電化學反應總結

電化學法處理含酚廢水過程中，重力環(huán)境下和重力攪拌環(huán)境下電極表面均有氣泡富集、廢水中均有氣泡分散于其中。而超重力環(huán)境下電極表面無明顯氣泡富集、廢水中無氣泡分散于其中。在裝置氣相出口關閉的情況下，電極表面脫離的氣泡和廢水中溢出的氣泡聚集于反應裝置端蓋上。這表明超重力技術對電化學反應過程中氣泡影響的消除體現(xiàn)在促使氣泡脫離電極表面以及從電解液中溢出。通過向廢水中加入表面活性劑，從形成泡沫的多少以及泡沫層的厚薄進一步反映出超重力技術可突破重力攪拌的傳質(zhì)極限，使得氣泡從廢水中溢出的速率較快 。

陰陽電極相對裝置外殼靜止不動，氣相出口關閉，液相出口關閉，過程呈間歇操作，電解10min。轉速800r/min，陽極相對裝置外殼旋轉，陰極相對裝置外殼靜止，氣相出口關閉，液相出口關閉，過程呈間歇操作，電解10min； 超重力因子為100，陽極相對裝置外殼旋轉，陰極相對裝置外殼靜止，氣相出口關閉，液相出口敞開，過程呈連續(xù)操作，電解10min。

電化學法處理含酚廢水過程中，向廢水中加入表面活性劑十二烷基硫酸鈉。重力環(huán)境下水面上富集的泡沫較多，泡沫層較厚，說明重力環(huán)境下氣泡從廢水中溢出的速率較慢。重力攪拌的環(huán)境下水面上的泡沫量次之，但泡沫直徑較大，說明氣泡從廢水中溢出的速率較慢導致氣泡發(fā)生了聚合從而變大。而超重力環(huán)境下水面上的泡沫較少，泡沫層較薄，泡沫直徑較小，說明超重力環(huán)境下氣泡從廢水中溢出的速率較快。

陰陽電極相對裝置外殼靜止不動，氣相出口關閉，液相出口關閉，過程呈間歇操作，電解10min。轉速800 r/min，陽極相對裝置外殼旋轉，陰極相對裝置外殼靜止，氣相出口關閉，液相出口關閉，過程呈間歇操作，電解10min。超重力因子為100，陽極相對裝置外殼旋轉，陰極相對裝置外殼靜止，氣相出口關閉，液相出口敞開，過程呈連續(xù)操作，電解10min。

超重力技術可促使氣泡脫離電極表面和從電解液中溢出。當反應裝置氣相出口關閉時，脫離的和溢出的氣泡會聚集于反應裝置端蓋上。而重力環(huán)境下和重力攪拌環(huán)境下氣泡主要吸附在電極表面和分散于電解液中，裝置端蓋上幾乎沒有氣泡聚集，僅僅籠罩一層霧氣 。

陰陽電極相對裝置外殼靜止不動，氣相出口關閉，液相出口關閉，過程呈間歇操作，電解30min。轉速800 r/min，陽極相對裝置外殼旋轉，陰極相對裝置外殼靜止，氣相出口關閉，液相出口關閉，過程呈間歇操作，電解30min。超重力因子為100，陽極相對裝置外殼旋轉，陰極相對裝置外殼靜止，氣相出口關閉，液相出口敞開，過程呈連續(xù)操作，電解30min。電化學法處理含酚廢水過程中，重力環(huán)境下和重力攪拌環(huán)境下廢水中均有氣泡分散于其中，而超重力環(huán)境下廢水中并無氣泡分散。

說明超重力技術可有效促使電化學反應過程中產(chǎn)生的氣泡從電解液中溢出，分析原因是因為超重力技術可使氣泡與廢水的相間具有較大的相間浮力因子和較高的相間滑移速率，從而促使氣泡從電解液中溢出。

陰陽電極相對裝置外殼靜止不動，氣相出口關閉，液相出口關閉，過程呈間歇操作，電解10min。轉速800 r/min，陽極相對裝置外殼旋轉，陰極相對裝置外殼靜止，氣相出口關閉，液相出口關閉，過程呈間歇操作，電解10min。超重力因子為100，陽極相對裝置外殼旋轉，陰極相對裝置外殼靜止，氣相出口關閉，液相出口敞開，過程呈連續(xù)操作，電解10min。

電化學法處理含酚廢水過程中，重力環(huán)境下和重力攪拌環(huán)境下電極表面均有氣泡富集，而超重力環(huán)境下電極表面幾乎無氣泡富集。

說明超重力技術可有效促使電化學反應過程中產(chǎn)生的氣泡脫離電極表面，這是由于超重力技術可使電化學反應過程中產(chǎn)生的氣泡的形核半徑變小，氣泡所受到浮力增大，這樣以來氣泡與電極間的相間滑移速率也增大，從而促使氣泡從電極表面脫離 。

在超重力技術所營造的超重力環(huán)境下，相間會具有較大的相間浮力因子和較高的相間滑移速率。因此，超重力環(huán)境下，電化學反應過程中產(chǎn)生的氣泡的形核半徑變小，氣泡所受到的浮力增大，氣泡與電解液以及固相電極間的相間滑移速率也增大，這樣以來可促使氣泡從電極表面脫離或從電解液中溢出，防止電極活性面積減小和電極表面電流分布不均，同時電極表面更新速度加快，可防止超電勢的產(chǎn)生以及溶液歐姆壓降和槽電壓升高，避免電極表面吸附的氣泡與電極主反應產(chǎn)生競爭，從而達到提高電化學反應效率和降低能耗的目的。

電化學反應過程中常伴隨著電極表面析氫、析氧和析氯的電極反應，這些析出的氣體會以氣泡形式吸附于電極表面，從而造成電極活性面積減少、電極表面電位和電流密度的微觀分布不均，產(chǎn)生電極極化。電極表面吸附的氣泡較多時會在電極表面形成氣膜，造成電極鈍化失活。電極表面析出的氣體也會以氣泡形式分散于電解液中，使電解液成為氣液混合體系，導致實際的導電率下降。要想保證反應順利進行，需提高槽電壓，這樣勢必增加過程能耗。

同時，電極表面吸附的氣泡也會與電極的主反應產(chǎn)生競爭，從而導致電化學反應效率降低。氣泡對電化學反應過程能耗及反應效率的影響，使得電化學技術的工業(yè)化廣泛應用受到限制。因此，尋求一種能消除電化學反應過程中氣泡影響的技術尤為重要 。

電化學是研究電子導體(或半導體材料)/離子導體(一般為電解質(zhì)溶液)或離子導體/離子導體界面結構、界面變化過程與反應機理的一門科學。生命現(xiàn)象最基本的過程是電荷運動，生物電的起因是由于細胞膜內(nèi)外兩側存在電勢差，很多生命現(xiàn)象如人或動物的肌肉運動、細胞的代謝作用、神經(jīng)的信息傳遞以及細胞膜的結構與功能都可用電化學原理來解釋。生物電池、心電圖、腦電圖等則是利用電化學方法模擬生物體內(nèi)器官的生理規(guī)律及其變化過程的實際應用。由上可見，電化學是生命科學中最基礎的一門相關學科，因而研究生物電化學具有極其重要的意義。

電化學在化工、冶金、機械、電子、航空、航天、輕工、儀表、醫(yī)學、材料、能源、金屬腐蝕與防護、環(huán)境科學等科技領域獲得了廣泛的應用。當前世界上十分關注的研究課題, 如能源、材料、環(huán)境保護、生命科學等等都與電化學以各種各樣的方式關聯(lián)在一起。

電化學原電池

原電池是利用兩個電極之間金屬性的不同,產(chǎn)生電勢差,從而使電子的流動,產(chǎn)生電流.又稱非蓄電池，是電化電池的一種，其電化反應不能逆轉，即是只能將化學能轉換為電能，簡單說就即是不能重新儲存電力，與蓄電池相對 。

原電池是將化學能轉變成電能的裝置。所以，根據(jù)定義，普通的干電池、燃料電池都可以稱為原電池。

組成原電池的基本條件：

1、將兩種活潑性不同的金屬（即一種是活潑金屬一種是不活潑金屬），或著一種金屬與石墨（Pt和石墨為惰性電極，即本身不會得失電子）等惰性電極插入電解質(zhì)溶液中。

2、用導線連接后插入電解質(zhì)溶液中，形成閉合回路。

3、要發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應。

原電池工作原理

原電池是將一個能自發(fā)進行的氧化還原反應的氧化反應和還原反應分別在原電池的負極和正極上發(fā)生，從而在外電路中產(chǎn)生電流。

原電池的電極的判斷：

負極：電子流出的一極；發(fā)生氧化反應的一極；活潑性較強金屬的一極。

正極：電子流入的一極；發(fā)生還原反應的一極；相對不活潑的金屬或其它導體的一極。

在原電池中，外電路為電子導電，電解質(zhì)溶液中為離子導電。

原電池的判定：

（1）先分析有無外接電路，有外接電源的為電解池，無外接電源的可能為原電池；然后依據(jù)原電池的形成條件分析判斷，主要是“四看”：看電極——兩極為導體且存在活潑性差異（燃料電池的電極一般為惰性電極）；看溶液——兩極插入溶液中；看回路——形成閉合回路或兩極直接接觸；看本質(zhì)——有無氧化還原反應。

（2）多池相連，但無外接電源時，兩極活潑性差異最大的一池為原電池，其他各池可看做電解池。

電化學電解池

電解池是將電能轉化為化學能的裝置。

電解是使電流通過電解質(zhì)溶液（或熔融的電解質(zhì)）而在陰、陽兩極引起氧化還原反應的過程。

發(fā)生電解反應的條件：

①連接直流電源

②陰陽電極 陰極：與電源負極相連為陰極

陽極：與電源正極相連為陽極

③兩極處于電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)中

④兩電極形成閉合回路

電解過程中的能量轉化（裝置特點）：

陰極：一定不參與反應 不一定是惰性電極

陽極：不一定參與反應 也不一定是惰性電極

電解結果：

在兩極上有新物質(zhì)生成

電解池電極反應方程式的書寫：

陽極：活潑金屬—電極失電子（Au,Pt,Ir 除外）；惰性電極—溶液中陰離子失電子

注：失電子能力：活潑金屬（除Pt Au）>S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根(NO3 ->SO4 2-)>F-

陰極：溶液中陽離子得電子

注：得電子能力：Ag >Hg2 >Fe3 >Cu2 >H （酸）>Pb2 >Sn2 >Fe2 >Zn2 >H2O（水）>Al3 >Mg2 >Na >Ca2 >K （即活潑型金屬順序表的逆向）

對應關系：陽極連電源正極，陰極連電源負極（可見高中教材*《化學選修·四》）

規(guī)律：鋁前（含鋁）離子不放電，氫（酸）后離子先放電，氫（酸）前鋁后的離子看條件。

四類電解型的電解規(guī)律①電解水型（強堿，含氧酸，活潑金屬的含氧酸鹽），pH由溶液的酸堿性決定，溶液呈堿性則pH增大，溶液呈酸性則pH減小，溶液呈中性則pH不變。電解質(zhì)溶液復原—加適量水。

②電解電解質(zhì)型（無氧酸，不活潑金屬的無氧酸鹽，），無氧酸pH變大，不活潑金屬的無氧酸鹽PH不變。電解質(zhì)溶液復原—加適量電解質(zhì)。

③放氫生堿型（活潑金屬的無氧酸鹽），pH變大。電解質(zhì)溶液復原—加陰離子相同的酸。

④放氧生酸型（不活潑金屬的含氧酸鹽），pH變小。電解質(zhì) 溶液復原—加陽離子相同的堿或氧化物。

電化學質(zhì)譜法是適用于電化學體系的一種原位質(zhì)譜方法。

介紹

電化學質(zhì)譜法electrochemical mass spectroscopy;1;M5 適川于電化學體系的一種原位〔to }ilu ]質(zhì)譜方法，月以檢測 參與電化學反應的揮發(fā)性氣體，從而獲得反應的動力學參數(shù)、 c}r間體及其結構特性:在某種防水性的微孔薄膜上(如孔徑 約。. U2t,rm，厚度約70}cm的聚四氟乙烯膜)涂敷一層電子導 體作為二作電極，使揮發(fā)性物質(zhì)得以通過薄膜，而溶劑水則不 能，以保持質(zhì)譜儀電離室的高真空要求。若采用差分技術甲即 測量揮發(fā)性物質(zhì)的生成速率，可以加快響應時間。提高測量靈 敏度(檢測下限可達S X 1U r r rraol IL. )，這就是差分電化學質(zhì) 譜法(DEMS]。它還能分別測量復雜反應的多種揮發(fā)性產(chǎn)物 的生成速率，對研究反應中間體特別有利，己成功地用于若干 重要電化學反應，如甲醇氧化、CO:還原等。 2100433B