Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

Перенос ионов и концентрационная поляризация

    Поляризацию вследствие замедленного переноса водородных ионов к катодной поверхности можно назвать ионной концентрационной поляризацией, а значение ее можно вычислять по уравнению (420) [c.259]

    Основным ограничением производительности электродиализных аппаратов является концентрационная поляризация на мембранах. Возникает она вследствие того, что числа переноса ионов через мембрану гораздо выше, чем в растворе. Иначе говоря, ионы проходят через мембрану быстрее, чем через раствор. Поэтому концентрация ионов у поверхности мембраны со стороны камеры обессоливания резко обеднена. С другой стороны мембраны ионы недостаточно быстро отводятся в глубь раствора, и у поверхности создается повышенная концентрация ионов (рис. 5.9). Поэтому в итоге устанавливается определенный поток ионов через мембрану, который регулируется диффузионными процессами доставки и отвода ионов. Концентрационная поляризация является причиной явления, при кото-112 [c.112]


    Основным ограничением производительности электродиализ-ных аппаратов является концентрационная поляризация на мембранах. Возникает она вследствие того, что числа переноса ионов через мембрану гораздо выше, чем в растворе. Иначе говоря, ионы проходят через мембрану быстрее, чем через раствор. Поэтому концентрация ионов у поверхности мембраны со стороны камеры обессоливания резко обеднена. С другой стороны мембраны ионы недостаточно быстро отводятся в глубь раствора, и у поверхности создается повышенная концентрация ионов. Поэтому в итоге устанавливается определенный поток ионов через мембрану, который регулируется диффузионными процессами доставки и отвода ионов. Концентрационная поляризация является причиной явления, при котором повышение плотности тока уже не приводит к интенсификации перехода ионов через мембрану. При предельной плотности тока концентрация ионов со стороны входа ионов в мембрану стремится к нулю и начинается перенос Н и ОН ионов, образующихся при диссоциации и электролизе воды, что нежелательно, так как это вызывает излишний расход энергии, изменяет pH воды и не приводит к изменению ее солесодержания. [c.137]

    В большинстве случаев коррозии металлов с водородной деполяризацией при высокой концентрации ионов Н" Н20 в растворе концентрационная поляризация вследствие замедленности переноса водородных ионов к катодным участкам незначительна. Зто обусловлено большой подвижностью водородных ионов, наличием дополнительного перемешивания раствора у катода выделяющимся газообразным водородом и дополнительным переносом водородных ионов к катоду миграцией. [c.251]

    В том случае, когда в реакции участвуют не ионы, а молекулы вещества, у электродов концентрация также изменяется. При этом молекулы не переносятся током и поступают к электроду не под действием электрического поля, а под влиянием осмотических сил, возникающих при разности концентраций т. е. за счет диф фузии. В связи с указанным обстоятельством концентрационную поляризацию называют иногда диффузионной. [c.242]

    Из металлов второй группы примесей содержание значительных количеств (порядка десятков г/л) натрия, магния и калия способствует увеличению вязкости растворов и снижает их электропроводность, что приводит к возрастанию напряжения на ванне. Кроме того, эти примеси могут вызвать снижение выхода по току за счет накопления их в прикатодном слое, что приводит к затруднению диффузии к катоду ионов цинка и снижению числа переноса Zn , и влечет за собой возрастание концентрационной поляризации. При малых содержаниях эти металлы безвредны. [c.59]


    Перенос ионов и концентрационная поляризация [c.231]

    Приведенные уравнения концентрационной поляризации по Нернсту содержат величину б, теоретический расчет которой связан с большими трудностями. При выводе уравнений предполагалось, что конвективный перенос вещества отсутствует, а толщина диффузионного слоя постоянна. Однако опыт показывает, что б существенно зависит от свойств раствора — плотности, вязкости, коэффициентов диффузии реагирующих ионов. Изменение концентрации электролита в приэлектродном пространстве немедленно влечет за собой изменение плотности и вязкости раствора. Возникающие конвективные потоки вызывают медленное движение электролита у поверхности электрода, называемое естественной конвекцией. Экспериментальные и расчетные данные свидетельствуют о том, что в условиях естественной конвекции толщина диффузионного слоя составляет величину порядка 10-2 см. [c.282]

    Поляризация при разряде возникает в силу ряда причин. Основная— это пассивация электродов, из-за которой при разряде потенциал положительного электрода становится отрицательнее, а отрицательного — положительнее, чем в отсутствие тока. Пассивация, в первую очередь, происходит из-за покрытия поверхности активных масс пленками, плохо проводящими ток. В ряде случаев (например, у железного электрода) это тончайшая пленка кислорода или оксидов, иногда пленка состоит из слоя труднорастворимых солей (например, в свинцовом аккумуляторе). Как известно из курса теоретической электрохимии, на потенциалы электродов и э. д. с. влияет концентрация электролита, с которым соприкасаются электроды. При разрядах и зарядах ХИТ из-за участия ионов в химическом процессе и переносе тока часто происходит местное (локальное) изменение концентрации электролита непосредственно у поверхности электродов и в их порах. Эти изменения концентрации у электродов изменяют их потенциалы появляется концентрационная поляризация. При разряде она так же, как и пассивация, снижает напряжение ХИТ и при заряде увеличивает его. Если произошло общее изменение концентрации электролита в сосуде, то и после прекращения разряда в отсутствие тока э.д.с. может быть ниже, ем была до разряда (например, в свинцовых аккумуляторах). [c.318]

    Расчет при этих условиях оказывается достаточно простым лишь для токов, ограниченных кинетикой переноса электрона, т. е. для нижней части необратимой полярографической волны, когда концентрационная поляризация отсутствует. В этом случае мгновенное значение тока электрохимической реакции, которая тормозится адсорбированными ионами, определяется выражением [c.294]

    Концентрационная поляризация является серьезной помехой в электродиализе, так как проведение последнего при плотностях тока выше предельного значения приводит к снижению эффективности процесса за счет переноса ионов Н+ и ОН воды, изменению pH раствора в камерах и резкому снижению электропроводности. Все это ограничивает область применения электродиализа и повышает его стоимость. [c.83]

    Даже ПЮИ использовании для концентрирования морской воды ионообменных мембран, селективных по отношению к одновалентным ионам, некоторое количество ионов кальция проникает через катионообменную мембрану, а ионов бикарбоната - через анионообменную мембрану. При сильной поляризации через анионообменную мембрану проникают также ионы гидроксила, образующиеся в ре зультате диссоциации воды, которые повышают pH раствора в камере концентрирования. При высоких значениях pH карбонат кальция осаждается и закупоривает камеры концентрирования. В электродиализных пакетах обоих типов поверхностная скорость протекания растворов через образованные сеткой камеры поддерживается на уровне 3-5 см/с, который в большинстве случаев обеспечивает снижение опасной концентрационной поляризации настолько, что можно использовать плотность тока 20-35 мА/см . Если все же образуются осадки в камерах концентрирования, исходная питательная морская вода подкисляется, чтобы ионы водорода переносились через катионообменные мембраны и подкисляли раствор в камерах концентрирования. При подкислении раствора нерастворимые карбонаты переводятся в растворимые. [c.106]

    ПОЛЯРИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОДНАЯ, разность между значениями электродных потенциалов при равновесии и при пропускании через электрод внеш. электрич. тока. М. б. обусловлена 1) отклонением приэлектродной конц. реагирующего на электроде в-ва от ее значения в объеме р-ра электролита вследствие замедленного. диффуз. переноса исходных в-в и продуктов р-ции 2) замедленным переносом заряж. частнц (ионов, электронов) через границу электрод I р-р. Соотв. различают концентрационную поляризацию к электрохимическую, (см. Перенапряжение).-П. э. зависит от материала электрода, характера электродных про- [c.473]

    Этот факт приводит к весьма важному заключению. Если бы скорость переноса ионов за счет диффузии была бы достаточной для поддержания концентрации ионов этих металлов в приэлектродных слоях такой же, как и во всем объеме раствора, то концентрационной поляризации не наблюдалось бы. Следовательно, концентрационная поляризация есть следствие того, что перемещение ионов в электролите за счет диффузии является замедленной стадией электрохимического процесса. [c.243]


    Такой характер изменения силы протекающего через электролит тока и потенциала электрода обусловлен явлениями концентрационной поляризации. Электродный процесс можно считать состоящим по крайней мере из двух стадий. Первая стадия — диффузия иона в при-электродный слой, из общей массы раствора вторая — собственно электрохимический акт — разряд иона на электроде. Так как перенос ионов за счет диффузии является относительно замедленной стадией, то скорость, с которой этот перенос будет осуществляться, в конечном счете определит скорость электродного процесса в целом. [c.250]

    При эксплуатации электродиализных установок на солоноватых водах подаваемое на аппарат напряжение не превышает 2 В на ячейку. Такое ограничение диктуется наступлением концентрационной поляризации, работа в режиме которой влечет за собой ряд нежелательных последствий образование поляризационного слоя из-за уменьшения концентрации ионов у поверхности мембран и, как следствие, увеличение электрического сопротивления аппарата, непроизводительный перенос ионов Н" и 0Н . При этом происхо- [c.133]

    В ионообменной мембране, погруженной в разбавленный раствор какого-либо электролита, практически единственными переносчиками тока служат противоионы. Ко-ионы, т. е. ионы, одноименные с фиксированными, присутствуют в незначительном количестве, и их вклад в общий перенос тока через мембрану невелик. Поэтому в разбавленных растворах число переноса противоионов через мембрану близко к единице. При прохождении постоянного тока через погруженную в раствор ионообменную мембрану концентрация электролита в диффузионном слое с одной стороны мембраны будет уменьшаться, а с другой — увеличиваться (рис. 345). Возникающая при этом концентрационная поляризация подобна той, которая имеет место на электродах. [c.469]

    Кроме влияния на омическое сопротивление, концентрационная поляризация на поверхности мембрана — раствор сама по себе очень существенна. Можно ожидать, что перенос ионов Н через катионитовые мембраны в основной раствор будет происходить до тех пор, пока не станет равным переносу других ионов, например На , в нейтральных и основных растворах, т. е. если станет [c.21]

    Поляризация электродов X. и. т. вызывается разнообразными причинами. Реакции у электродов и участие ионов в переносе тока приводят к изменениям концентрации электролита, а следовательно, к отклонению потенциалов электродов от их первоначального значения и возникновению т. п. концентрационной поляризации. Роль последней велика, т. к. в X. и. т. применяют небольшие количества р-ра электролита, а активные материалы в ходе разряда стремятся использовать полностью. Кроме того, в большинстве случаев один или оба электрода X. и. т. делают пористыми и затруднения конвекции и диффузии внутри пор приводят к значительным концентрационным изменениям. Последние в нек-рых тинах X. и. т. наблюдаются внутри твердой фазы электродов, в к-рой диффузия протекает значительно медленнее, чем в р-ре. В ряде случаев поляризация электродов X. и. т. связана с затруднениями в протекании самих электрохимич. реакций (подробнее об электрохимич. поляризации см. Электродные процессы). [c.323]

    Если на подобную ячейку наложить достаточный потенциал, ионы кадмия будут восстанавливаться, что вызовет мгновенное протекание тока. Для того чтобы сила тока соответствовала вычисленной по уравнению (18-1), дополнительная подача катионов в приэлектродный слой должна проходить с достаточной скоростью. Если это требование из-за массопереноса реагирующего вещества не выполняется, возникает концентрационная поляризация и сила тока падает. Итак, концентрационная поляризация наблюдается в том случае, если скорость переноса реагирующего вещества из глубины раствора в приэлектродный слой недостаточна. [c.7]

    Процесс катодного разряда водородных ионов тормозится, главным образом из-за медленного протекания самой электродной реакции, т. е. из-за перенапряжения водорода, зависящего в большой степени от металла и состояния поверхности катода. Процесс кислородной деполяризации обычно значительно тормозится переносом кислорода к катоду — концентрационной поляризацией по кислороду. Однако в условиях беспрепятственного подвода кислорода (например, уси- [c.63]

    Ко второй группе примесей относятся натрий, калий, магний, марганец и др. Содержание значительных количеств (порядка десятков г/л) ионов этих металлов в электролите способствует увеличению вязкости растворов и снижает их электропроводность, что приводит к возрастанию напряжения на электролизере. Участие этих примесей в переносе тока ведет к накоплению их в прикатодном пространстве. Это затрудняет диффузию ионов цинка к катоду, снижает число переноса 2п2+ и ведет к возрастанию концентрационной поляризации. В небольших количествах ионы натрия, калия, магния безвредны. [c.55]

    ПЕРЕНОС ИОНОВ И КОНЦЕНТРАЦИОННАЯ ПОЛЯРИЗАЦИЯ [c.59]

    Прохождение постоянного тока через электрохимически активную (изменяющую числа переноса ионов п) диафрагму или мембрану, разделяющую два одинаковых раствора электролита, должно приводить к изменению его концентрации как внутри мембраны (в порах диафрагмы), так и в прилежащих слоях раствора. Исследование возникающих концентрационных профилей представляет несомненный интерес в связи с многочисленными приложениями электродиализ, электроосмотическое обезвоживание, электрохимическое закрепление грунтов, ионофорез лекарственных веществ, вызванная поляризация, аналитический метод определения чисел переноса ионов [1, 2]. [c.70]

    Вторая часть сборника посвящается результатам изучения электрохимических свойств мембран и процесса переноса ионов через ионитовые мембраны на различных стадиях поляризации даются результаты исследования условий возникновения концентрационной поляризации на поверхности мембран, проницаемости ионообменных мембран кислородом, поведение амфотерных электролитов при электродиализе и пр. [c.4]

    При рассмотрении концентрационной поляризации ионообменных мембран возникает вопрос о природе процессов, происходящих в Поляризованной мембранной системе (раствор — мембрана — раствор). В литературе приводятся чрезвычайно противоречивые данные, касающиеся переноса одноименных ионов, ионов Н " и ОН" через поляризованные мембраны, а на их основе предлагаются различные варианты механизма переноса зарядов при плотностях тока, превышающих предельное значение. [c.89]

    Концентрационная поляризация на поверхности ионообменных мембран, возникающая в результате различия значений чисел переноса ионов в фазах мембраны и раствора, приводит к увеличению омического сопротивления камер деионизации за счет снижения концентрации в прилегающем к мембране слое и вызывает перенос ионов и ОН , что снижает выход по току и способствует выпадению осадков на поверхности мембран. [c.104]

    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]

    Увеличение тока сверх гфедельного значения приводит в основном к переносу Н - и ОН -ионов, образующихся в результате разложения БОДЫ, и лишь к незначительному дополнительному переносу ионов, подлежащих удалению. Таким образом, концентрационная поляризация ограничивает ироизводитепьыость (т.е. перенос подлежащих удалению ионов) электродиализного аппарата. [c.20]

    При слишком высокой плотностн тока концентрация ионов вблизи мембран в дилюатных камерах может достигнуть нуля и привести к концентрационной поляризации. Она возникает из-за того, что скорость ионов в растворе меньше скорости переноса их через мембрану. Предельная плотность тока соответствует точке поляризации. [c.21]

    Практически при электролизе мы имеем дело с неорганизованной конвекцией, с одной стороны, и с соизмеримыми концентрациями солей в электролитё — с другой для этих условий в настоящее время полного решения задачи переноса, - ионов нет и, следовательно, количественные расчеты невозможны. При дальнейшем рассмотрении вопроса мы не будем вводить величину толщины диффузионного слоя, включив ее в константу скорости диффузии и считая условия конвекции постоянными. Количественно неопределимой оказывается также величина числа переноса иона в условиях изменяющейся концентрации диффузионного слоя. Получающиеся уравнения, поэтому, будут носить только качественный характер, и ценность их лишь в том, что они позволяют вскрыть общие заканомер-ности электродного процесса, сопровождающегося чисто концентрационной поляризацией. [c.80]

    Итак, в серебряном концентрационном элементе из раствора, находящегося в области отрицательного полюса (анода), мигрирует % = 0,46 г.-э. серебра, в то время как в раствор переходит 1 г.-э., то есть концентрация ионов Ag здесь возрастает. У положительного полюса (катода), напротив, из раствора осаждается 1 г.-э. серебра, а приходит к электроду только 0,46 г.-э., то есть концентрация здесь уменьшается. Из этого следует, что при прохождении через раствор Р кулонов электричества в области отрицательного полюса перешел в раствор 1 г.-э. серебра, а ушло %(= 0,46) г.-э. Количество ионов Ag увеличилось, следовательно, на 1—Пй = 0,56 г.-э. Но так как I—% равно числу переноса анионов, то одновременно 1 —% г.-э. ионов N03 перешло к области этого электрода (но не оса-дилось), и количество растворенного AgNOз здесь, таким образом, увеличилось Аналогично от области положительного полюса ушло 1 — = Па) г.-э. ионов N03 здесь уменьшение количества ионов N03 , таким образом, эквивалентно увеличению количества ионов Ag . В концентрационном элементе при биполярной проводимости количество ионов Ag около отрицательного полюса увеличивается и у положительного — уменьшается. Вследствие этого отрицательный полюс становится менее отрицательным, а положительный менее положительным. Следовательно, э. д. с. уменьшается. Это и есть объяснение действия концентрационной поляризации. Во время работы элемента, таким образом, происходят изменения, уменьшающие количество электрической энергии, которое может дать элемент. [c.167]

    Могут осаждаться Mg(0H)2 и СаСОд, когда для промывки катодной камеры применяется вода, содержащая Са , Mg , СО3 и НСО3, так как в этой камере существует щелочная среда кроме того, часто осаждается SiOj, если в воде присутствует растворимая кремневая кислота. В рассольных камерах возможно также осаждение Mg(OH)a, потому что щелочная среда у поверхности анионито-вой мембраны (возникающая вследствие переноса гидроксильных ионов через мембраны) сочетается здесь с концентрационной поляризацией, вызывая осаждение. [c.211]

    Кинетика электрохимических реакций в твердых электролитах зависит от обратимости электрода по отношению к определенным ионам твердого электролита. Характерной особенностью диффузии в твердых электролитах является то, что перенос осуществляется одним сортом ионов. Поэтому, если электрод обратим относительно основных носителей, то, ввиду их высокой концентрации. Диффузионные затруднения обычно малы и скорость реакции определяется электрохимической стадией. Токи обмена для таких систем имеют высокие значения. Например, для электрод Ag(Hg)/AgзSI ток обмена равен примерно ЫО А/м. Анодная поляризация такого электрода включает концентрационную поляризацию, которая повышается при замене амальгамы на серебро, что связано с уменьшением поверхности контакта. [c.320]

    Результаты работ [6, 8] показывают, что наличие фильтрационного эффекта может значительно исказить результаты измерений потенциала течения накладываются диффузионный и концентрационный потенциалы, что приводит к сложной зависимости измеряемого результирующего потенциала от времени [6, 8]. Величины накладываемых потенциалов зависят от разности концентраций электролита, возникающей в процессе течения на входе и выходе из диафрагмы. Как показано в [9], вклад диффузионного потенциала наиболее значителен в случае неравенства подвижностей катиона и аниона и при малых значениях критерия Пекле, т. е. когда конвективный перенос ионов через диафрагму меньше диффузионного. Величина концентрационного потенциала зависит от расположения электродов относительно зоны изменения концентрации (у диафрагмы). Здесь следует отметить, что изменение концентрации вблизи электродов, приводящее к возникновению концентрационного потенциала, может быть, помимо фильтрационного эффекта, обусловленно электродной реакцией. Это происходит, когда через измерительные электроды протекает ток значительной плотности, что вызвано несоблюдением основного условия методики измерения потенциала течения, т. е. когда сопротивление измерительного прибора сравнимо с сопротивлением диафрагмы. Подобная концентрационная поляризация электродов имеет особенно существенное значение при определении методом тока течения Is, основанным на принципе непосредственного измерения 1 , связанного с модифицированным уравнением (1) [c.90]

    Для электролиза соляной кислоты в электролизере с твердым полимерным электролитом можно успешно использовать электрюли-зер с твердым полимерным электролитом, разработанный для электролиза воды [252, 253]. По сравнению с обычным способом электролиза водного раствора соляной кислоты способ электролиза с твердым полимерным электролитом дает экономию электроэнергии примерно в 25% при всех концентрациях, даже при повышенной плотности тока. Кроме того, можно подвергать электролизу также кислоту низкой концентрации, что при использовании графитовых электродов приводит к сильному их обгоранию, в то время как малоизнашиваемые аноды не устойчивы к НС1 высокой концентрации. В остальном электролиз соляной кислоты с твердым полимерным электролитом во многом соответствует электролизу воды. Ток переносится аналогично, гидратированными ионами Н , и твердый электролит является сильно кислым. Но возникают трудности из-за концентрационной поляризации. Распределение тока через слой катализатора мембраны все же лучше, чем при электролизе воды [252]. [c.32]

Смотреть страницы где упоминается термин Перенос ионов и концентрационная поляризация: [c.25]    [c.440]    [c.145]    [c.284]    [c.8]    [c.87]   
Смотреть главы в:

Курс коллоидной химии 1974 -> Перенос ионов и концентрационная поляризация

Курс коллоидной химии -> Перенос ионов и концентрационная поляризация



ПОИСК





Смотрите так же термины и статьи:

Ионное без переноса

Концентрационная поляризаци

Концентрационная поляризация перенос

Поляризация концентрационная



© 2025 chem21.info Реклама на сайте