Задача J. Концентрационная поляризация

Понятно, что изучение явления концентрационной поляризации, оценка его влияния на процесс обратного осмоса и ультрафильтрации и определение возможных путей снижения этого влияния представляет важную задачу при проектировании мембранных установок. [c.170]

Уравнение (31.7) выражает зависимость тока от концентрационной поляризации и является решением задачи стационарной диффузии. [c.154]

Трудности изучения стадии разряда — ионизации обусловлены тем, что эта стадия сопровождается процессами массопереноса реагирующих веществ и продуктов реакции, которые отражаются на форме поляризационной характеристики. Таким образом, возникает задача внесения поправок на концентрационную поляризацию. [c.191]

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]

Задача 1. Концентрационная поляризация [c.196]

Проведенные ранее решения той же задачи не учитывали важный эффект концентрационной поляризации. Как видно из (Х.37), при ухудшении качества перемешивания (т. е. при росте 6) селектив- [c.301]

Задача описания распределения концентрационной поляризации в математическом отношении проще для режима турбулентного течения, так как параметры потока полностью устанавливаются вблизи короткой входной области. [c.185]

Даны аналитические решения задачи о распределении концентраций реагирующих веществ и интенсивности электрохимического процесса по толщине пористого диффузионного электрода при учете электрохимической и концентрационной поляризации и омических падений напряжения для трех случаев [c.372]

Распределение тока в электролизере играет важнейшую роль в задачах гальваностегии, теории коррозии и электрохимической защиты, электролиза в условиях электрохимических производств и т. д. При этом в ряде случаев прохождение тока не лимитируется концентрационной поляризацией. [c.266]

Мы увидим, однако, что иногда важные задачи, не связанные непосредственно с концентрационной поляризацией, существенно зависят ОТ явлений конвективной диффузии каких-либо продуктов (иапример, нейтральных молекул). [c.267]

Уравнение (2.35), выражающее зависимость тока от концентрации, является решением задачи изменения концентрационной поляризации в [c.13]

В настоящей работе находится решение рассматриваемой задачи для всех трех случаев электролиза, описываемых граничными условиями (21—23). Предполагается, что концентрационная поляризация является лимитирующей стадией в процессе электролиза. Задачу о расчете плотности тока на электроде в виде горизонтальной плоскости, вдали от которой вращается электролит с постоянной угловой скоростью со, сначала решим с граничным условием (21) и (24). Электролиз в данном случае проводится в режиме предельного тока. Граничное условие (21) и решение (20) требуют, чтобы первая константа интегрирования равнялась пулю, т. е. [c.31]

Расчет процесса электролиза на вращающемся дисковом электроде в настоящее время получил важное значение для полярографического анализа с твердым электродом, а в дальнейшем может получить и другие применения. В виду этого в настоящее время решение задачи о расчете нлотности тока на новерхности вращающегося дискового электрода при электролизе в условиях сочетания химической и концентрационной поляризации желательно и возможно базировать па рассмотрении теории этих процессов. [c.47]

При проведении электролиза поляризация вызывает излишний расход тока. Поэтому часто возникает задача уменьшить ее. Для определения необходимых мер важно бывает выяснить, какой Характер имеет поляризация в данном процессе. Это можно сделать следующим путем. Исследуя температурную зависимость концентрационной и химической поляризации, С. В. Горбачев нашел, что зависимость логарифма силы тока Ig I от обратного значения температуры имеет линейный характер. На рис. 230 представлены результаты экспериментальных определений при разных температурах и для разных значений Д , наложенного на электроды для процессов с концентрационной поляризацией (рис. 230, а) и для процессов с химической поляризацией (рис. 230,6). [c.608]

Рассмотрим решение задачи о концентрационной поляризации для условий, когда конвекция отсутствует. Предполагается, что плотность тока г в течение процесса остается неизменной. Примем следуюш,ие обозначения с — концентрация электролита, а — расстояние от электрода, I — время, О — коэффициент диффузии. [c.661]

Теперь остается подставить начальное условие (5), краевое условие (18) или (17) и плотность источника (19) в общее уравнение (4), и мы получим решение задачи о расчете концентрационной поляризации. Для первых двух слагаемых точны( решения соответствующих интегралов получить удалось. Только третье слагаемое, имеющее ничтожное численное значение, мы сохраняем в виде нерешенного интеграла. Конечное выражение для анодного процесса имеет следующий вид [c.664]

Повышение уровня концентрационной поляризации (см. гл. 1) вызывает увеличение концентрации всех ионов около поверхности мембраны по сравнению с их концентрацией в объеме раствора, что, естественно, ускоряет процесс пересыщения растворов малорастворимыми соединениями. Задача уменьшения концентрационной поляризации (см. ранее) решается при конструировании обратноосмотических аппаратов. [c.80]

Одним из серьезнейших вызовов технологии является задача покончить с загрязнением окружающей среды. Для ее решения необходимо развитие и усовершенствование новых методов разделения смесей. И в этой связи мембранная технология обладает рядом преимуществ. Благодаря ее развитию за последние два десятилетия были достигнуты значительные технические и коммерческие успехи. Под мембранной технологией сегодня надо понимать междисциплинарную область, включающую в себя физику и химию полимеров, коллоидную химию и науку о поверхностных явлениях, целые разделы химической технологии. Благодаря быстро развивающимся различным приложениям мембранной технологии возникла необходимость преподавания этой дисциплины студентам университетов и технических университетов и даже техникумов, поскольку в будущем многим из них, очевидно, предстоит использовать мембраны и мембранную технологию в работе. А процесс обучения, разумеется, начинается с учебника. Книга дает детальный очерк основных принципов в области синтетических мембран и мембранных процессов. В ней рассмотрены следующие вопросы основные аспекты мембранных процессов, мембранные материалы и их свойства, способы приготовления и определения характеристик мембран, явления транспорта в мембранах, концентрационная поляризация и загрязнение мембран осадками, принципы конструирования мембраных мо лей, установок и процессов. В дополнение к первому английскому изданию данного учебника в каждой главе русского издания добавлены задачи, что представляется исключительно важным для углубленного изучения предмета. Надеюсь, что эта книга послужит полезным дополнением к существующей литературе в области мембран в России. [c.8]

Падение потока отрицательно сказывается на технико-экономи-ческих показателях ка кдой мембранной операции, поэтому необходимо принимать определенные меры для устранения причин, связанных с этим явлением. Можно сформулировать некоторые общие подходы к решению этой задачи, если проанализировать причины падения потока. Прежде всего следует различать явления концентрационной поляризации и отложения осадков на мембранах, несмотря на то что они взаимосвязаны и второе часто оказывается результатом первого. [c.393]

Уравнение Нернста-Планка является наиболее употребительным в теории и практике электромембранных процессов. При добавлении к нему необходимых дополнительных и граничных условий получаются весьма разнообразные краевые задачи, позволяющие количественно описать целый ряд явлений. Сравнительная простота исходного дифференциального >равнения позволяет с одной стороны учесть многочисленные побочные эффекты, сопровождающие электродиффузию через мембрану (возникновение в растворе диффузионных слоев (концентрационную поляризацию) [62-64], нарушение электронейтральности [65, 66] и диссоциацию молекул воды [67-69] на границе мембрана/раствор и др.), а с другой стороны -моделировать и оптимизировать такие процессы как электродиализное обессоливание [48, 70-72] и концентрирование [71, 7 ], а также разделение ионов в электродиализе [74, 75]. [c.101]

В следующих разделах 6.4-6.7 мы сформулируем и проведем анализ решения задачи транспорта ионов в трехслойной системе диффузионный слой/мембрана/диффузионный слой. Основное внимание будет уделено влиянию концентрационной поляризации на концентрационные профили и селективность мембранной системы. Уравнения переноса записываются в форме уравнений Нернста-Планка, предполагается выполнение локального термодинамического равновесия и условия электронейтральности. [c.272]

Для проведения операции секционирования необходимо выбрать допустимое снижение расхода по длине аппарата д. Быстрое снижение расхода разделяемого раствора при его течений по аппарату (вследствие образования пермеата) может приводить к осаждению на поверхности мембран взвешенных микрочастиц, что ухудшает характеристики разделения. С другой стороны, небольшое изменение расхода по длине аппарата возможно лишь при последовательном соединении всех аппаратов нли же при чрезмерно большом числе секций, что приведет к значительному гидравлическому сопротивлению, По.этому выбор величины д должен являться задачей технико-экономического расчета. Упрощенно значение д можно найтн, исходя из оптимального расхода ра 1деляемого раствора, подаваемого в аппарат с модулями определенного типа. Прп этом под оптимальным понимают такой расход, который обеспечивает приемлемое снижение концентрационной поляризации при относительно небольшом гидравлическом сопротивлении, Длн модулей ЭРО-Э-6,5/900 экспериментально установлено, что огггимальный расход составляет 1000 л/ч (0,278 кг/с). [c.327]

Проиллюстрируем эффект концентрационной поляризации решением соответствующей стационарной задачи конвективной диффузии бинарного предельно разбавлегнюго раствора в канале, стенками которого являются полупроницаемые мембраны [9, 10]. Качественная картина распределения концентраций растворенного вещества показана на рис. 6.5. [c.104]

Как указывалось ранее, процесс электродиализа не может протекать при произвольном значении плотности тока, поскольку при определенных условиях может возникнуть концентрационная поляризация. Однако из экономических сорбражений целесообразно проводить процесс при значительных плотностях тока (это уменьшает площадь мембран), поэтому описание явления поляризации, рассмотренного в п. 3 гл. I, представляется важнейшей задачей теории процесса электродиализа. [c.36]

Рассмотренный пример относится к случаю, когда обе реакции протекают по законам электрохимической кинетики. Но уравнение, аналогичное выражению (У,15), можно было бы получить, воспользовавшись уравнениями реакций, например катодных, протекающих по законам диффузионной кинетики и осложненных концентрационной поляризацией (гл. IV, 9). Подробные исследования [10, 11, 12] показали, что полное аналитическое решение задачи является очень сложным. Таким образом, вывод уравнения (У,15), приведенный для примера, имеет главным образом методологическое значение. Практическое использование его принципиально возможно, но требует очень обширной информации о кинетике соответствующих процессов. [c.187]

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]

Аппараты для применения опресняющих мембран имеют различную конструкцию, причем нри конструировании этих аппаратов одной из важнейпшх задач является обеспечение значительной разделяющей поверхности в малом объеме. Примером конструкции опресняющего (и вообще разделяющего) аппарата может служить конструкция типа фильтр-пресса. Более рациональной является конструкция типа рулон (рис. Х.2). Для того чтобы избежать концентрационной поляризации на поверхности мембран, жидкость прока-чивается-лад мембраной в режиме турбулентного течения, что обеспечивается большой скоростью потока, а также малым зазором между активной поверхностью мембраны и находящейся над ним непроницаемой поверхностью. [c.112]

Обширная литература вопроса наряду с такими исследова1шями. как интересная работа Римана, включает и большое число ошибочных, работ. Поэтому мы разберем кратко некоторые общие вопросы теории распределении поля в электролитической ячейке в отсутствие концентрационной поляризации и рассмотрим ряд важных или типичных задач. [c.267]

Перенос ионов через мембраны из смешанных растворов изучался с помощью той же методики, что и перенос из чистого раствора HG1. Отличие состояло только в том, что анодную камеру заполняли смешан-ным проточным раствором общей концентрации 1 п. В катодной камере в начале опыта по-прежнему находился 0,1 и. раствор HG1, в процессе опыта состав его менялся часть ионов водорода замещалась ионами кальция ИЛИ натрия. Использование катодного и анодного растворов, различающихся по общей кояцентрации, с нашей точки зрения целесообразно. Поскольку задача заключается в изучении относительных подвижностей двух катионов в ионите, то перенос аниона через мембрану следует по возможности предотвратить. Это и достигается применением более разбавленного раствора в катодном пространстве (откуда анионы поступают в мембрану). В то н е время высокая концентрация электролита в анодной камере делает, с одной стороны, раствор более буферным (т. е. изменением его состава в процессе опыта можно пренебречь), а t другой стороны, и это важнее, в концентрированных растворах меньше сказываются явления концентрационной поляризации на границе мембрана — раствор при прохождении постоянного тока. В условиях наших опытов эта поляризация, по-видимому, незначительна, так как изменение плотности тока в пределах от 2 до 20 ма/см не вызывает изменения чисел переноса (в пределах точности нашего опыта). Наличие или отсут- [c.84]

Одним из важных факторон, нопьппающмх скорость электрохимических реакций, является проведение электролиза в потоке электролита. Если поток электролита, движущийся под действием приложеиной извне силы, обтекает продольно электрод в виде гладкой пластинки, то рассчитать скорость электрохимической реакции можно с помощью решения уравнения вынужденной конвекции. Для случая электролиза в условиях, когда поляризация имеет природу чисто концентрационную, решение такой задачи получено в работе [1]. Однако весьма частым случаем электродной реакции является также электролиз, в котором концентрационная поляризация сочетается с химической. Расчет такой реакции представляет теоретический интерес. Теория расчета такой реакции дана в работе 12]. В данной работе, как ив 12], электродную реакцию рассматриваем, как консекутивную, причем объемный перенос вещества и его разряд рассматриваем как последовательные стадии. При стационарности режима скорости этих стадий равны. Это означает равенство сил тока этих последовательных стадий. Пользуясь этим, силу тока на поверхности электрода при химической и концентрационной поляризации дванады выражаем сначала но формуле для химической поляризации, затем по формуле для концентрационной поляризации. Плотность тока при химической поляризации опр( 1Рл г( тся из известного в кинетике электродных процессов урапнения у)] [c.57]

Обобщая поставленную задачу, априори можно полагать, что созданием определеттных условий можно иолучить в чистом виде тот или иной вид поляризации - загнать процесс в химическую, фазовую или концентрационную поляризацию. Это в свою очередь позволит получит , справочные данные по кинетике электродных процессов и прольет свет на механизм подавляющего большинства электродных роцессов, в которых так нуждается 1аша промышленность. [c.69]

Впервые непосредственное исследование концентрационной поляризации было выполнено Самарцевым и Куртц [3, 4]. Авторы применили микроинтерферометр Лебедева к изучению распределения 2п804 в растворе между цинковыми электродами микроэлектролизера. При этом расстояние между электродами не превосходило 3 мм. Малое расстояние между электродами вводит некоторое частное ограничительное условие. Поэтому опубликование работы Самарцева ие снимало задачи дальнейшего экспериментального исследования этих явлений. [c.74]

Термодинамика цепей, комбинированная с теорией графов, появилась как метод, облегчающий моделирование сложных мембранных процессов [110-120]. Достигается это благодаря достаточно формализованной процедуре построения модели, позволяющей учесть концентрационную зависимость коэффициентов проводимости мембраны, влияние концентрационной поляризации, возможное наличие нескольких слоев в структуре мембраны и другие особенности мембранных систем. Моделирование системы облегчается благодаря использованию графического представления и математического аппарата, разработанных в теории электрических цепей. В частности, для решения получаемых математических задач используется программный пакет SPI E [118, 120]. [c.128]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология