ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Электродиализ из "Электрокинетические явления" Среди процессов, в которых электрокинетические явления играют существенную роль, на первом месте по своему теоретическому интересу и практическому применению стоит электродиализ. Как известно, электродиализом называется процесс, в котором соединяются явления диализа и электролиза. [c.166] Идея применения электрического тока для ускорения процесса удаления электролитов из различных растворов была осуществлена впервые в практике. Мейгро и Сабатье в 1890 г. предложили использовать трехкамерный аппарат для очистки сахарных сиропов от примесей электролитов. В этом аппарате два электродных пространства были отделены от средней камеры мембранами, проницаемыми для ионов, но представляющими препятствие для диффузии продуктов электролиза в среднюю камеру. [c.166] Одновременно с развитием различных технических усовершенствований в области электродиализа, в частности с нриме-нением разнообразных материалов в качестве перегородок — диафрагм, накапливались и данные исследований самого процесса электродиализа. В течение длительного времени требования, предъявляемые к диафрагмам, применяющимся в электро-диализе, основывались на рассмотрении диафрагм только как пористых перегородок, препятствующих диффузии продуктов электролиза в среднюю камеру. Процесс электродиализа считался простым электролизом, причем это приводило к установлению закономерностей без учета тех процессов, которые могут происходить в диафрагмах помимо электролиза. [c.167] В этом уравнении Q —поперечное сечение электродов Н — градиент потенциала а — степень диссоциации электролита Ик и Иа — подвижности катиона и аниона с — начальная концентра-. ция раствора и Р — число Фарадея. Применение этого уравнения к реальной системе — почвенной суспензии — не дало удовлетворительных результатов. [c.167] Таким образом, наиболее эффективным способом очистки раствора от электролитов оказывается электродиализ. [c.168] Если мы будем рассматривать диафрагмы в процессе электродиализа только как пористые перегородки, препятствующие диффузии продуктов разложения из электродных камер в среднюю, без учета тех свойств, которые обусловливаются наличием двойного электрического слоя на поверхности капилляров диафрагмы, то основные требования, предъявляемые к диафрагмам, будут следующие. [c.168] Зная числа переноса ионов в свободном растворе и в порах мембран и суммируя изменения концентрации по отдельным зонам как разность чисел переноса в мембранах и в свободном растворе, можно найти баланс изменений концентрации раствора в средней камере после прохождения электрического тока. [c.171] 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] По принятым в данном случае условиям общий баланс должен быть равен нулю, т. е. изменение концентрации электролита в средней камере не будет происходить. Это вполне очевидно, так как взамен уходящих ионов из средней камеры в определенном соотношении через одну диафрагму, в среднюю камеру — через другую диафрагму будут поступать те же иопы в том же соотношении и общее изменение концентрации будет равно нулю. [c.173] Следовательно, при электродиализе будет происходить уменьшение концентрации электролита в средней камере. Если же, наоборот, (пс])1 ( сОп и (пк)п ( к) , то должно происходить увеличение концентраци и электролита в средней камере. [c.173] Эти заключения, следуемые из данной общей теории электродиализа, были проверены в работе Ю. С. Большаковой, где электродиализ проводился в условиях постоянства состава и концентрации раствора в боковых камерах электродиализатора. Это постоянство достигалось путем применения проточных электродных камер (4 и 5 на рис. 105), а сами электроды были отведены через ключи, заполненные раствором исследуемого электролита, в отдельные стаканчики (5, 6). [c.173] 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] В первом случае, т. е. при применении мембран разного знака заряда, пределом разницы чисел переноса между мембранами является 1, а при двух мембранах одинакового знака заряда эта разница может быть максимально равна разнице между 1 и числом переноса данного иона в свободном растворе например, для КС1 разница составит 0,5. [c.175] Эти соотношения были демонстрированы в работе Ю. С. Большаковой на коллодиевых, керамических и желатиновых диафрагмах. Опыты на керамических диафрагмах различного радиуса пор интересны тем, что полученные результаты послужили основой для конструирования лабораторного электродиализатора для деминерализации естественных вод. Это будет нами рассматриваться дальше. [c.175] Как видно из табл. 25, диафрагмы, полученные из слабона-бухающих ионитов со связкой из полистирола и хлорвинипласта, практически являются идеально электрохимически активными диафрагмами. Насыпные и цементные диафрагмы показывают меньшую, но все же достаточно высокую активность. Испытание полученных диафрагм в электродиализаторе с проточными боковыми камерами показало вполне удовлетворительные результаты. [c.177] Схема расчета теоретического значения выхода по току при электродиализе (с электрохимически неактивными мембранами). [c.177] Вернуться к основной статье