Влияние концентрационной поляризации

Как таковую электропроводность раствора обычно не измеряют, а измеряют обратную ей величину - сопротивление. Полная эквивалентная схема ячейки для измерения электропроводности приведена на рис. 5.2. Наряду с измеряемым сопротивлением в эквивалентную схему входят дополнительные емкостные и активные сопротивления, которые влияют на погрешность измерений. В частности, на границе электрод/раствор электролита возникает двойной электрический слой, емкость которого влияет на сдвиг фаз между током и напряжением, что приводит к ошибкам измерения сопротивления раствора. Ошибки могут быть связаны и с концентрационной поляризацией вследствие изменения концентрации ионов у поверхности электродов при протекании электрохимических реакций. Влияние концентрационной поляризации уменьшается с повышением частоты тока, с уменьшением его плотности и с увеличением концентрации электролита в ячейке. Существуют и другие способы устранения ошибок, вызываемых поляризационными явлениями. [c.153]

Как и всем мембранным методам, обратному осмосу и ультрафильтрации свойственно явление концентрационной поляризации, которое заключается в увеличении концентрации растворенного вещества у поверхности мембраны вследствие преимущественного переноса растворителя через мембрану. В результате происходит падение проницаемости и селективности, сокращается срок службы мембран. Для уменьшения вредного влияния концентрационной поляризации необходимо турбулизовать прилегающий к поверхности мембраны слой жидкости, чтобы ускорить перенос растворенного вещества в ядро разделяемого раствора. Этого добиваются применением в лабораторных установках магнитных мешалок и вибрационных устройств, а в промышленных условиях увеличением скорости протекания жидкости вдоль мембраны и использованием различного рода турбулизаторов. [c.18]

Глава 4 посвящена вопросам внешней диффузии — анализу массопереноса из газового потока к мембране, учету влияния концентрационной поляризации на процесс мембранного газоразделения. [c.7]

С увеличением скорости до 9 =10,6-10-2 моль/с степень разделения падает, концентрация диоксида углерода в дистилляте уменьшается до 77% (об.), а содержание метана в кубовом остатке составляет 24% (об.). Не следует, однако, забывать, что с увеличением скорости потоков возрастает эффективность разделения (производительность колонны) вследствие уменьшения толщины вязкого пограничного слоя и снижения отрицательного влияния концентрационной поляризации на скорость процесса массопереноса. [c.222]

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]

Аппараты типа фильтрпресс отличаются простотой изготовления, удобством монтажа и эксплуатации, возможностью быстрой замены мембран. В этих аппаратах процесс разделения проводится при сравнительно высоких скоростях раствора (вследствие незначительного зазора между соседними мембранами), что позволяет существенно снизить влияние концентрационной поляризации. Поэтому аппараты типа фильтрпресс особенно перспективны для проведения ультрафильтрационных процессов. [c.123]

Следует отметить, что некоторые конструкции предусматривают возможность подачи разделяемого раствора как с наружной поверхности волокон, так и внутрь капилляра полого волокна. Кроме того, для уменьшения вредного влияния концентрационной поляризации на рабочие характеристики процесса разделения в аппаратах применяют различные распределительные устройства и турбулизаторы. [c.157]

Явление образования у поверхности мембраны пограничного слоя, в котором концентрация растворенного вещества больше, чем в основном объеме раствора, получило название концентрационной поляризации [142— 144]. Влияние концентрационной поляризации всегда отрицательно по следующим причинам [c.170]

ВИЯ, при которых практически исключалось бы влияние концентрационной поляризации на основные характеристики мембраны. В лабораторных аппаратах этого, как правило, достигают интенсивным перемешиванием разделяемого раствора магнитной мешалкой. Результаты опытов показывают, что с повышением частоты вращения мешалки селективность и проницаемость увеличиваются и при я = 60 об/мии (рис. 1У-3, а, б) величины б и ф достигают постоянных значений. Этой частоте вращения соответствует значение модифицированного критерия Рейнольдса для мешалки Не = 3000. Аналогичные результаты были по- [c.173]

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]

Разделяемый раствор интенсивно перемешивался магнитной мешалкой, что практически устраняло влияние концентрационной поляризации. Учитывая, что селективность определяется выражением (0,6) [c.195]

Необходимость секционирования обусловлена тем, что при параллельном соединении всех аппаратов велико отрицательное влияние концентрационной поляризации, а при последовательном соединении всех аппаратов чрезмерно велико гидравлическое сопротивление потоку разделяемого раствора. [c.197]

Выводы, вытекающие из анализа этих неравенств, представляют непосредственный практический интерес. Например, при анодной поляризации, когда Аф>0, неравенство (XXI. 1) непременно выполняется, а влиянием концентрационной поляризации на скорость анодного растворения металлов можно пренебречь. В катодной области, когда Дф<0, неравенство (XXI. 1) выполняется только при некоторых соотношениях между Аф и Ig (i A np), т.е. лишь в определенном диапазоне значений Дф. Следовательно, при катодном осаждении металлов необходимо учитывать и перенапряжение, и концентрационную поляризацию. [c.508]

Аномальное поведение металлического электрода по сравнению с тем, которое можно было бы ожидать исходя из уравнения (1.17), обусловлено прямым или косвенным влиянием концентрационной поляризации или изменением химических свойств поверхности, затрудняющим переход катионов в раствор на границе металл — электролит. Резкое изменение скорости анодного растворения после достижения определенного потенциала обычно связывают с накоплением на поверхности электрода адсорбированного кислорода или химически связанных с металлом кислородных соединений. По мере смещения потенциала в сторону положительных значений степень покрытия кислородом все больше возрастает. При достижении определенного потенциала ф электрод оказывается почти полностью покрытым оксидным слоем. Миграция катионов из металлической решетки в раствор через такой оксидный слой затрудняется, [c.14]

Обратный осмос рекомендуется использовать при следующей концентрации электролитов для одновалентных солей-не более 5-10% для двухвалентных -10-15% для многовалентных -15-20%. Для органических веществ указанные пределы несколько выше. Для уменьшения влияния концентрационной поляризации организуют рециркуляцию раствора и турбулизацию прилегающего к мембране слоя жидкости, применяя мешалки, вибрационные устройства и увеличение скорости. [c.94]

В первом приближении пренебрегаем влиянием концентрационной поляризации и будем считать, что осмотическое давление у поверхности мембраны равно осмотическому давлению в объеме разделяемого раствора = Примем также, что осмотическое давление пермеата пренебрежимо мало , Т2 = 0. [c.323]

Наибольшее влияние концентрационная поляризация оказывает на характеристики процесса разделения жидких смесей. Однако и при разделении газовых смесей-при высоких давлениях (от нескольких мегапаскалей и выше) и больших удельных производительностях-вклад внешнего диффузионного сопротивления процессу может оказаться настолько существенным, что уже нельзя будет его не учитывать. Метод расчета КП для этого случая аналогичен рассмотренному выше. [c.344]

Концентрационной поляризацией условно называют повышение концентрации растворенного вещества у поверхности мембраны вследствие избирательного отвода растворителя через поры этой мембраны. Влияние концентрационной поляризации на процесс всегда отрицательно, так как она уменьшает движущую силу процесса вследствие увеличения осмотического давления из-за повышения концентрации растворенного вещества около мембраны. [c.433]

Для уменьшения отрицательного влияния концентрационной поляризации на процесс мембранного разделения используют перемешивание раствора над мембраной, увеличивают скорость протока исходного раствора около мембраны или применяют турбулизующие вставки. В результате уменьшается влияние концентрационной поляризации, увеличивается производительность и разделительная способность мембранного аппарата. [c.433]

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]

Аномальное поведение железного электрода но сравнению с тем, которое можно было ожидать исходя из уравнения (1,4), в принципе может быть обусловлено прямым или косвенным влиянием концентрационной поляризации или изменениями химических свойств поверхности, затрудняющими переход катионов в раствор на границе металл—электролит. [c.10]

Фиг 36, Анодная поляризационная кривая, учитывающая влияние концентрационной поляризации. [c.80]

Когда влияния концентрационной поляризации и скорости электродной реакции на величину суммарной поляризации процесса соизмеримы, необходимо учитывать и то и другое. [c.99]

Уравнение (7.19) отвечает поведению металлов в активнол состоянии. По смыслу этого уравнения увеличение потенциала приводит к монотонному росту скорости перехода в раствор ионов металла по экспоненциальному закону (если отвлечься от осложняющего влияния концентрационной поляризации). Но даже в отсутствие последней за известным предельным значением анодного потенциала скорость растворения металла внезапно и резко падает. Потенциал, при котором происходит такой переход, называется потенциалом пассивации (или иногда первым критическим потенциалом), а плотность тока, устанавливающаяся при этом потенциале, —критической плотностью тока. Последующий рост потенциала после того как наступила пассивация, в полную противоположность тому, что наблюдалось в области активного растворения, уже не сказывается на скорости растворения металла. В известных границах изменения потенциала она остается постоянной и притом значительно уступающей по своей величине критической плотности анодного тока. [c.195]

Торможения на стадиях транспортировки и чисто химического превращения приводят к изменению концентрации участников электродной реакции вблизи электрода . В результате этого изменяется равновесный потенциал электрода и появляется концентрационная поляризация. Кроме того, изменяется и концентрация частиц, участвующая в других стадиях электродного процесса, например в акте разряда, что следует учитывать при рассмотрении кинетики этих стадий. Влиянием концентрационной поляризации на кинетику электродного процесса в целом и на величину потенциала электрода под током можно пренебречь лишь при малых скоростях электрохимической реакции, т. е. при малых плотностях тока. При высоких плотностях тока, напротив, стадии доставки могут определять скорость всего суммарного электродного процесса. [c.299]

Торможения на стадиях транспортировки и чисто химического превращения приводят к изменению концентрации участников электродной реакции вблизи электрода . В результате этого изменяется равновесный потенциал электрода и появляется концентрационная поляризация. Кроме того, изменяется и концентрация частиц, участвующих в других стадиях электродного процесса, например в акте разряда, что следует учитывать при рассмотрении кинетики этих стадий. Влиянием концентрационной поляризации на кинетику электродного процесса в целом и на величину потенциала электрода под током можно пренебречь лишь при малых скоростях [c.317]

Поляризационная кривая, отражающая влияние концентрационной поляризации, имеет вид, представленный на рис. 108. Пз рисунка видно, что сначала наблюдается резкое возрастание потенциала электрода, прп этом сила тока остается практически неизменной. Далее I после достижения некоторого значения потенциала (точка а ) начинает резко возрастать сила тока. На кривой могут быть и другие точки перегиба, соответствующие новому возрастанию потенциала (точка а") силы тока. [c.342]

Увеличению выхода по току хлора способствует повышение концентрации хлорида, которое сдвигает равновесный потенциал хлорного электрода в отрицательную сторону и уменьшает влияние концентрационной поляризации. Практически для электролиза применяют растворы Na l с концентрацией 5,3 М. Для повышения выхода по току очень важно поддерживать оптимальное значение pH, как правило, в пределах 2- 3. При диафрагменном способе электролиза католит вследствие реакции выделения водорода резко подщелачивается. При этом возникает опасность диффузии ионов ОН через диафрагму в анодное пространство и увеличения pH анолита, что вызывает ускорение реакции выделения кислорода и снижение выхода по току хлора. Для уменьшения этого эффекта образующуюся щелочь непрерывно выводят из катодного пространства, а в анодное вводят хлоридный раствор. Возникающий при этом фильтрационный (конвективный) поток раствора через диафрагму в сторону катода предотвращает обратную диффузию ОН -ионов. [c.373]

Аппараты типа фильтр-пресс отличаются простотой изготовления и возможностью быстрой замены мембран. При малой величине зазора между мембранами (5—10 мм) в них создается высокая скорость движения раствора, что позволяет снизить влияние концентрационной поляризации. [c.204]

Влияние концентрации амальгамы на скорость ее разложения. Концентрация амальгамы влияет на кинетику процесса разложения, так как изменяется э. д. с. элемента (увеличивается с ростом концентрации шелочного металла), а также концентрационная поляризация в амальгамной фазе (уменьшается с ростом концентрации металла). Таким образом, при увеличении концентрации амальгамы реакция ускоряется односторонне. Однако влияние концентрационной поляризации в амальгамной фазе, несмотря на высокие плотности тока, не очень велико, вследствие того, что обычно [c.98]

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]

Скорость диффузии растворенного вещества с большой молекулярной массой (>500) в раствор низка и значительно меньше скорости диффузии электролита. Поэтому влияние концентрационной поляризации на процесс ультрафильтрации намного сильнее, чем на процесс обратного осмоса. Концентрация у поверхности мембраны при ультрафильтрации может достигнуть такого значения, что на мембране может образоваться слой геля, который резко снижает скорость процесса. Для того чтобы повысить скорость ультрафнльтрации, приходится интенсивно перемешивать раствор или прокачивать его с большой скоростью (до 3—5 м/с) над мембраной. Однако в ряде случаев такой путь оказывается непригодным, так как приводит к резкому повышению расхода энергии на циркуляцию раствора, недопустимому повышению температуры раствора, разрушению структуры некоторых биополимеров и т. п. В этих случаях более рациональным может оказаться применение турбулизирующих вставок. [c.174]

Для мембран трубчатого типа обычно используют спиральные вставки, а для плоских мембран — различные распределители (перфорированные и гофрированные устройства). Установлено, что спиральные вставки в 4—10 раз увеличивают коэффициент массоотдачи в трубчатых мембранах (рис. 1У-4). Эффективность турбулизаторов сферической формы резко возрастает, если они закреплены не жестко и обладают некоторой подвижностью. Другим возможным способом снижения влияния концентрационной поляризации является введение в поток 5 400/д (об.) тонко измельченных твердых частиц или шариков диамет- [c.174]

В первом приближении гренебрегаем влиянием концентрационной поляризации [3, с. 170] и будем считать, что осмотическое дгвление у поверхности мембраны равно осмотическому давлению в объеме разделяемого раствора Яз = я . [c.196]

Вследствие различной скорости прохождения компонентов смеси через мембрану происходит т. наз. концентрационная поляризация , при к-рой в пограничном слое около пов-сти перегородки накапливается в-во, имеющее наименьшую скорость проницания. В результате при разде-лешм жидких смесей снижаются движущая сила процесса и соотв. селективность, производительность и срок службы мембран. Кроме того, возможно осаждение на мембране труднорастворимых солей, а также гелеобразование высокомол. соединеиий, что приводит к необходимости очистки мембран (см. ниже). Для уменьшения влияния концентрационной поляризации и улучшения работы мембран разделяемую систему перемешивают, что способствует выравниванию концентраций компонентов у пов-сти перегородки и в ядре потока. Перемешивание осуществляют путем увеличения скорости потока (до 3-5 м/с) турбулизацией р-ра путем применения спец. вставок в внде сеток, перфорированных [c.23]

Ячейка (рис. 1) состояла из корпуса /, пористой подложки 2 под мембрану 3 и прокладок 4, обеспечивающих герметичность конструкции. В корпусе имелась система подвода исходного раствора и отвода опресненной воды и рассола. Исследования проводили при давлении 60 атм на растворе поваренной соли концентрации 5 г л. Скорость протекания раствора вдоль мембраны составляла 4,8 л1час, что в несколько десятков раз превышало скорость выхода опресненной воды. При таком соотношении потоков было исключено влияние концентрационной поляризации на водопроницаемость и селективность ме. браны. [c.119]

Отношение концентрации растворенного вещества у поверхности мембраны к е10 концентрации в разделяемом растворе называют концентрационной поляризацией. Влияние концентрационной поляризации на процессы мембранного разделения отрицательно, т. к. повьппение концентрации растворенного вещества у поверхности вьпывает увеличение 0см0тическ010 давления раствора и снижается движущая сила процесса разделения. Кроме того, при этом возможно выпадение в осадок и осаждение на мембране труднораство- [c.381]

Характерные значения потока вещества при проведении процесса испарения через мембрану обычно не превосходят 2 кг/(м ч). Тогда нормальная к поверхности мембраны составляющая скорости жидкости вблизи поверхности не будет превосходить 6 10 м/с. Это примерно на порядок вели шны меньше, чем значения, характерные для процесса обратного осмоса. Поэтому обычно считают, что влиянием концентрационной поляризации на процесс массопередачи при испарении через мембрану можно пренебречь. Однако, как указывается в [8, 9], во многих практически важных случаях разделения жидких смесей путем испарения через мембрану концентрационная поляризация может оказывать существенное влияние на поток вещества через мембрану. Для предотвращения вредного влияния концентрационной поляризации толщина канала для подачи жидкости при использовании плоскорамных или спиральных модулей, или радиус полых волокон при использовании половолоконных модулей не должны превышать 0,2-Ю,5 мм. [c.433]

Баромембранным процессам свойственно явление так называемой концентрационной поляризации. Оно заключается в увеличении концентрации растворенного вещества у поверхности мембраны вследствие преимущественного переноса растворителя через мембрану. В результате падает удельная производительность (проницаемость) и селективность мембран, снижается срок их службы. Для уменьшения отрицательного влияния концентрационной поляризации турбулизируют прилегающий к поверхности мембраны слой жидкости, чтобы ускорить перенос растворенного вещества в ядро разделяемого раствора. Раствор турбулизируют увеличением скорости протекания жидкости вдоль мембраны, использованием турбулизато-ров, различных физико-химических воздействий (электрических и магнитных полей, ультразвука и т. п.). [c.9]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология