Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

В технологии очистки вод. При пропускании электрического тока через какой-либо раствор можно наблюдать следующие электрохимические процессы:





При пропускании электрического тока через какой-либо раствор можно наблюдать следующие электрохимические процессы:

− анодное окисление и катодное восстановление;

− электролиз воды;

− электрофорез;

− электрокоагуляция;

− электрофлотация;

− электродиализ.

Все эти процессы используются в технологии очистки сточных вод без применения химических реактивов.

 

1. АНОДНОЕ ОКИСЛЕНИЕ И КАТОДНОЕ ВОССТАНОВЛЕНИЕ [3, 9]

 

При пропускании через раствор постоянного электрического тока ионы примесей начинают перемещаться в растворе по двум противоположным направлениям: положительно заряженные ионы направляются к отрицательно заряженному электроду – катоду; отрицательные ионы, наоборот, направляются к положительному электроду – аноду (рис. 10).

 

Рис. 10. Электролитическая ячейка

Ионы, перемещающиеся к катоду, называются катионами, а перемещающиеся к аноду – анионами.

Химический процесс, происходящий в растворе при пропуска-нии электрического тока, называется электролизом. Исследуя продук-ты, выделяющиеся на электродах при электролизе водных растворов кислот, оснований или солей, установлено:

1) на катоде ионы присоединяют электроны (т. е. происходит реакция восстановления) и выделяются металлы или водород;

2) на аноде ионы отдают электроны (т. е. протекает реакция электрохимического окисления) и выделяются кислотные остатки или гидроксильные группы.

Например, при электролизе хлорида меди с использованием нерастворимых электродов протекают следующие реакции:

на катоде: Cu2+ + 2e ® Cu (95)

на аноде: 2Cl- ® 2Cl + 2e (2Cl ® Cl2) (96)

Суммарная реакция: Сu2+ + 2Cl- электролиз Cu + Cl2. (97)

При этом на катоде осаждается металлическая медь, а на аноде выделяется газообразный хлор.

В случае электролиза концентрированного раствора соляной кислоты или разбавленного водного раствора серной кислоты на электродах выделяются газообразные элементы. Реакции имеют вид:

а) при электролизе соляной кислоты:

на катоде: H+ + e ® H (2H ® H2) (98)

на аноде: Cl- ® Cl + e (2Cl ® Cl2 ) (99)

Суммарная реакция: H+ + Cl- электролиз 1/2 H2 + 1/2Сl2 ; (100)

б) при электролизе серной кислоты анионы SO42- принимают участие в переносе тока, но они не разряжаются на аноде. Вместо них разряжаются анионы ОН- воды и выделяется кислород О2. Оставшиеся в растворе ионы Н+ воды образуют с ионами SO42- кислоту H2SO4. На электродах протекают реакции:

на катоде: H+ + e ® H (2H ® H2) (101)

на аноде: OH- ® e + OH (2OH ® H2O + 1/2O2) (102)

Суммарная реакция: H+ + OHэлектролиз H2 + 1/2O2 . (103)

Таким образом, при электролизе на аноде могут образовываться пузырьки газообразных элементов − кислорода или других газов, а на катоде – водорода.

Когда анодом является легко ионизирующийся металл, т. е. металл, легко отдающий электроны, атомы анода превращаются в ионы, и анод растворяется. Рассмотрим процесс анодного растворения на примере электролитической ячейки с анодом из железа. В щелочной среде реакция проходит в две стадии [3]:

 
 


Fe - e + OH-®Fe(OH)адс, Fe(OH)адс ® (104)

На первой стадии происходит потеря электронов и образуются промежуточные кислородсодержащие соединения одновалентного железа, которое сорбируется на железном электроде. На второй стадии реакция протекает по двум возможным направлениям и заканчивается образованием двух- или трехвалентного железа. Общая скорость процесса анодного растворения лимитируется второй стадией.

Процесс анодного растворения в кислой среде протекает более сложно

Fe + OH- – e ® Fe(OH)адс , Fe(OH)адс + Fe ® Fe(FeOH)адс , (105)

Fe(FeOH)адс + OH – 2e ® Fe(OH)адс + Fe(OH+), (106)

Fe(OH+) + H+ ® Fe2+ + H2O. (107)

Лимитирующей стадией является предпоследняя реакция. Скорость электрохимического растворения металла I определяется величиной тока, которая зависит от приложенного напряжения (потенциала анода j):

I = k[OH-]2 exp{[(2b + 1)/RT] j nF}, (108)

где k, b – постоянные процесса; R – универсальная газовая постоянная; Т – абсолютная температура; n – число электронов, участвующих в процессе; F – число Фарадея (F = 96500 Кл).

Процессы анодного окисления используют также для обесцве-чивания сточных вод от красителей и для очистки вод целлюлозно-бу-мажных, нефтеперерабатывающих, нефтехимических и других заводов.

 

2. ЭЛЕКТРОКОАГУЛЯЦИЯ И ЭЛЕКТРОФЛОТАЦИЯ [3]

 







Дата добавления: 2015-06-15; просмотров: 638. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!




Практические расчеты на срез и смятие При изучении темы обратите внимание на основные расчетные предпосылки и условности расчета...


Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...


Аальтернативная стоимость. Кривая производственных возможностей В экономике Буридании есть 100 ед. труда с производительностью 4 м ткани или 2 кг мяса...


Вычисление основной дактилоскопической формулы Вычислением основной дактоформулы обычно занимается следователь. Для этого все десять пальцев разбиваются на пять пар...

Упражнение Джеффа. Это список вопросов или утверждений, отвечая на которые участник может раскрыть свой внутренний мир перед другими участниками и узнать о других участниках больше...

Влияние первой русской революции 1905-1907 гг. на Казахстан. Революция в России (1905-1907 гг.), дала первый толчок политическому пробуждению трудящихся Казахстана, развитию национально-освободительного рабочего движения против гнета. В Казахстане, находившемся далеко от политических центров Российской империи...

Виды сухожильных швов После выделения культи сухожилия и эвакуации гематомы приступают к восстановлению целостности сухожилия...

Ученые, внесшие большой вклад в развитие науки биологии Краткая история развития биологии. Чарльз Дарвин (1809 -1882)- основной труд « О происхождении видов путем естественного отбора или Сохранение благоприятствующих пород в борьбе за жизнь»...

Этапы трансляции и их характеристика Трансляция (от лат. translatio — перевод) — процесс синтеза белка из аминокислот на матрице информационной (матричной) РНК (иРНК...

Условия, необходимые для появления жизни История жизни и история Земли неотделимы друг от друга, так как именно в процессах развития нашей планеты как космического тела закладывались определенные физические и химические условия, необходимые для появления и развития жизни...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2025 год . (0.011 сек.) русская версия | украинская версия