文档介绍：第十节电化学节能技术
电化学工业节能技术
概述
电化学、电解池的概念
电化学基础知识
电化学工业节能技术
电解质溶液
法拉第定律
电流效率
电解质溶液的导电性
电极电位
电极极化
金属的阴极和阳极过程
合理选择和设计电解槽
改进工艺
改进电极
使用添加剂
采用高效整流电源
降低供电网络压降损失
及时检测设备运行状况
加强电解槽保温
采用计算机控制
知识结构:
大纲要求
一、了解内容
二、理解要点
大纲要求
三、掌握重点
、电镀设备直流网络的压降损失
、电镀设备的运行状况
一、了解内容
(一) 什么是电化学?(P89)
电化学是研究化学能与电能相互转化以及与这个过程有关的规律的学科。
电化学所讨论的是在消耗电能情况下进行的反应,或通过反应产生电能,这种化学反应称为电化学反应。
由外加电能引起化学反应,将电能转化为化学能的这种装置称为电解池。
(二)电化学的基本应用
在化工领域中,可以利用电化学方法制备许多基本化工产品,如电解氯化钠水溶液得到烧碱、氯气和氢气。
在冶金工业中,利用电解提取的方法可以从溶液或熔体中提取有价金属。几乎所有的金属都可以采用电解提取的方法得到,而且得到的往往是高纯度金属。
熔盐电解法是得到金属铝、碱金属和碱土金属的主要工业方法,有些甚至是唯一的方法。
电化学加工主要应用,如电镀、电解加工、电解磨削、电化学抛光、电铸。(3点注意P90)
二、理解要点
(一)法拉第定律(P92)
在电解质导电的过程中,外加一定的电量,在两个电极上就会消耗或析出一定量的物质。消耗或析出物质的数量成正比,这种数量关系符合法拉第定律。
在电解质导电的过程中,当两个电极之间有96485库仑电量(相当于1mol电子的电量)通过电解质溶液时,会有1mol的反应物发生反应,同时也要有1mol的电解产物生成。
(二)电流效率
电化学生产中,会出现不符合法拉第定律的
现象。如镀锌时,通过的电量是1F,得到的镀
锌层的量却不到1克当量。这是因为在锌反应的
同时,还产生了氢,两种反应物加起来的和仍
为1克当量。产生氢的反应称为副反应。副反应
的发生减少了所需要的反应产物,这里就有了
一个产出效率的问题。因此,我们定义了电流
效率的概念。
电解时,通过一定量的电流后,其电流效
率η= P1/ P, 式中:P1--反应产物的实际产量;
P --反应产物的理论产量。
(三)金属的阴极过程和阳极过程
在电化学反应中,阴极附近金属离子放电
还原成金属的过程称为金属的阴极过程。金属
的阳极过程是指金属作为反应物发生氧化反应
的过程。一般来说,只要阴极电势足够负,任
何金属离子都能在阴极上还原成金属,发生金
属的电沉积。金属的阳极过程既包括阳极的活
性溶解,也包括金属的钝化现象。钝化使金属
表面出现了一层氧化物膜或其他吸附层,导致
金属阳极的溶解速度大大减慢。
三、掌握重点
电化学工业的主要节能技术(9方面P94):
。在氯碱工业中,主要采用三种电解方法,即隔膜法电解、水银法电解和离子膜法电解,其中离子膜法电解耗电量最小。铝电解工业的电解槽分为两类,即自焙阳极电解槽和预焙阳极电解槽。大电流预焙阳极电解槽较老式自焙阳极电解槽,节电效果明显。电化学生产过程中的电流非常大,其耗电量与槽电压成正比,因此,降低槽电压是节电的主要着眼点。