WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 13 |

«...»

-- [ Страница 2 ] --

Таким образом, электролиз является мощным средством воздействия на вещество. В промышленности к настоящему времени наибольшее развитие получили процессы электросинтеза неорганических продуктов на аноде. Так, в результате электросинтеза получают в промышленности кислородные соединения хлора (гипохлориты, хлораты, перхлораты и хлорную кислоту); кислородные соединения марганца (активный диоксид марганца, перманганаты); пероксодвусерную (надсерную) кислоту и ее соли и из них пероксид водорода; при электролизе карбонатных растворов буры - пероксобораты, а при электроокислении гексацианоферрата (II) калия (желтой кровяной соли) – гексацианоферрат(III) калия (красную кровяную соль) и др. Электролизом водных растворов хлоридов щелочных металлов получают едкие щелочи, водород и хлор;

электролизом щелочного раствора воды получают водород, кислород и тяжелую воду и т.д.

Для производства хлоратов и перхлоратов применяются, главным образом, электрохимические способы, так как по технико-экономическим показателям химические способы получения этих продуктов заметно уступают электрохимическим. Исключением является лишь производство дефолиантов на основе хлората кальция и бертолетовой соли, где в определенных условиях целесообразно применение химических методов производства.

Гипохлориты кальция и основное количество гипохлорита натрия производят химическими методами, однако в последние годы существенно расширяется электрохимическое производство, особенно для получения растворов гипохлорита натрия электролизом морской воды, минерализованных хлоридных подземных вод или промышленных стоков, содержащих значительные количества NaCI. Пероксид водорода и его производные получают как химическим, так и электрохимическим методом. Все эти неорганические вещества и препараты на их основе находят широкое и разнообразное применение в народном хозяйстве. В связи с развитием масштабов производства и разработкой новых типов малоизнашивающихся электродов изменяется уровень техники производства этих веществ, одни методы производства заменяются другими, более экономичными, устаревшие конструкции электролизеров и других аппаратов уступают место более совершенным.

Используя процессы электровосстановления, на катоде можно получать, например, такие продукты, как гидросульфит натрия и гидроксиламин.

В последние годы разработаны многочисленные новые процессы, например, синтез оксида фтора, фтористого сульфурила, пятифтористого хлора, гексафторида серы, трехфтористого азота. Большое внимание уделяется электросинтезу таких ценных продуктов, как озон и гидразин.

Вопрос о применении электрохимического синтеза органических веществ в промышленности обсуждается в научной литературе уже более 40 лет. Конечно, за эти годы произошли большие изменения в химической технологии. Стала более дешевой и доступной электроэнергия, произошли большие успехи в химическом аппаратостроении и в автоматизации контроля производственных процессов, возросла культура труда. Многое сделано в фармацевтической химии, химии душистых веществ и витаминов. Бурно развивается промышленность, производящая хлорсодержащие и фторсодержащие органические вещества, а также мономеры. Путем электросинтеза в промышленности осуществлено получение таких органических продуктов, как тетраэтилсвинец, окись пропилена, себациновая кислота и динитриладипиновая кислота (ДАК) и др. Все эти отрасли химии нуждаются в эффективных способах производства, позволяющих получать продукты высокой степени чистоты с минимальной затратой сырья и материалов. Следовательно, коренным образом изменился характер тех отраслей промышленности, в которых электрохимические способы могут принести существенную пользу.

Однако, при оценке промышленных возможностей электролиза органических веществ до сих пор часто исходят из тех представлений, которые сложились несколько десятков лет тому назад, которые при том уровне развития техники выглядели весьма убедительно.

Процессы электролиза используются также для осуществления электрохимических методов анализа. Электрохимические методы начали использоваться в полупроводниковой технике, в хемотронике, разрабатывающей электрохимические системы, используемые в радиоэлектронных и кибернетических схемах.

Широкое распространение электрохимические приемы получили при изготовлении источников электроэнергии. По некоторым данным, суммарная мощность химических источников тока на земном шаре превышает мощность всех электростанций.

К числу преимуществ электрохимических способов синтеза органических и неорганических веществ можно отнести следующие:

• Реакции окисления или восстановления можно проводить без участия окислителей или восстановителей, загрязняющих конечный продукт, а следовательно, приводящих к его потерям при очистке;

• Путем электролиза можно осуществлять те процессы, которые практически неосуществимы химическими методами, кроме того можно достигать более высоких значений выхода продукта;

• Путем изменения условий электролиза можно управлять скоростью и направлением процесса, получая из одного и того же сырья ряд продуктов, имеющих различную природу и состав, например, соли, в которых катионы имеют различные степени окисления или восстановления;

• При применении электрохимических способов во многих случаях упрощается технология синтеза благодаря тому, что уменьшается число операций, проводимых в химических синтезах. В этой связи сокращается число звеньев в технологической цепочке, количество основных и вспомогательных аппаратов и число работников в обслуживающем персонале;

• Процесс восстановления или окисления, т.е. процесс электросинтеза можно проводить непрерывно;

• Значительно упрощается контроль производства, а также значительно улучшаются условия труда.

Основным недостатком электрохимического синтеза обычно считают большой расход электроэнергии на единицу выпускаемой продукции.

Как и для любой отрасли науки, для развития электрохимии нужны были фундаментальные исследования. В республиках бывшего СССР исследования в области электрохимии широким фронтом начались по инициативе академика А.Н. Фрумкина. Эти исследования охватывали как теоретические аспекты (была развита количественная теория адсорбции органических веществ на ртути и других металлах; выяснены причины влияния природы металла на адсорбцию; установлен ряд закономерностей по влиянию адсорбции на кинетику электрохимических превращений органических веществ, в том числе предсказанных А.Н. Фрумкиным теоретически), так и практические приложения.

В Республике Казахстан в настоящее время электрохимические процессы нашли широкое применение в цветной металлургии. Особо следует отметить, производство электрорафинирования меди (г. Балхаш, г.

Жезказган), электроэкстракция цинка (г. Усть- Каменогорск), электролиз алюминия (г. Павлодар).

1. Электродные процессы в синтезе неорганических соединений Процессы электрохимического синтеза неорганических соединений могут проходить на аноде, на катоде и в объеме электролита.

Одна из важнейших проблем, возникающих при осуществлении электрохимического синтеза – трудность рационального подбора материалов электродов. Свойства последних определяют направление, скорость, экономические показатели и конструктивное оформление процессов. Особенно сложные, порой трудно совместимые требования предъявляются к разным свойствам нерастворимых и растворимых материалов анода. К этим свойствам относятся: каталитическая активность, устойчивость при поляризации в окислительных средах, высокая электропроводность, хорошие механические свойства и невысокая стоимость. Свойства, естественно, должны быть максимально постоянными во времени. Всем этим требованиям, кроме последнего, удовлетворяют нерастворимые аноды из платиновых металлов, которые по каталитическим, электрохимическим и коррозионным свойствам превосходят все прочие. Однако дефицитность и дороговизна этих металлов заставляют вести поиск более дешевых материалов, обладающих необходимыми для анодов свойствами.

Сложность проблемы использования нерастворимых анодных материалов есть следствие того, что при поляризации поверхность анодов подвергается глубоким изменениям в кислородсодержащих средах вследствие выделения кислорода. В присутствии последнего все металлы, кроме золота, термодинамически неустойчивы, о чем свидетельствует значительная убыль энергии Гиббса при образовании оксидов. В этой связи электрохимическая активность и стабильность анодов находятся в прямой зависимости от природы и состояния поверхностной оксидной пленки. За исключением щелочных, щелочноземельных и некоторых активных металлов III группы периодической системы Д.В. Менделеева практически все металлы являются потенциальными материалами для анодов.

Процессы, протекающие при анодной поляризации на поверхности металлов, несмотря на большие различия в природе и свойствах последних, состоят из нескольких общих стадий.

I. Хемосорбция кислорода в растворах, не содержащих свободного кислорода, за счет молекул воды или ионов OH-:

В зависимости от природы металла хемосорбция может идти при поляризации и без нее.

II. Образование оксидов на поверхности вследствие электрохимических реакций:

Равновесные потенциалы указанных процессов зависят от рН раствора. Конкретные уравнения для большинства металлов и их графическое решение даны в Е - рН- диаграммах Пурбе, анализ которых показывает, что в щелочных растворах равновесные потенциалы образования оксидов имеют более отрицательные значения.

Следовательно, термодинамически образование оксидов в щелочных растворах идет с более высоким значением выигрыша энергии по сравнению с кислыми растворами.

III. Выделение кислорода за счет разряда молекул воды или ионов гидроксила:

Поскольку хемосорбция кислорода и тем более образование оксидов сопровождаются убылью энергии Гиббса, равновесные потенциалы ЕмеО и потенциал адсорбции кислорода Еадс должны быть отрицательнее равновесного потенциала процесса выделения кислорода.

Для активных металлов равновесные потенциалы ионизации ЕМе, хемосорбции кислорода Еадс, образования оксида ЕМеО и выделения кислорода Ео2, как правило, можно расположить в ряд: ЕМе Еадс Е МеО Ео2.

IV. Активные металлы анодно растворяются с образованием ионов металла:

Ионы металла, переходя в раствор, могут взаимодействовать с анионами, присутствующими в растворе:

V. При осуществлении электрохимического синтеза могут протекать окислительно - восстановительные реакции, т.е. изменение степеней окисления тех или иных ионов:

Такие процессы проводятся в электролизере с разделенными электродными пространствами. При электросинтезе неорганических соединений на электродные процессы существенное влияние оказывают природа материала электрода, плотность тока на электродах, а также температура электролита и концентрации исходных растворов.

Окислительно-восстановительный процесс при электрохимическом синтезе в значительной степени зависит от потенциала электрода и перенапряжения кислорода или водорода на нем. Для процессов, протекание которых затруднено, требуются электроды с высоким перенапряжением выделения газов. В этом случае основная доля тока будет расходоваться на проведение полезного процесса.

В качестве электрода для проведения процесса окисления по своим свойствам хорошо подходит платина, однако, как известно, платина является дорогостоящим металлом, в этой связи вместо нее стали применять титан, покрытый тонким слоем платины. В последние годы для ряда процессов начали применять титан, покрытый оксидами рутения или других устойчивых к окислению металлов. В некоторых случаях могут использоваться аноды из диоксидов свинца, марганца или магнетита. В процессах электросинтеза, протекающих в щелочной среде, могут применяться никелевые аноды или аноды из нержавеющей стали.



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 13 |
 


Похожие работы:

«УДК 57.042 : 612.821 ПЕРЕСТРОЙКИ ЦЕРЕБРАЛЬНОГО ЭЛЕКТРОГЕНЕЗА ЧЕЛОВЕКА ПОСЛЕ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОЙ АНТАРКТИЧЕСКОЙ ЭКСПЕДИЦИИ Черный С.В.1, Моисеенко Е.В.2, Павленко В.Б. 1, Семенюк В.П2., Лисинчук В.В2., Коваленко А.А. 1, Мадяр С.-А. И. 2, Ковалевская Е.Э. 2 1 Таврический национальный университет им. В.И. Вернадского, Симферополь, Украина, e-mail: neurolab@mail.ru 2 Национальный антарктический научный центр МОН Украины, г. Киев Проведено исследование особенностей электрической активности головного...»

«Сборник основан в 2004 году Р е д а к ц и о н н а я к о л л е г и я: академик НАН Беларуси, доктор химических наук, профессор О. А. Ивашкевич (председатель); доктор химических наук, профессор Т. Н. Воробьева (отв. редактор); доктор педагогических наук, профессор Е. Я. Аршанский; доктор химических наук, профессор Г. А. Браницкий; кандидат химических наук, доцент Е. И. Василевская; доктор педагогических наук, доцент 3. С. Кунцевич; член-корреспондент НАН Беларуси, доктор химических наук,...»

«Рабочая учебная программа по химии для учащихся 8-10 классов Составлена на основе программы курса химии для 8-11 классов общеобразовательных учреждений. Основная школа базовый уровень 2006г. Автор О.С.Габриелян. Программу разработала учитель химии Тингаева З И Г. Мурманск 2010 г. 1 ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА Статус документа Рабочая программа по химии составлена на основе федерального компонента государственного стандарта основного общего образования по химии, программы авторского курса химии для 8...»

«Распространяется бесплатно    FLSmidth  ABON, Buffalo, Excel, Technequip Dawson (DML), Dorr-Oliver, EIMCO, Shriver, Fuller-Traylor/FFE, Raptor, FLSmidth KREBS, Summit Valley, Koch, MVT, RAHCO, Mller, Conveyor Engineering, Vecor, FLSmidth Automation, Pneumapress, ESSA, MAAG Gear, Knelson. % % ZZZVPLGWKFRP Информационный бюллетень Технология минерального сырья № 46 (март | 2013) Содержание Рефераты научно-технических статей 2 Новинки технической литературы 19 Наши кооРдиНаты...»

«XXI МОСКОВСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ПРОЕКТНЫХ И ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РАБОТ УЧАЩИХСЯ ПО ХИМИИ ТЕЗИСЫ ДОКЛАДОВ МОСКВА 2013 3 21-я Московская конференция проектных и исследовательских работ учащихся по химии. Тезисы докладов. 21 марта 2013 года, Москва, Московский институт открытого образования. 21-я Московская конференция проектных и исследовательских работ учащихся по химии проводится при финансовой поддержке Департамента образования города Москвы, ГБОУ города Москвы Центр педагогического мастерства, при...»

«Утверждаю: Ректор _И.А. Носков 2011_ г. Основная образовательная программа высшего профессионального образования Направление подготовки 020100.68 Химия Магистерская программа Физическая химия Квалификация Магистр Форма обучения (очная) Самара 2011 г. Содержание Стр. 1 Общие положения.. 2. Компетентностно-квалификационная характеристика выпускника магистратуры по направлению 020100.68 Химия (магистерская программа Физическая химия.. 2.1 Характеристика ООП подготовки магистров. 2.2 Компетенции...»

«III. НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА 3.1. Штаты научного отдела 3.1.1. Списочный состав сотрудников научного отдела на 31.12.2002 Ф.И.О. Год Должность, Специ- Образование Срок NN рож- научная аль-нос работы в Ученая де-н специализация ть за- степень ия по-ведни ке Корякин Зам. директора по Биолог Ленинградский с 1976 к.б.н 1 1954 Александр научной работе, зоолог университет, Сергеевич Орнитолог 1976 Бианки Ведущий научный Биолог Ленинградский с 1955 д.б.н 2 1926 Виталий сотрудник, зоолог...»

«1937 1 января. Аспиранту Дистанову Г.К. разрешена командировка в Ленинградский институт прикладной химии сроком до 1 июня 1937 г. с выдачей командировочных из расчета по 200 руб. в месяц и оплатой проезда в оба конца в сумме 150 руб. Архив КГУ, приказы КГУ, 1937. Т. 1, л. 20. 16 января. Учитывая итоги проделанной работы по ликвидации неграмотности в Казанском университете (выпуск 23 малограмотных и перевод 12 неграмотных в группу малограмотных), премирована группа слушателей и преподавателей.1...»

«Раздел I. Общие положения Глава 1. Основные положения Статья 1. Основные понятия В настоящем Кодексе используются следующие основные понятия: вода - химическое соединение водорода и кислорода, существующее в жидком, твердом и газообразном состояниях; воды - вся вода, находящаяся в водных объектах; поверхностные воды - воды, постоянно или временно находящиеся в поверхностных водных объектах; подземные воды - воды, в том числе минеральные, находящиеся в подземных водных объектах; водные ресурсы -...»

«ИНДЕКС УДК 53.087;543.27.-8; 544; 621.37;681.2 ХИМИЧЕСКИЕ СЕНСОРЫ: КЛАССИФИКАЦИЯ, ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ, ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ © Егоров А.А., Егоров М.А., Царева Ю.И. yegorov@kapella.gpi.ru Аннотация Представлен краткий обзор химических сенсоров. Дана их классификация, описаны принципы работы некоторых датчиков и области их применения. Особое внимание уделено электрохимическим сенсорам, биосенсорам и оптическим химическим сенсорам. Рассмотрены фундаментальные явления, лежащие в основе действия...»






 
© 2013 www.knigi.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.