوان الکترولیت، و از یک گلوله سیم ظرفشویی فاقد زنگ‌زدگی به عنوان «الکترود مثبت» استفاده می‌کنیم. الکترود دیگر که به قطب منفی منبع تغذیه وصل خواهد شد، وسیله‌ی زنگ‌زده است. این دو الکترود با دو قطعه کابل کوتاه با سطح مقطع مس بزرگ، سری با یک لامپ 20 وات خودرو (لامپ چراغ عقب یا چراغ راهنما) به یک منبع تغذیه 12 ولت 2 آمپر وصل می‌شود. پس از گذشت چند ساعت از آغاز عمل الکترولیز و تمیز‌شدن کار، سطح آن به کمک «برس سیمی یا فرچه سر دریلی» پرداخت می‌شود.

.

.
محلول الکترولیت دوباره قابل استفاده است و می‌توان آن را در یک دبّه‌ی پلاستیکی برای استفاده‌ی مجدد نگه‌داری کرد.

.

ساز و کار وان الکترولیز

شاید لازم به گفتن نباشد که وان الکترولیز نباید رسانش الکتریکی داشته باشد. بنابراین آن را از جنس پلاستیک یا فایبرگلاس انتخاب می‌کنیم. داخل وان به اندازه‌ای که چند سانتی‌متر روی قطعه‌ی کار را بگیرد از محلول الکترولیت می‌ریزیم. محلول می‌تواند از حل کردن 2 تا 3 قاشق سوپ‌خوری سدیم کربنات در هر لیتر آب آماده شود.

گلوله‌های سیم ظرفشویی را خوب است از نوعی انتخاب کنیم که از جنس فولاد زنگ‌نزن (استنلس استیل) ساخته شده‌اند. ارتباط الکتریکی این الکترودها با منبع تغذیه را با سیم‌های ضخیم (سطح مقطع مس 1/5 میلی‌مترمربع به بالا) انتخاب می‌کنیم تا افت توان روی سیم‌های ارتباطی زیاد نشود، انرژی به هدر نرود و سطح کار زودتر تمیز شود. قطعه‌ی کار همیشه به قطب منفی وصل می‌شود.

.

.

گلوله سیم ظرفشویی الکترود مثبت است. در مواردی که سطح قطعه‌ی کار خیلی بزرگ باشد، خوب است از دو یا سه گلوله سیم ظرفشویی در اطراف قطعه‌ی کار استفاده شود. این گلوله‌ها باید با سیم دارای سطح مقطع مس بالا به یکدیگر وصل شوند. در تصویر بالا این کار با متصل کردن دو رشته سیم با گیره‌های کروکودیلی انجام شده است.

هنگام عمل تمیزکاری الکترولیتی محلول الکترولیت گرم می‌شود و حباب‌های گاز تشکیل شده و از آن متصاعد می‌شوند. بنابراین، با وجود کم بودن حباب‌ها، لازم است که این آزمایش در محیط باز یا در مکانی که خوب تهویه می‌شود، انجام گیرد.

در این فعل و انفعالات شیمیایی نمک کربنات مصرف نمی‌شود و مقدار آن کم نمی‌شود. در نتیجه، می‌توان محلول را برای سال‌ها در یک دبّه‌ی پلاستیکی نگه‌داری کرد و بارها مورد استفاده قرار داد.

‌یک منبع تغذیه‌ی 12 ولتی که قادر به تامین حدود 2 آمپر باشد، انرژی لازم برای وان الکترولیز را تامین می‌کند. ‌ارتباط میان وان الکترولیز و منبع تغذیه مستقیم نیست. برای:

1-     کنترل و محدودکردن جریان الکترولیز و

2-     جلوگیری از گرم شدن بیش از حد محلول الکترولیت،

از یک مقاومت محدودکننده‌ی جریان استفاده به عمل می‌آید. یکی از بهترین انتخاب‌ها به‌کارگیری یک لامپ رشته‌ای است. لامپ‌های رشته‌ای عملکردی غیرخطی در برابر عبور جریان دارند و هر چه جریان عبوری از آن بالاتر رود، مقاومت رشته‌ی فیلامان آن بیش‌تر می‌شود.

.

.

عمل دیگر این لامپ که از اهمیت زیادی برخوردار است، جلوگیری از آسیب رسیدن به منبع تغذیه بر اثر بروز اتصال کوتاه بین الکترودهای مثبت و منفی در داخل وان است.

پس از چند ساعت الکترولیز، لکه‌های ناشی از خوردگی و زنگ‌زدگی از بین می روند، اما در محل‌هایی که خوردگی و زنگ‌زدگی شدیدتر و عمیق‌تر باشد، پرداخت با برس سیمی معمولی یا برس سیمی سر دریلی ضرورت دارد. این گازانبر ابتدا کاملاً سیاه و زنگ‌زده بود که پس از الکترولیز و پرداخت با برس سیمی به شکل زیر درآمد.

.

.

نتیجه‌ی نهایی شیی تقریباً خالی از زنگ‌زدگی است و مانند روز اول برق می‌زند. در تصویر زیر گیره ی رومیزی را که کامل دمونتاژ کرده بودم، پس از روغن‌کاری به نرمی باز و بسته می‌شد. تنها چیزی که نمی‌دانم، سال ساخت آن است، اما حدس می‌زنم که بیش از 100 سال در خدمت بشر عمر کرده باشد. در زیر چند تصویر از این گیره آورده‌ام. علامت‌های قلم‌زنی شده روی آن را تا امروز هیچ ندیده بودم!

.

.

.

مطالب مرتبط:

 

.

.

www.etesalkootah.ir ||   2021-06-29 © 

2015 www.etesalkootah.ir  © All rights reserved.

تمامی حقوق برای www.etesalkootah.ir محفوظ است. بیان شفاهی بخش یا تمامی یک مطلب از www.etesalkootah.ir در رادیو،  تلویزیون و رسانه های مشابه آن با ذکر واضح "اتصال کوتاه دات آی آر" بعنوان منبع مجاز است. هر گونه  استفاده  کتبی از بخش یا تمامی هر یک از مطالب www.etesalkootah.ir در سایت های اینترنتی در صورت قرار دادن لینک مستقیم و قابل "کلیک" به آن مطلب در www.etesalkootah.ir مجاز بوده و در رسانه های چاپی نیز در صورت چاپ واضح "www.etesalkootah.ir" بعنوان منبع مجاز است.

.