Мембраны катодные

На рис. 4 приведена схема электродиализатора. При электродиализе мембраны несут электрический заряд, и может произойти смена ионного состава коллоидной дисперсии, соответственно изменяется и ее pH. Эти изменения обусловлены тем, что электрически заряженные мембраны неодинаково проницаемы для катионов и анионов. Для устранения этого эффекта мембраны, применяемые в электродиализе, могут обрабатываться различными веществами, уменьшающими их собственный заряд. Избирательные свой-сва мембран в некоторых случаях используют и для селективной очистки или для еще большего ускорения электродиализа, когда применяют две мембраны — анодную и катодную, изготовленные из материалов с различными зарядами. [c.16]

Последнее равенство очевидно, так как в силу сохранения электронейтральности раствора повышенное поступление катионов из капилляров мембраны на катодную сторону должно быть уравновешено задержкой анионов перед капиллярами на этой стороне. На анодной стороне мембраны повышенный расход катионов компенсируется переносом анионов от мембраны к положительному полюсу. Таким образом, на анодной стороне мембраны имеет место общий отрицательный баланс, т. е. понижение концентрации электролита. [c.207]

Для проведения электродиализа применяют различной конструкции аппараты, называемые электродиализаторами. Основой таких аппаратов является трехкамерная ячейка, среднее пространство которой отделено от крайних электродных камер мембранами. Подлежащий очистке коллоидный раствор помещают в среднюю камеру, в то время как крайние камеры наполняют водой. Мембрана, расположенная у отрицательного электрода называется — катодной, а у положительного — анодной. Следует обращать большое внимание на выбор материала для анода, чтобы избежать анодного растворения и переноса ионов металла через анодную мембрану в среднюю камеру. В связи с этим в качестве анода обычно употребляют платину или графит. В качестве катода могут служить различные металлы — железо, никель, медь. [c.223]

С увеличением разности чисел переноса ионов в анодной и катодной мембранах возрастает скорость изменения концентрации электролита в средней камере. Можно повысить скорость электродиализа, применяя мембраны одного знака заряда, но разной электрохимической активности. При этом, если мембраны приготовлены из одного и того же материала и имеют отрицательный заряд поверхности, то мембрану с большим средним радиусом пор ставят на анод. В случае двух положительно заряженных мембран анодная мембрана должна иметь меньший радиус пор по сравнению с катодной. Наиболее эффективно процесс электродиализа будет идти с идеально электрохимически активными мембранами разного знака заряДа. В этом случае разность чисел переноса ионов электролита в анодной и катодной мембранах достигает максимальной вели--чины, т. е.. единицы. [c.227]

Следовательно, числа переноса ионов N3 и ОН в порах катодной мембраны равны их значениям в растворе католита, [c.227]

Следующий шаг вперед был сделан В. В. Стендером с сотрудниками. Они воспользовались методикой подсчета, данной Бете и Тороповым, и подробно рассмотрели процесс электродиализа для системы, реально осуществлявшейся в трехкамерном электродиализе, а именно в средней камере — раствор соли, в анодной камере — р аствор кислоты, а в катодной — раствор щелочи. В. В. Стендер подразделял мембраны на изменяющие числа переноса ионов, которые он назвал электрохимически активные , и на не изменяющие числа переноса — электрохимически неактивные . Он рассмотрел процесс электродиализа с электрохимически неактивными мембранами в системе раствор кислоты I раствор соли раствор щелочи как простой электролиз, предположив, что в процессе электродиализа поры анодной мембраны пропитаны раствором кислоты из анодной камеры, а поры катодной — раствором щелочи из катодной камеры. А. В. Маркович объединил все эти положения, дополнил их и дал общую теорию процесса электродиализа, основывающуюся на соотношениях чисел переноса. А. В. Маркович разделяет мембраны, применяющиеся в электродиализе, на три группы. [c.171]

Рассмотрим условия первого режима для раствора КС1, учитывая наличие также ионов воды, т. е. в системе будут ионы К+, 1 , Н+ и ОН . При применении двух идеально электрохимически активных мембран, поставленных положительно заряженная мембрана — на анодной стороне и отрицательно заряженная — на катодной, можно записать следующие соотношения для чисел переноса в мембранах [c.172]

При наличии электрохимически активных мембран направление процесса, т. е. уменьшение или увеличение концентрации электролита в средней камере, зависит от соотношений чисел переноса в по>рах анодной и катодной мембран. Если катодная мембрана повышает число переноса катиона по сравнению со свободным раствором, а анодная мембрана повышает число переноса аниона, т. е. (па)1> (иа)о и (мк)п> (пк)о, и так как ( к)1+ ( 01)1= ( к) 11+ ( а) 11= 1, то [c.173]

Рис. 107. Изменение концентрации иона 1 в средней камере при электродиализе раствора КС1 в зависимости от разности чисел переноса иона С1" через анодную и катодную мембраны и их расположения в трехкамерном аппарате.

Для выяснения механизма выделения водорода используется и ряд других методов. Так, например, определенные выводы о механизме выделения водорода можно сделать, изучая проникновение водорода в решетку металла. Такие опыты проводятся в ячейках, которые разделены на две части фольгой — мембраной из исследуемого металла. Одну сторону (поляризационную) мембраны подвергают катодной поляризации и следят за изменением потенциала противоположной стороны (диффузионной). При катодной поляризации одной стороны мембраны потенциал диффузионной стороны также смещается в отрицательную сторону, что свидетельствует об избыточной поверхностной концентрации водорода на поляризационной стороне, вызванной замедленностью стадий удаления водорода, и диффузии водорода через металл. [c.347]

Использование мембраны не позволяет, однако, полностью устранить гравитационный поток. Поэтому были предложены специальные ячейки для измерения чисел переноса в индивидуальных расплавах. В одной из ячеек (рис. 28, а) электрический контакт между анодным и катодным пространствами осуществляется через пористую мембрану, но перетекание жидкости возможно через капилляр, в котором помещен воздушный пузырек. Так как перемещение пузырька происходит под действием небольшой силы, то перетекание жидкости через мембрану полностью исключается. Числа переноса рассчитываются из скорости перемещения пузырька. В конструкции ячейки (рис. 28, б) возникновение гидростатического потока предотвращено за счет горизонтального расположения системы. Числа переноса определяют по [c.91]

Поскольку сопротивление стеклянной мембраны велико, для измерения разности потенциалов рассматриваемой цепи необходимо применять специальные приборы электрометр или катодный вольтметр постоянного тока с высокоомным входом. [c.135]

Мембрана не позволяет, однако, полностью устранить гравитационный поток. Поэтому были предложены специальные ячейки для измерения чисел переноса в индивидуальных расплавах. В одной из ячеек (рис. V.2,a) электрический контакт между анодным и катодным пространствами осуществляется через пористую мембрану, но перетекание жидкости возможно через капилляр, в котором помещен воздушный пузырек. Так как перемещение пузырька происходит под действием небольшой силы, то перетекание жидкости через мембрану полностью исключается. Числа переноса рассчитываются из скорости перемещения пузырька. В другой конструкции ячейки (рис. V.2,6) возникновение гидростатического потока предотвращено за счет горизонтального расположения системы. Числа переноса определяются по перемещению жидких электродов, ограничивающих расплав с двух сторон. Предложен также метод определения чисел переноса при помощи радиоактивных индикаторов. Полного согласия результатов определения чисел переноса различными методами не получено. Числа переноса катионов в расплавах приведены ниже [c.101]

Какие мембраны называют электрохимически активными Что значит катодная мембрана, анодная мембрана [c.423]

I — катодное пространство 2 — анодное пространство 3 — толстые мембраны —тонкие мембраны 5 — среднее пространство с. м. — солевые мосты. [c.469]

В случае электродных реакций (УП1.48) прохождение электрического тока не изменяет количеств веществ в растворе, а вызывает лишь их перераспределение между катодным и анодным пространствами (включая толстые мембраны), поскольку в среднем пространстве концентрации электролитов остаются неизменными. [c.469]

Далее, если бы плоскость отсчета потоков ионов была бы выбрана несколько выше относительно тонких мембран (пунктир на рисунке), то получился аналогичный результат, так как согласно методике концентрация электролитов на этой границе та же, что и в тонких мембранах. Это означает, что для успешного применения метода Гитторфа раствор в катодном и анодном пространствах следует анализировать после электролиза, предварительно объединив растворы пространств с растворами соответствуюших солевых мостов по этой причине толстые мембраны делают съемными. [c.470]

Рассмотрим отрицательно заряженную мембрану (М), разделяющую растворы одинаковой концентрации с° (рис. XII. 23). При прохождении тока в элемент (IV объема катодного раствора на границе с мембраной поступает т+ = = q z )n+ катионов из мембраны и уходит из него в сторону катода = = д г ) Баланс катионов в этом слое составит [c.216]

При введении понятий чисел переноса рассматривалось прохождение тока через ячейку, условно разделенную на катодное, промежуточное и анодное пространство, и было показано, что никаких изменений концентрации ионов в промежуточном пространстве не происходит. Все концентрационные изменения были локализованы в катодном и анодном отделениях. Видоизменим теперь условия электролиза. Пусть катодное пространство отделяется от среднего промежуточного мембраной, проницаемой только для катионов (катионитовая мембрана). Соответственно мембрану, пропускающую только анионы, используем для отделения промежуточного пространства от анодного (анио-нитовая мембрана). Такие мембраны, обладающие избирательной способностью пропускать ионы одного определенного знака (катионы или анионы), изготавливаются на основе ионитовых смол. При прохождении электрического тока через такую ячейку происходит изменение концентрации (рис, 25), [c.40]

Расчет по этому выражению показывает, что выход по току около 90% достигается при значении отношения J w k) = = 6—10. Отсюда следует необходимость снижения влагоемкости для увеличения выхода по току. Вместе с тем снижение влагоемкости приводит к росту падения напряжения на мембране. Поэтому на практике применяют мембраны с комбинацией слоев тонкий слой (около 5—10 мкм), который обладает низкой влагоемкостью и обеспечивает высокий выход по току с катодной стороны п относительно толстый слой (порядка 100 мкм) с высокой влагоемкостью, имеющий низкое электрическое сопротивление с анодной стороны. По этому принципу конструируют практически все мембраны для электролиза растворов хлоридов щелочных металлов. Например, введение аминогрупп в сополимер перфторированного эфира и тетрафторэтилена и замена его сульфогрупп карбоксильными снижает влагоемкость мембраны в 2—5 раза. [c.110]

Список веществ-стимуляторов наводороживания был продолжен Л. Сабининой и Л. Полонской [92], наблюдавших стимулирующее действие солей С(1-+,Нд2+ 5п2+ и РЬ + на диффузию водорода через железные мембраны, катодно поляризуемые ъ растворе Н2504. Авторы считают, что происходит осаждение этих металлов на железный катод энергии адсорбционной связи водорода с Сс1, 5п и РЬ меньше, чем с Ре, а для того чтобы атом водорода с поверхности металла проник в его толщу, необходимо порвать его связь с поверхностью, что происходит тем легче, чем меньше величина адсорбционной связи. Подобным же образом объяснил стимулирующее действ-ие солей С(1 , Hg , РЬ+ и 5п2+ на диффузию водорода через железную мембрану, катодно поляризуемую в горячих (50°С) концентрированных (300 г/л) растворах МаОН, и Н. И. Тутов [106]. [c.51]

В некоторых случаях такая зависимость наблюдалась. Впервые линейную зависимость между логарифмом потока диффундирующего водорода и величиной потенциала железного катода наблюдал А. Виикельман [232]. Линейную зависимость gD-if для железной мембраны, катодно поляризуемой в концентрированном растворе щелочи (КОН 300 г/л, температура 50°С), наблюдал Н. И. Тугов [106]. Такая же зависимость наблюдалась Н. И. Кобозевым и В. В. Монблановон [100] для палладиевой мембраны. [c.74]

Если мембрана нейтральная, то числа переноса для раствора НСЮ4 равны /р + " /б ч С10- = /б- В соответствии с этим в катодном пространстве в результате восстановления количество ионов Н+ уменьшается на I экв Н+, поступает из анодного пространства V5 экв Н+ и уходит в анодное пространство экв С10 . В итоге из катодного пространства уйдет Д экв НСЮ4. В анодном пространстве в результате окисления появится 1 экв Н+, уйдет в катодное пространство V5 экв Н+ и придет из катодного пространства /5 экв СЮ4. В итоге в анодном пространстве появится Чь экв НС1О4. Таким образом, при электродиализе с нейтральной мембраной происходит накопление хлорной кислоты в анодном пространстве. [c.242]

Применяя мембраны, изменяющие числа переноса, т. е. электрохимически активные, можно значительно ускорить процесс электродиализа. ЕсЛи поставить отрицательно заряженную мембрану на катодную сторону трехкамерного диализатора, то такая диафрагма будет увеличивать число переноса катионов, й положительно заряженная мембрана на а юдной стороне будет увеличивать число переноса анионов. Таким образом можно значительно увеличить разницу чисел переноса ионов между днаф2агм,ши. Такие диафрагмы называют идеально электрохимически активными. Разница между числами переноса в этом случае доходит до единицы, н выход по току достигает 100%. [c.258]

В таком приборе можно было легко создать условия, соответствующие первому режиму по теории А. В. Марковича, т. е. поддерживать постоянным любой состав и концентрацию раствора в боковых камерах (4 и 5), регулируя приток раствора из запасных бутылей (1 и 2). В результате этих опытов выяснилось, что действительно, согласно предположениям при ведении электродиализа с двумя грубопористыми коллодиевыми мембранами, не изменяющими чисел переноса, концентрация электролита в средней камере оставалась постоянной при длительном пропускании электрического тока. При помещении мембраны с относительно большим числом переноса катиона на катодную. сторону и с меньшим — на анодную происходило уменьшение концентрации электролита в средней камере (рис. 106, кривая 1). При обратном расположении мембран наблюдалось не уменьшение, а увеличение концентрации раствора в средней камере (рис. 106, кривая 2). [c.173]

Для того чтобы иметь представление о соотношениях между диффузией, электроосмосом и электролизом в процессе электродиализа, рассмотрим электродиализ при режиме, когда все три камеры электродиализатора наполнены раствором K l одинаковой концентрации. В процессе электродиализа с двумя электрохимически активными мембранами (с разницей чисел переноса между ними) будет происходить уменьшение концентрации КС1 в средней камере. Если мы имеем дело с двумя отрицательно заряженными мембранами (в данном случае двумя коллодиевыми различной пористости), то электроосмотический перенос раствора будет направлен из анодной камеры в среднюю и из средней камеры в катодную. При этом, очевидно, следует учесть только диффузию из анодной камеры в среднюю, но не из катодной камеры в среднюю, так как в последнем случае она направлена против электроосмотического переноса. Поправка на электроосмотический перенос вводилась нами на основании результатов параллельных опытов по злектроосмосу для анодной и катодной мембраны. Зная количество перенесенного раствора на V [c.180]

Под электрохимическим действием мембраны мы понимали вносимое мембраной концентрационное изменение раствора, без учета диффузии и электроосмотического переноса. Если в начале опыта имеется определенный объем электролита Уо концентрации Со, то общее количество электролита в средней камере будет Vo g. В результате электроосмотического переноса во время опыта, получится поступление объема Va концентрации Са из, анодной камеры в среднюю. В то же время пронсходит вынос части электролита из средней камеры через катодную мембрану в катодную камеру. Это количество можно принять, в первом приближении, равным произведению перенесенного объема на среднюю концентрацию во время опыта, изменявшуюся от значения Со до конечной концентрации в средней камере —Ск. Следовательно, количество перенесенного КС1 за счет электроосмоса [c.180]

В качестве примера источника с твердым электролитом можно привести натрий-серный аккумулятор. Электролитом в этом аккумуляторе служит мембрана из р-алюмината натрия Na Na20(9- ll)Al20з Na2S5, S Аккумулятор работает при 300—350 С и имеет ЭДС более 2 В. Рабочая температура определяется температурой плавления полисульфида натрия. В процессе разряда ионы натрия проходят через твердый электролит вплоть до образования в катодном пространстве ЫагЗ. После разряда аккумулятор может быть заряжен от внешнего напряжения до получения исходного расплава пентасульфида натрия с некоторым количеством элементарной серы. Суммарный процесс в натрий-серном аккумуляторе соответствует уравнению [c.266]

Использование ионообменных мембран в анализе Ионообменной (ионитовой) мембраной называют пленку, полученную из ионообменной смолы. Находясь в растворе электролита, ионитовые мембраны избирательно пропускают ионы только одного знака заряда, а именно катионитовые мембраны пропускают только катионы, анионитовые — анионы. Это свойство ионитовых мембран используют для разделения катионов и анионов, а также для их отделения от неэлектролитов методом электродиализа. Центральную часть электродиализатора, в которой находится анализируемый раствор, отделяют от анодной части анионитной, а от катодной — катионитной мембраной. В процессе электродиализа к аноду мигрируют только анионы, так [c.205]

Для определения чисел переноса собирают схему, изображенную на рис. Vni.9. Перед началом опыта катод медного куло-нометра электролитически покрывают медью, промывают, сушат и взвешивают. Титрованием 0,05 н. NaOH определяют концентрацию H2SO4 в исходном растворе (для титрования берут навески раствора 15—20 г). Взвешивают сосуд 1 и сухую толстую мембрану 5 (с точностью до 0,01 г) и в сосуды, /, 5, 2 наливают исходный раствор. Заполняют в перевернутом состоянии солевые мосты исходным раствором и закрывают их открытые концы съемными толстыми мембранами. Взвешенную мембрану помещают в катодный солевой мост. В сосуды 1, 5, 2 опускают солевые мосты и свинцовые электроды. Включают ток при введенном реостате (перед включением схема должна быть проверена преподавателем). Увеличивают силу тока до 40—50 мА. Через 1,5—2 ч выключают ток и сливают раствор из. солевого моста в сосуд 1 путем удаления мембраны. Взвешивают сосуд 1 вместе с мембраной (с точностью 0,01 г). Титрованием навески раствора из сосуда 1 определяют концентрацию кислоты в растворе после электролиза. Взвешивают промытый и высушенный катод кулонометра. Число переноса катиона рассчитывают, используя уравнение [c.476]

Мембрана Асиплекс изготовлена из двух пленок, полученных экструзией сополимеров, содержащих сульфогруппы с разной эквивалентной массой. Упрочнение мембраны достигается армированием тканью из политетрафторэтиленовых волокон. С целью повышения эксплуатационных характеристик армированная пленка с катодной стороны на глубине 10—20 мкм подвергается сложной химической обработке для перевода части сульфогрупп в карбоксильные. [c.111]

Помимо высокой концентрации получаемой щелочи достоинством мембраны Флемион является невысокое содержание хлорида натрия в продукте. Мембраны данного типа в отличие от мембраны Асиплекс не требуют дополнительной химической обработки и, благодаря изготовлению катодной части мембраны из карбоксилированного полимера, обеспечивают высокий выход по току гидроксида натрия при концентрации щелочи от 30 до 40% (масс.). [c.112]

Мембрана Нафион NX-90209 позволяет получить гидроксид натрия с выходом по току до 96% при затратах электроэнергии-2190 кВт-ч/т (плотность тока — 3,0 кА/м ) 2360 кВт--ч/т (4 кА/м ). Мембраны этого типа в большей степени переносят воду из анолита в католит (4,1 моль НгО/моль Na+), что позволяет существенно снизить затраты деминерализованной воды для подпитки катодной камеры электролизера. [c.113]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология