Концентрационная поляризация перенос

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]

Анализ концентрационной поляризации можно провести на основе рассмотрения распределения концентрации и процессов переноса в пограничном слое (рис. IV- ). Если предположить, что перенос растворенного вещества в пограничном слое осуществляется молекулярной диффузией и конвекцией, то можно записать уравнение [c.171]

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]

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

Величина Дф складывается из омического падения потенциала Афо = =2< Лф и обычного диффузионного потенциала, связанного с различной подвижностью катионов и анионов Дфд ф=(/+— )Дф. Если числа переноса катионов и анионов одинаковы, т. е. /+=/ =0,5, то Дфд ф=0 и Аф=Дф . Сравнив уравнения (32.9) и (30.5), можно видеть, что при разряде одновалентного катиона в отсутствие фона падение потенциала в диффузионном слое в точности равно концентрационной поляризации. В присутствии фонового электролита это положение нарушается, поскольку при добавлении фона падение потенциала [c.159]

Значения, рассчитанные по уравнению (4.3.1), на 10% выше получаемых по уравнению Ильковича. Экспериментально найденные значения, однако, с большой точностью совпадают,с данными, получаемыми по уравнению (4.1.34). Как было показано, точное уравнение Ильковича справедливо лишь в случае отсутствия так называемого эффекта обеднения. Под этим эффектом подразумевают перенос концентрационной поляризации с одной капли на другие, т. е. при возникновении новой капли концентрация на поверхности капли не равна концентрации внутри раствора. Капля проникает в раствор, обедненный деполяризатором по сравнению с концентрацией внутри раствора. Перенос концентрационной поляризации можно уменьшить применением согнутого под углом 45° или направленного вверх и слегка наклонного капилляра. Падающая капля почти полностью захватывает при этом раствор из отверстия капилляра. В дальнейшем будем применять [c.125]

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]

Как видно из уравнений (VII. 18) и (VII. 19), концентрационная поляризация снижается с увеличением коэффициента диффузии и концентрации реагента и уменьшением толщины диффузионного слоя. Диффузионным слоем называется тонкий слой около поверхности электрода, в котором не происходит перемешивания жидкости (отсутствует конвекция) и соответственно молекулы переносятся лишь путем диффузии. Толщина этого слоя, а также концентрационная поляризация уменьшаются при перемешивании раствора. На рис. VII.6 приведены типичные кривые зависимости потенциал — плотность тока для концентрационной поляризации, на которых видно, что перемешивание влияет на предельный ток и концентрационную поляризацию. [c.205]

Участие катионов электроотрицательных металлов в переносе тока снижает и без того более низкую по сравнению со средней концентрацию меди в прикатодном пространстве, что приводит к росту концентрационной поляризации у катода. [c.13]

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]

Степень концентрационной поляризации зависит от гидродинамики потока перед мембраной и от геометрии поверхности мембраны. Поэтому уменьшить отрицательные последствия эффекта концентрационной поляризации можно путем воздействия на гидродинамику потока и геометрию поверхности. Так, увеличение скорости потока вдоль поверхности мембраны, в частности турбулизация потока, способствует переносу растворенного вещества от стенки и ослабляет эффект поляризации. [c.104]

Из всего сказанного выше следует, что наилучшим образом экспериментальным результатам должно соответствовать уравнение Ильковича, исправленное Коутецким [32]. Факторы, приведенные в пунктах а , б и д , как уже упоминалось, могут быть легко учтены, так что причиной отклонений тока от теоретической величины могут быть только непостоянство скорости вытекания ртути и перенос концентрационной поляризации. Из дальнейшего изложения будет видно, что последний фактор является основной причиной отклонений от уравнения, исправленного на сферическую диффузию. [c.84]

Наблюдаемое обычно в практической работе кажущееся совпадение опытного и вычисленного из первоначального уравнения Ильковича значений диффузионного тока обусловлено тем, что увеличение силы тока вследствие проявления сферичности диффузии практически компенсируется снижением силы тока за счет переноса концентрационной поляризации. [c.86]

Многие другие авторы [21, 27, 36, 52—5 также исследовали эту зависимость, и большинство из них нашли то же соотношение между константой / и характеристиками капилляра. Однако зависимость / от у не может служить бесспорным доказательством правильности внесения поправки на сферическую диффузию, так как на капельных электродах, расположенных устьем вниз, сказывается эффект переноса концентрационной поляризации и, следовательно, в известной степени имеет место компенсация двух различных эффектов. Надо отметить, что- при проведении упомянутых опытов эффект переноса концентрационной поляризации на последующую каплю еще не был известен. [c.88]

При работе с обычными капиллярами в очень чистых растворах значение среднего диффузионного тока на второй и последующих каплях вследствие переноса концентрационной поляризации приблизительно на 15— 20% меньше, чем на первой капле. На основании уравнений (61) и (62) можно показать, что учет сферической диффузии на первой капле у обычного капилляра (т = 2 мг-сек , j = 5 сек) при D = 10" сек" дает увеличение тока приблизительно на 16%. Это означает, что поправка на сферическую диффузию почти компенсируется эффектом переноса концентрационной поляризации, и поэтому значения средних диффузионных токов, получаемые при обычных полярографических измерениях, т. е. на вертикальном капилляре и на рядовых каплях, вполне удовлетворительно соответствуют первоначальному уравнению Ильковича. [c.92]

В этом случае перенос концентрационной поляризации не имеет места. [c.94]

Следует упомянуть еще об одном важном наблюдении [25], характерном для диффузии продукта обратимой реакции восстановления как в раствор, так и внутрь капли С уменьшением отношения lH,i (при переходе вдоль волны в направлении к положительным потенциалам, т. е. к подножию волны) уменьшается вызванная переносом концентрационной поляризации разница между t — -кривыми, снятыми на первой и последующих каплях. При потенциале, при котором ток достигает /ю или V20 от величины i а. [c.126]

С — концентрация деполяризатора и Р — показатель степени, величина которого в отсутствие переноса концентрационной поляризации равна 0,19. [c.255]

При этом авторы [85] считают, что поверхностная концентрация ai сравнима с поверхностной концентрацией Са2 наименее выгодно ориентированных молекул (т. е. занимающих минимальную поверхность электрода), и заполнение поверхности как выгодно, так и невыгодно ориентированными молекулами принимается очень малым. В уравнении (30) для силы тока не была учтена концентрационная поляризация, которая, однако, принята во внимание при выводе уравнения для формы волны [см. гл. XIV, уравнения (22) и (23)]. Кривые, вычисленные с помощью этих уравнений, для различных констант скорости и коэффициентов переноса а приведены на рис. 133. Работ по количественному сравнению теории с экспериментальными данными пока еще не опубликовано . Однако следует ожидать, что с помощью описанной выше теории можно будет [c.270]

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]

В котором при Р > о (торможение) следует брать знак минус, а при Р < О (ускорение) — знак плюс. Это уравнение справедливо для токов, зависящих только от скорости переноса электронов, т. е. при отсутствии концентрационной поляризации. При потенциалах, соответствующих нижней части полярографической волны, были изучены I — -кривые (рис. 160) анионов кислот, восстанавливающихся на ртутном капельном электроде (например. [c.299]

При прохождении электрического тока через электролитическую ячейку с ионообменной мембраной на поверхности раздела мембрана -раствор наблюдается явление концентрационной поляризации подобно тому, как это происходит в других электрохимических процессах, где перенос вещества ограничен диффузией (электроосаждение, полярография). Концентрационная поляризация проявляется в возникновении градиента концентраций в тонкой пленке электролита у поверхности мембраны. При определенных плотностях тока концентрация электролита у поверхности мембраны в камере обессоливания в пределе приближается к нулю. Отвечающий этому условию ток называют предельным током. [c.83]

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]

Автоматически записанные кривые изменения напряжения во времени дают наглядное представление о ходе концентрационной поляризации мембран при различных плотностях тока. При малых плотностях тока электрический перенос электролита невелик, и градиенты концентраций почти целиком нивелируются диффузионными процессами. Возникающие при этом поляризационные явления незначительны, и напряжение пропорционально приложенной силе тока (кривые 1 и 2 на рис. 2а и б). С увеличением плотности тока электрический перенос значительно возрастает и не компенсируется диффузией электролита. [c.87]

Для процессов мембранного разделения газовых смесей с использованием высокоселективных композиционных мембран важен вопрос о концентрационной поляризации [14, 15]. В общем случае в результате селективного переноса компонентов газовой смеси через мембрану в напорном канале модуля возникает градиент концентраций по нормали к мембране. В результате у поверхности мембраны образуется пограничный слой, в котором концентрация целевого (или селективнопроникающего) компонента меньше, чем в ядре потока. В процессах мембранного разделения газов компоненты газовой смеси переносятся к мембране как конвекцией, так и молекулярной диффузией. Решение уравнения совместного конвективно-диффузи-онного переноса через пограничный слой к поверхности мембраны приводит к следующему выражению для концентрации целевого (или г-го) компонента ую в газовой фазе у поверхности мембраны в напорном канале [16] [c.172]

По мере возрастания потенциала электрода число частиц, реагирующих в единицу времени, возрастает, при этом растет сила тока в цепи, а их концентрация в приэлектродном слое убывает по сравнению с концентрацией в растворе. Возникает градиент концентрации, являющийся двил<ущей силой диффузионного переноса частиц из объема раствора к поверхности электрода. При достаточном увеличении потенциала наступает момент, когда все частицы, поступающие к электроду за счет диффузии, немедленно разряжаются, так что их концентрация в приэлектродном слое становится весьма мало отличной от нуля. Начиная с этого момента, дальнейшее увеличение силы тока становится невозможным. Электрод приходит в состояние так называемой концентрационной поляризации. [c.274]

Величина Аф складывается из омического падения потенциала Афо = = 2/ Аф и обычного диффузионного потенциала, связанного с различ ной подвижностью катионов и анионов фд ф = (/ — 1 ) Аф. Если числа переноса катионов и анионов одинаковы, т. е. /+ = / = 0,5, то Фдиф = О и Дф = Афом. Сравнив уравнения (32.9) и (30.5), можно видеть, что в частном случае разряда одновалентного катиона в отсутствие фона падение потенциала в диффузионном слое в точности равно концентрационной поляризации. В присутствии фонового электролита это положение нарушается, поскольку при добавлении фона падение потенциала в диффузионном слое уменьшается, тогда как концентрационная поляризация остается той же. [c.170]

На рис. Х.6 показана рассчитанная по уравнению (Х.37) теоретическая зависимость коэффициента селективности ф от скорости фильтрации раствора и. Как видно из рисунка, эффект разделения достигает максимума при некоторой оптимальной скорости течения в связи с возрастанием вклада диффузионного переноса в мембране. При О ф—> 0,т. е. диффузия выравнивает существующий перепад концентрации и С/ —> Со- При повышении скорости течения сверх оптимальной разделение ухудшается в связи с эффектом концентрационной поляризации — ухудшением отвода от мембраны задержанного компонента . Чем хуже осуществляется перемешивание, тем ниже проходят кривые ф (и). Хорошего разделения, как следует из уравнения (Х.37), можно достичь только при б (1/А) и внутреннем критерии Пекле Ре = иЦЬт 2. Полученный теоретически вид зависимости ф (у) хорошо подтверждается экспериментально. [c.302]

В разработанных элементах расплавленные металлы являются электродами, а расплавленные соли — электролитом. Агрусс приводит различные преимущества нового типа элементов по сравнению с прежними элементами, работающими с газовыми нли жидкостными диффузионными электродами и водным раствором электролита. Плотность тока обмена у металлических электродов в расплавленном электролите может быть очень больщой — порядка 200 а/сл , что позволяет получить высокие плотности тока при минимальной, почти не поддающейся измерениям активационной поляризации. Далее, число переноса катионов в электролите равно 1, поэтому в нем не может возникнуть концентрационная поляризация. Единственно заметные потери в таких элементах могут возникнуть из-за омического падения напряжения // , но они тоже будут гораздо меньще, так как проводимость расплавленных солей в 5 раз выще, чем проводимость обычных водных электролитов. [c.56]

Кроме того, изучались I — -кривые на наклонно расположенном капилляре в этом случае в значительной степени исключается влияние переноса концентрационной поляризации. Кривые I — t, полученные на первой капле с использованием вертикального капилляра, и все I — /-кривые (как на первой, так и на последующих каплях), полученные с наклоненным капилляром, с достаточной точностью определяются уравнением, исправленным Коутецким [32] на сферическую диффузию. Логарифмическая зависимость тока от времени для первой капли в отличие от последующих капель пред-ставлет собой почти прямую (рис. 40). Угловой коэффициент прямой всегда больше чем 7в. т. е. величины, которую требует первоначальное уравнение Ильковича. Эта приблизительно прямолинейная зависимость дает возможность характеризовать ход теоретической и экспериментальной -кривых на первой капле одним числом, выражающим [c.91]

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]