ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Электрохимическая технология в системах водоподготовки и очистки сточных вод Электрохимические процессы и их организация из "Технология электрохимической очистки воды" Электрохимия относится к области знаний о взаимных превращениях химического и электрического видов энергии и об использовании этих превращений. Электрохимические процессы широко применяются в настоящее время в различных областях современной техники, составляя основу прикладной электрохимии электрометаллургию, гальванотехнику, электросинтез органических и неорганических соединений, производство химических источников тока, химотронику, электрохимические методы контроля и анализа и т. д. Далеко не последняя по своему практическому значению область прикладной электрохимии относится к разработке методов электрообработки загрязненных водных систем, в которой уже сейчас достигнуты значительные успехи, позволяющие предвидеть в будущем более широкую реализацию электрохимической технологии для решения стоящих перед человечеством экологических проблем. [c.8] Электрохимическая очистка загрязненных природных и сточных вод основана на использовании электрической энергии при проведении процессов электролиза водных растворов электролитов. [c.8] Положим, что в раствор электролита опущены два электрода (рис. 1.1), соединенные с полюсами источника тока и, следовательно, заряженные один положительно (анод), другой отрицательно (катод). [c.9] Электрохимические процессы, как правило, осуществляются или за счет подведенной извне электрической энергии, или при ее получении. [c.10] Химические превращения в растворе электролита за счет внешней электрической энергии происходят в электролизерах или электролитических ва шах (см. рис. 1.1). В таких системах часть раствора электролита, находящаяся у анода, называется анолитом, находящаяся у катода — католитом. [c.10] Генерация электрической энергии за счет протекающих в растворе электролита химических превращений происходит в гальванических элементах или химических источниках тока (рис. 1.2). Здесь электрод, направляющий электроны во внешнюю цепь, называется отрицательным полюсом элемента, принимающий электроны из внешней цепи — положительным. [c.10] В общем случае при электролизе протекают окислительно-восстановительные процессы на аноде — потеря электронов (окисление), на катоде — приобретение электронов (восстановление). Однако механизм электрохимических реакций существенно отличается от обычных химических превращений веществ. [c.10] Отличительной особенностью электрохимической реакции по сравнению с химической является пространственное разделение электрохимической реакции на два сопряженных процесса (две сопрял енные электродные реакции). [c.10] Пространственное разделение электрохимических реакций придает им ряд специфических качеств, которых нет у обычных химических реакций. Так, условием протекания обычных гомогенных химических реакций в растворе является взаимодействие реагирующих комионентов (молекул, атомов, ионов) при их столкновении друг с другом в любой точке раствора. В момент столкновения становится возможным переход электронов с одного вещества на другое. Совершится ли этот переход или нет, зависит от запаса энергии реагирующих веществ и ее соотношения с энергией активации, которая является функцией природы химической реакции. Следовательно, необходимость контакта реагирующих частиц в растворе — первая характерная особенность гомогенного химического процесса. Вторая особенность заключается в том, что путь электрона при этом оказывается очень малым, длина его не превышает радиуса атома или молекулы. [c.10] При химических реакциях в растворах место встречи и направление электронных переходов ориентированы в реакционном объеме любым образом или при любых взаимных положениях реагирующих частиц, что является третьей характерной особенностью химического процесса, отличающегося хаотичностью, беспорядочностью столкновения между частицами и ненаправленно-стью электронных переходов. [c.10] Таким образом, при нроведенпн электролиза в отличие от протекания химических реакций необходимо разделение реагентов и образование гетерогенной системы, в которой переход электронов от одной группы атомов или молекул к другой осуществляется через металлические проводники-электроды. [c.11] Прохождение электрического тока через реакционное пространство осуществляется как непосредственными участниками электрохимической реакции (если они присутствуют в ионизированном состоянии), так и специально добавляемыми соединениями (электролитами), обладающими высокой ионной проводимостью. [c.11] В основе всякого электролиза лежат процессы разлол ения веществ или получения новых продуктов на грашще электрод — раствор при помощи электрического тока. При электролизе в зависимости от фазово-дисперсного состояния компонентов, содержащихся в растворе, могут также наблюдаться явления, связанные с электрокинетическими. свойствами коллоидов. При этом могут протекать электрохимические реакции восстановления и окисления, сопровождающиеся образованием твердых или газообразных продуктов, процессы восстановления и окисления без выделения самостоятельной фазы и процессы, сопровождающиеся растворением материала электродов. [c.11] В объеме раствора, подвергающегося электролизу, за счет электродных процессов происходит изменение активной реакции (pH) среды и окислительно-восстановительного потенциала (ЕЬ) системы, а также фазово-дисперсные превращения примесей воды. [c.11] Практическое значение приобретает область химических реакций, протекающих в электрических разрядах, при которых изменяются гидродинамические свойства дисперсной фазы и обеспечивается глубокая минерализация органических соединений. [c.11] Впервые взаимосвязь химических и электрических явлений была замечена в XVIII в. В 1756 г. М. В. Ломоносов в своей ра,- боте Теория электричества, составленная по математическому методу писал Так как главным образом химия выведывает внутреннее строение тел, то без нее труден, даже невозможен доступ во внутренности их, и без химии этот доступ закрыт для [выяснения] истинной причины электричества . [c.12] Существенный вклад в раскрытие представлений о взаимосвязи электрических и химических явлений внес своими блестящими исследованиями М. Фарадей, который в 1832—1834 гг. на основании многочисленных опытов формулирует законы электрохимического разложения. Им впервые установлено, что между количеством электричества, прошедшего через границу электрод — электролит, и количеством вещества, претерпевшего те или иные химические изменения на этой границе, существует определенная пропорциональная и количественная зависимость. [c.12] Коэффициент Аэ представляет собой количество граммов вещества, прореагировавшего при прохождении единицы количества электричества, и называется электрохимическим эквивалентом, т. е. Аэ = Ат при 7э = //з= 1Л ч. При выделении на электроде газообразных веществ в выражение для Ад вместо массы может входить объем. [c.12] Второй закон Фарадея отражает связь между количеством прореагировавшего на границе электрод — электролит вещества и его химической природой и формулируется следующим образом при прохождении определенного количества электричества через электролит количества различных веществ, прореагировавших (выделившихся) на электродах Ат, пропорциональны их химическим эквивалентам Ах. [c.12] Химический эквивалент — это отношение атомной массы какого-либо элемента М к его валентности z, т. е. Лх = М/г. [c.12] Вернуться к основной статье