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电解池的发展及工业应用
  • 发布日期:2017-11-11      浏览次数:642
    •  电解池是用于电解的装置,可以将电能转化为化学能,使某些平常情况下无法自发的化学反应得以发生。电解池一般由电解液和两个电极组成,电解液可以是盐类的水溶液也可以是熔融的盐类。当在电极上加上外加电场时,电解液中的离子会被带相反电荷的电极所吸引,靠近该电极,进而在该电极上发生得电子或失去电子的还原或氧化反应。
        电解池的工业应用
        电化学在现代工业上起着相当重要作用。其中,电解池的应用无疑是zui广泛的,它包括电解工业、废水处理、金属加工处理与防护等。
        (一)电解工业
        氯碱工业——这是世界上zui大的电化学工业,它是通过电解食盐水,从而获得氯气和苛性钠的过程。氯气用于制备氯乙烯,进而合成得到PVC,还可用作纸浆及纸的漂白剂和杀菌剂。工业中常用的有三种电解池:汞电解池、隔板电解池、离子选择性电解池。由于氯的腐蚀力和电极本身的氧化,传统碳棒或石墨阳极已经被RuO2涂层的钛电极所取代,uO2涂层中含有一定量的过渡金属氧化物,如?Co3O4等。这类阳极几乎不被腐蚀,它的超电势在4~5mV之间。还有一个优点是:不希望出现的析氧副反应已被降到非常低的程度(1%~3%)?。汞电解池,该电解池的生产能力较高,但zui大的问题是汞的毒性。由于这种原因,这类电池在工业上已逐渐被淘汰。隔板电解池缺点是使用寿命短,阻力大,而且可以允许所有组分通过。且氢氧化钠的浓度不能超过10%,否则将有大量的氢氧根离子扩散到阳极区而产生氯酸盐,从而降低电解效率。选择性膜电解池与隔板电解池类似。不同的是隔离物是具有选择性的隔膜,它只允许特定离子通过,用它来代替隔板。用这种方法获得的苛性钠要比上一种机械膜电池浓度高的多。这种电解池消耗是这三种过程中zui低的,产物纯度也是zui高的。目前在世界范围内都倾向于使用选择性隔膜电解池。
        (二)电化学水处理及废水处理
        该法不需要很多化学药品,后处理简单,占地面积小,管理方便。用于水及废水处理的电解池设计的有利因素是电极表面积/阴极电解液体积之比高。常见的方法有以下几种:?电解回收———电化学方法可将溶液中的金属离子逐步除去,因此常常可以使一些可以重新利用的金属再生出来。电化学氧化,这是一种较成熟的水处理技术,并日益成为水处理的热点,研究范围涉及处理印染水、制药废水、制革废水和造纸黑液等。微电解法是近年来出现的一种较新的废水处理方法。其工作原理是在含有酸性电解质的水溶液中,使铁屑和碳粒之间形成无数个微小的原电池,并在其作用空间构成一个电场,利用反应生成的亚铁离子具有较强的还原能力,使某些氧化态的有机物还原成还原态,并使部分有机物开环裂解,提高了废水的可生化性。
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