Концентрационная поляризация условия снижения

Влияние силы тока. Увеличение интенсивности разряда аккумулятора всегда приводит к снижению емкости. С повышением плотности тока возрастает концентрационная поляризация. На напряжение- аккумулятора также оказывает влияние пассивирование электродов. В этом случае создаются условия для образования мелких кристаллов сульфата свинца, покрывающих частицы активной массы плотным слоем. [c.67]

Вследствие этого с ростом плотности тока предельные условия концентрационной поляризации, характеризующиеся снижением концентраций раствора у поверхности мембраны до О, т. е. АС = С , достигаются прежде всего в точках с наибольшим значением 6, т. е. в точках с х — х при [c.196]

К аппаратам промышленных масштабов предъявляются требования, определяемые условиями их изготовления и эксплуатации. Прежде всего, промышленные аппараты для осуществления мембранных процессов, в том числе и для обратного осмоса и ультрафильтрации, должны иметь большую рабочую поверхность мембран в единице объема аппарата. Они должны быть простыми в сборке и монтаже ввиду необходимости периодической смены мембран. При движении жидкости по секциям или элементам аппарата она должна равномерно распределяться над мембранной поверхностью и иметь достаточно высокую скорость течения для снижения влияния концентрационной поляризации (см. стр. 170). При этом перепад давления в аппарате должен быть по возможности небольшим. Кроме того, необходимо выполнение всех требований, связанных с работой аппаратов при повышенных давлениях обеспечение механической прочности, герметичности и т. д. Создать аппарат, который в полной мере удовлетворяет всем требованиям, по-видимому, невозможно. Поэтому для каждого конкретного процесса разделения следует подбирать конструкцию аппарата, обеспечивающую наиболее выгодные условия проведения именно этого процесса. [c.115]

Повышение температуры исходного раствора также улучшает условия процесса разделения увеличивает коэффициент диффузии растворенного вещества в ядро потока, уменьшает вязкость раствора. Все это приводит к снижению влияния концентрационной поляризации, но связано с дополнительным расходом энергии на нагрев раствора и усложнением установки. [c.175]

Интенсификация электролиза без ухудшения качества катодной меди представляет собой довольно трудную задачу, так как с повышением плотности тока увеличивается падение напряжения в электролите, ведущее к повышению расхода электроэнергии, повышается концентрационная поляризация, способствующая соосаждению примесей, ухудшаются условия отстаивания шлама и т.д. Для сохранения низкого удельного расхода электроэнергии и предотвращения гидролиза примесей третьей группы при работе на высоких плотностях тока (230—250 а/м ) увеличивают содержание серной кислоты в электролите до 220—250 л. Одновременно для снижения концентрационной поляризации стремятся иметь возможно более высокую концентрацию меди в растворе — до 40—45 г л при этом температуру электролита повышают до 60—65° С. Для сохранения высокого качества осадков при интенсификации электролиза приходится подбирать новые сочетания и количества добавок поверхностно-активных веществ. [c.31]

Повышение температуры исходного раствора улучшает условия проведения процесса разделения, так как понижает вязкость раствора и увеличивает скорость диффузии растворенного вещества от поверхности мембраны в ядро потока. Это приводит к снижению влияния концентрационной поляризации. [c.435]

Величины Дф обоих электродов складываются в электродвижущую силу концентрационной поляризации, направленную против приложенной к электролитической ванне разности потенциалов, поэтому последняя должна быть увеличена на э. д. с. концентрационной поляризации, чтобы была получена необходимая для электролиза сила тока. Так как в электрохимических производствах при электролизе применяют токи довольно большой плотности, возникают значительные э. д. с. поляризации, вызванные изменениями концентраций у поверхности электродов. Появление э.д.с. концентрационной поляризации увеличивает расход электрической энергии, поэтому устранение или уменьшение концентрационной поляризации является важной практической проблемой. Одной из основных мер уменьшения концентрационной поляризации является перемешивание растворов. Возникновение концентрационной поляризации снижает з. д. с. химических источников тока при их работе. Избежать этого снижения удается путем создания особых условий эксплуатации источников тока или применения насыщенных растворов солей с избытком твердой соли (элемент Вестона). [c.577]

Промышленные аппараты для баромембранных процессов должны удовлетворять следующим требованиям иметь большую рабочую поверхность мембран в единице объема аппарата быть доступными для сборки и монтажа жидкость при движении по секциям или элементам аппарата должна равномерно распределяться над мембраной и иметь достаточно высокую скорость течения для снижения вредного влияния концентрационной поляризации при этом перепад давления в аппарате (т. е. потеря напора исходного раствора) должен быть по возможности небольшим. При конструировании этих аппаратов необходимо учитывать также требования, обусловленные работой аппарата при повышенных давлениях обеспечение механической прочности, герметичности и др. Создать аппарат, который в полной мере удовлетворял бы всем перечисленным требованиям, по-видимому, невозможно. Поэтому для каждого конкретного процесса разделения следует подбирать аппарат такой конструкции, которая обеспечивала бы наиболее выгодные условия проведения процесса. [c.37]

При разделении растворов веществ с большой молекулярной массой (>500) применяют мембраны с порами большего диаметра, чем при разделении низкомолекулярных веществ. Эти мембраны имеют значительно большую проницаемость. Следовательно, при ультрафильтрации наблюдаются большие конвективные потоки по направлению к мембране и требуются более жесткие условия для снижения концентрационной поляризации, чем при обратном осмосе. Чтобы повысить скорость ультрафильтрации, а тем более микрофильтрации, приходится интенсивно перемешивать раствор или прокачивать его с большой скоростью (до 3—5 м/с) над мембраной. Однако в ряде случаев такой прием не приемлем, так как приводит к резкому [c.70]

Влияние концентрации комплексообразователя на селективность и удельную производительность мембраны при постоянной исходной концентрации металла Смо показано на рис. 5-16. Из рисунка видно, что с ростом Сю удельная производительность мембраны снижается. На кривых зависимости ф от Сю можно выделить три участка. На первом участке с увеличением концентрации полиэтиленимина увеличивается ф, что обусловлено повышением доли металла, связанного в комплекс. После того как весь металл окажется связанным, дальнейший рост Сю не приводит к повышению ф, что соответствует второму участку кривой. На третьем участке отмечается уменьшение степени задержания мембраной металла, несмотря на увеличивающуюся концентрацию полимера в растворе. Это можно объяснить, во-первых, действием концентрационной поляризации — у поверхности мембраны накапливаются макромолекулы, приводящие к образованию гелеобразного слоя, который ухудшает задерживающие свойства мембраны. Во-вторых, как показали исследования вязкостных свойств растворов металл-поли-мерных комплексов, данному участку кривой соответствует значительное повышение так называемой энергии активации вязкого течения — от 1Ы0 до 25-10 кДж/моль. Это свидетельствует об усилении структурирования растворов в результате образования смешанных амино-водных водородных связей. При таких условиях вода, проходя через полупроницаемую мембрану, увлекает за собой макромолекулы полимерного комплекса, что также приводит к снижению ф. [c.146]

Как указывалось выше, приведенные уравнения получены в предположении режима идеального вытеснения потоков в аппаратах. В секционированных аппаратах гидродинамические условия близки и селективность и удельная производительность мало меняются по длине аппарата вследствие снижения скора- сти потока, обусловленного отбором пермеата. Это вполне соответствует указанному допущению. Некоторое снижение селективности и удельной производительности по длине аппарата,, связанное с ростом концентрационной поляризации, можна учесть, используя в расчетах средние значения между входными и выходными величинами. [c.172]

К аппаратам промышленных масштабов предъявляется ряд требований, определяемых условиями их изготовления и эксплуатации. Прежде всего промышленные аппараты для осуществления мембранных процессов, в том числе и для обратного осмоса и ультрафильтрации, должны иметь большую рабочую поверхность мембран в единице-объема аппарата. Они должны быть простыми в сборке и монтаже-ввиду необходимости периодической смены мембран. При движении жидкости по секциям или элементам аппарата она должна равномерно распределяться над мембранной поверхностью и иметь достаточно высокую скорость течения для снижения влияния концентрационной поляризации (см. стр. 68). При этом перепад давления в аппарате должен быть по возможности небольшим. Кроме того, необходимо выполнение всех требований, связанных с работой аппаратов при повышенных давлениях обеспечение механической прочности, герметичности и т. д. [c.59]

Одним из факторов, ограничивающих возможность разделения концентрированных растворов обратным осмосом, является концентрационная поляризация, заключающаяся в накоплении задерживаемых веществ у поверхности мембраны со стороны высокого давления. Частично эти вещества вследствие селективности мембран проникают с фильтратом, но в основном диффундируют навстречу поступающему раствору. Поляризация снижает осмотическое давление, что при постоянном рабочем давлении снижает выход фильтрата. Повыщение концентрации веществ около мембраны может привести к пересыщению раствора и выпадению осадка на мембране с вытекающими из этого последствиями Снижению концентрационной поляризации способствуют понижение общей концентрации удаляемых веществ в воде (продувки камеры) и турбулизация потока в камере. Однако максимальная производительность мембраны и в этих условиях ограниченна. [c.180]

Концентрационная поляризация на внутренних межфазных границах в мембране объясняет также различие между значениями удельной электропроводности мембраны в условиях постоянного и переменного токов. Действительно, концентрационный потенциал, возникающий внутри мембраны при протекании постоянного тока, складывается с омическим и увеличивает суммарный скачок потенциала на мембране по сравнению со случаем переменного тока, когда имеется только омический скачок потенциала. Таким образом, при протекании одного и того же тока в случае постоянного тока необходимо прикладывать более высокую разность потенциалов, что равносильно снижению электропроводности мембраны. Описанный эффект может реализоваться только в неоднородной среде, поэтому электропроводность гомогенных сред одинакова на постоянном и переменном токах (частота тока берется много меньше величины, при которой проявляется эффект Дебая-Фалькенгагена [53]). [c.177]

Катодная реакция в азотной кислоте происходит при более высоком потенциале, чем реакция выделения водорода, но с увеличением плотности тока потенциал немного снижается. В случае концентрированной кислоты это понижение может быть небольшим (кривая 2), в особенности в отсутствие перемешивания, когда преобладают условия, способствующие автокаталитической реакции (стр. 303). В разбавленной же кислоте возможна концентрационная поляризация, и снижение потенциала может быть значительным (кривая 3). Если для простоты мы будем считать, что как анодная, так и катодная реакции югут происходить в любой точке на поверхности металла, так что и анодная, и катодная поверхности равны поверхности образца, то для образца с поверхностью в 1 см числа, указанные на оси абсцисс, соответствуют как плотностям анодного и катодного токов, так и силе этих токов. Можно видеть, что катодная кривая в случае концентрированной кислоты пересекает анодную кривую в Р (выше начала подъема, вызванного наличием предельной плотности тока), и, несмотря на то (стр. 303), что сначала может происходить коррозия (это и имеет место), значительная часть тока расходуется на образование пленки и скорость реакции вскоре падает. В случае разбавленной кислоты кривые пересекаются в Р , т. е. при плотности тока меньше критической, и быстрая коррозия продолжает протекать без торможения. [c.752]

ГТИ , который занимает промежуточное положение между аппаратами трубчатого типа и аппаратами с полыми волокнами. Пластмассо-libiii стержень диаметром 3—4 мм с продольными канавками 0,5x0,5 мм покрывают дренажной оплеткой — сеткой, на которую помещают полупроницаемую мембрану. Один конец стержня заглушают, а другой вставляют в трубную решетку и таким образом собирают пучок стержней (108— 241 штук) с поверхностью мембраны в одном модуле до 9 м . К достоинствам этого типа аппарата относятся компактность, механизированный способ получения элементов. Однако сборка модуля достаточно сложна, в нем трудно создать благоприятные гидродинамические условия для снижения концентрационной поляризации, так как раствор поступает в межстержневое пространство, имеющее большое сечение, что значительно упрощает конструкцию и облегчает эксплуатацию этих аппаратов. [c.166]

Для промышленного использования предложены и другие конструкции электролизеров. Представляет интерес ультразвуковой электролизер для получения перманганата калия окислением К2МПО4. Использование ультразвукового поля позволяет увеличить анодную плотность тока до 0,8—2,4 кА/м , т. е. в 10—15 раз больше, чем у существующих конструкций электролизеров. Эффект влияния ультразвука на процесс электрохимического получения перманганата калия объясняется снижением концентрационной поляризации на аноде и перенапряжения водорода, а также диспергирующим и дегазирующим действием. Выход по току в данных условиях составляет 90%. Для создания ультразвукового поля в электролизере используются маг-ннтострикционные преобразователи. [c.187]

Более перспективным является второе направление — увеличение плотностей тока. При определении экономических плотностей тока отмечалось, что при допустимом пределе технологической плотности тока наиболее выгодную для данного предприятия плотность тока находят с учетом многих факторов, в том числе стоимости электроэнергии, охлаждающей воды, ошинковки и т. д. Интенсификация процесса путем повышения плотности тока предусматривает создание условий для возможности расширения пределов именно технологической плотности тока с сохранением качества и чистоты металла и низкого расхода энергии. К таким условиям можно отнести улучшение способа подачи электролита к поверхности электродов для снижения концентрационной поляризации при Повышении плотности тока применение электролитов, позволяющих работать при повышенных плотностях тока, применение нестационарных режимов питания током. [c.437]

Основным ограничением производительности электродиализных ахшаратов является концентрационная поляризация у поверхностей ионообменных мембран. Концентрационная поляризация возникает вследствие различия чисел переноса ионов в растворах и в ионообменных мембранах. При рассмотрении причин возникновения концентрационной поляризации вблизи анионообменной мембраны следует принять во внимание, что число переноса анионов в растворе меньше числа переноса в анионообменной мембране. Вследствие более низкого значения числа переноса в растворе количество о- -рицательных ионов, переносимых электрическим током через рас-ь-вор к поверхности анионообменной мембраны, недостаточно для восполнения числа отрицательных ионов, удаленных от этой поверхности и перенесенных через мембрану. Эта нехватка ионов приводит к снижению концентрации ионов в растворе вблизи поверхности мембраны, В конце концов в растворе устанавливается такой градиент концентра ции, при котором баланс ионов, необходимый для поддержания стационарных условий, обеспечивается диффузионным переносом, обусловленным градиентом концентрации. [c.18]

Снижение потенциала протектора в процессе его поляризации катодным током происходит не из-за израсходования деполяризатора (МпОа) протектора, но главным образом в результате концентрационной поляризации протектора при накоплении в электролите. Это подтверждается тем, что после отключения тока потенциал протектора принимает первоначальное значение. На рис. 114 в двойных логарифмических координатах представлена зависимость количества электричества, отдаваемого протектором в цепь, от плотности разрядного тока. Плотности тока на протекторе, при которых проводили эти опыты, значительно превышают плотности тока протектора, при которых он будет работать в практических условиях, если стальная конструкция находится в пассивном состоянии. Более высокая плотность тока на протекторе была взята для ускорения испытаний. С уменьшением разрядного тока увеличивается количество электричества, отдаваемого протектором в цепь (см. рис. 114). Так как зависимость количества электричества от разрядного тока в выбранных координатах прямолинейна, то для определения количества, электричества, отдаваемого в цепь при малых плотностях разрядного тока, можно проэкстраполировать эту прямую до малых плотностей тока (пунктирная линия на рис. 114). [c.162]

Аппараты для проведения баромембранных процессов работают как при. турбулентном, так и при ламинарном режиме движения разделяемого раствора. Следует отметить, что в аппаратах, работающих при ламинарном режиме, расход энергии значительно ниже, чем в аппаратах, работающих в турбулентном режиме кроме того, высота канала в этих аппаратах существенно меньше, что при прочих равных условиях ведет к увеличению поверхности мембран в аппарате и уменьшению перекачиваевлых объемов разделяемого раствора. Вместе с тем в условиях ламинарного движения разделяемого раствора по мере удаления от входа в канал возрастает концентрационная поляризация (вследствие развитая диффузионного пограничного слоя), что приводит, как отмечалось вьпде, к снижению проницаемости и селективности мембраны по длине канала. Этот факт необходимо принимать во внимание при расчете мембранных аппаратов. [c.399]

Процесс электрохимического окисления манганата калия интенсифицируется также при наложении ультразвукового поля [1, с. 100] электросинтез может быть интенсифицировав в 10 раз с одновременным повышением выхода по току на 20—30% и степени окисления на 307о но сравнению с этими показателями существующих промышленных методов. Оптимальные условия электролиза достигаются при концентрациях (в г/л) К2МПО4— 150—230 КМПО4—15 КОН —50—90 и МпОг — 6 температура 35—40° С плотность анодного тока 0,8- 2,4 кА/м2, т. е. в 10—15 раз больше, чем существующие. Оптимальная интенсивность ультразвука 0,3—0,5 Вт/см при направлении его параллельно поверхности электродов и преимущественном <озвучивании анода. Эффект влияния ультразвука объясняется снижением концентрационной поляризации на аноде (на 0,3—0,35 В) и перенапряжения водорода (на [c.152]

Медный электролит в неподвижном состоянии сильно расслаивается. Концентрация Си304 по высоте резко меняется, оказываясь наибольшей на дне электролизера. Для предотвращения расслаивания и снижения концентрационной поляризации у катода и анода электролит в электролизере необходимо перемешивать. Перемешивание создают путем непрерывного протока раствора через электролизер, причем скорость протока должна быть минимально необходимой для обеспечения выравнивания концентрации Си304. Обычно в производственных условиях скорость протока должна обеспечивать полную смену электролита в электролизере за 2—4 ч. Если, например объем электролита в электролизере на 1300 А 4 м , то в 1 ч через него должно протекать [c.21]

Представленное выше обсуждение относилось к термодинамически обратимым электродным процессам, в которых реакция не идет, а приведенные уравнения справедливы только в случае обратимого равновесия. Но в реальных электрохимических процессах через раствор протекает ток, и, следовательно, на электроде должна осуществляться реакция. В таких условиях необходимо рассматривать кинетические закономерности. Чтобы реакция происходила с достаточной скоростью, потенциал электрода должен отличаться от равновесного значения для поддержания электрического тока. Величина дополнительного потенциала Е—Яравн, необходимая для проведения реакции, называется перенапряжением активации и обозначается л- Это перенапряжение обусловлено наличием медленной стадии (т. е. стадии с высокой энергией активации) в реакции переноса электрона, и его следует отличать от концентрационной поляризации, которая возникает в результате снижения поверхностных [c.19]

Из идентичности условий проведения опытов следует, что омические потери и концентрационная поляризация в электролите не могут дать большего снижения потенциала указанных элех тродов, чем это наблюдается у электродов из HgO и AgjO. Поэтому нужно искать другие причины больших снижений потенциала при разряде окисномарганцового и окисноникелевого электродов. [c.498]

Основные законы электродиализа были рассмотрены в гл. VI. Массоперенос заряженных молекул происходит при наложении движущей силы — разности потенциалов, причем положительно заряженные молекулы (катионы) движутся к катоду, а отрицательно заряженные ионы (анионы) — к аноду. Для иллюстрации явления концентрационной поляризации представим, что ионообменная мембрана помещена в раствор хлорида натрия и расположена между катодом и анодом. Катионселективные мембраны пропускают только катионы. При наложении на электроды постоянного напряжения ионы Ка" " движутся слева направо в направлении катода (рис. УП-15). Так как перенос иона через мембрану происходит быстрее, чем внутри пограничного слоя, наблюдается снижение концентрации на входе в мембрану, в то время как на выходе мембраны будет наблюдаться повышение концентрации. Вследствие градиента концентрации в пограничном слое возникает диффузионный поток. В условиях достижения стационарного состояния устанавливается определенный концентрационный профиль (рис. У11-15). [c.414]

Концентрационная поляризация и диффузионный слой играют очень важную роль в формировании свойств мембранной системы. Можно сказать, что, хотя свойства самой мембраны и являются основополагающими, знания этих свойств еще недостаточно для того, чтобы определить выходные характеристики всей системы и управлять ходом электромемб-ранного процесса. В первую очередь это является следствием того, что при достаточно высоких плотностях тока мембранный процесс лимитируется переносом ионов через диффузионный слой. В этих условиях не только суммарный скачок потенциала, но и такое свойство, как специфическая селективность по отношению к одному из сортов конкурирующих противоионов, определяется параметрами обессоливаемого диффузионного слоя. Параметры диффузионного слоя зависят от конструкции мембранного аппарата и от скорости прокачивания раствора. Таким образом, становятся более понятными пути совершенствования электромембранных аппаратов для этого требуются мембраны с заранее заданными свойствами и конструкции каналов, обеспечивающие оптимальные параметры диффузионного слоя. В большинстве случаев оптимальным будет диффузионный слой минимальной толщины, и здесь очень важной оказывается возможность воздействовать на диффузионный слой не только чисто гидродинамическими приемами, но и использовать для этого сопряженные эффекты, такие как гравитационная конвекция и электроконвекция. Отметим также, что конечный результат будет зависеть еще и от того, таким образом протекает эволюция порции раствора, движущейся по мембранному каналу, в частности, от того, каким образом будут воздействовать продукты электромембранных реакций на ход процесса (установлено [17, 218], например, что сдвиг pH в камере обессоливания отрицательно влияет на характеристики процесса обессоливания происходит снижение выхода по току из-за участия в переносе электричества продуктов диссоциации воды, кроме того, ионы воды вызывают эффект депрессии потока противоионов соли, противоположный эффекту экзальтации). Такого рода эффекты, проявляющиеся при движении раствора по длине мембранного канала, изучает динамика электродиализа, однако этот раздел мембранной электрохимии уже выходит за рамки данной книги. [c.347]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология