第1章 电化学基础介绍.ppt

第一章 电解工程基础知识; 一、 电化学的研究对象; 工业利用的电化学反应都是在电化学反应器中的。; 二、 法拉第电解定律; 电化当量（符号：K）：界面上通过单位电量时所生成的物质数量。当使用不同的单位时，同一物质的电化当量具有不同的数值。;例题：;1、转化率（Fractional Conversion） 转化率：反应物在电化学反应中转化为产物的比率 （1）间隙反应器： （2）连续反应器：;2、产率;3、电流效率;4、电化学反应器的工作电压;IRA:阳极及与阳极连接的汇流条上的欧姆压降 IRK:阴极及与阴极连接的汇流条上的欧姆压降 IRD:隔膜的欧姆压降 IRA,L:阳极区电解液的欧姆压降 IRK,L:阴极区电解液的欧姆压降 ;计算方法;计算方法;计算方法;5、电压效率;6、直流电耗;7、能量效率;8、电化学反应器的比表面积;8、电化学反应器的比表面积;9、时空产率;1、电化学反应器的基本特征：;2 电化学反应器的分类;间歇式电化学反应器：定时送入一定量的反应物（电解液）后，经过一定时间，放出反应产物。 柱塞流电化学反应器：反应物不断进入反应器，产物不断流出，达到稳态。 连续搅拌箱式反应器：连续加入反应物并以同一速率放出产物的同时，在反应器中不断搅拌，反应器内的组成恒定。 ;间歇式电化学反应器：定时送入一定量的反应物（电解液）后，经过一定时间，放出反应产物。 特点：间歇操作，生产率不高，只适合于小规模生产，需经常调整槽压，使电流密度尽可能接近最适宜值。 ;间歇式反应器及其浓度随时间的变化;柱塞流电化学反应器：反应物不断进入反应器，产物不断流出，达到稳态。 特点：流经反应器的流体体积元像活塞样平推移动，不会发生返混，达到稳态后，反应器内各处的温度和浓度均不相同，但分别保持恒定。 ;柱塞流电化学反应器;连续搅拌箱式反应器：连续加入反应物并以同一速率放出产物的同时，在反应器中不断搅拌，反应器内的组成恒定。 特点： 操作达到稳态时，出口料液组成不随时间改变。 ;连续搅拌箱式反应器;3、两种典型结构的电化学反应器;;对流：利用溶液中的自然对流，很少引入外加的强制对流。 联结： 单??式电联结、复极式电联结 优缺点： 优点：结构简单、设计和制造较容易、维修方便 缺点：时空产率较低，难以适应大规模连续生产及对传质过程要求严格控制的生产。 ;水电解用单极箱式电解槽;（2）压滤机式电化学反应器或板框式电化学反应器; (a)单极式 (b)复极式 A一阳级液 C—阴极液;单极式和复极式电化学反应器的比较;;压滤机式电化学反应器优点：;5. 通过改变单元反应器的电极面积及数量较方便地改变生产能力，适应不同用户的需要。 6. 适于按复极式联接(其优点为可减小极间电压降，节约材料，并使电流分布较均匀)，也可按单极式联接。 ;（a)带有第三室(作为热交换器)的反应器 （b)带有第三室(可作电渗析)的反应器;(c)三维电极反应器 (d)流化床电极反应器