液相传质步骤动力学.pptVIP

*实质圆盘上各点厚度是个与y值无关的数值，即各点扩散层厚度均匀。故在旋转圆盘电极上电流分布也均匀，克服了平面电极因对流的影响不均匀的缺点。使电化学研究极大简化。若电极转速为no(r/s)则角速度为ω=2πno，由流体力学理论和数学计算可得扩散层厚度?的表达式，即将式（5.17）分别代入（5.15）和（5.16）则得到上两式是旋转图盘电极表面附近液层扩散动力学公式，仅适用于有大量局外电解质存在时的二元电解质溶液。第30页，共43页，星期日，2025年，2月5日*四、电迁移对稳态扩散过程的影响前述讨论电解质中均有大量局外电解质，现不考虑电迁移作用对扩散电流密度的影响。现考虑仅有少量电解质时，即有电迁移作用时对扩散电流密度的影响。以仅含AgNO3的溶液在阴极表面附近液层中的传质过程为例。AgNO3→Ag++NO3-在溶液中，AgNO3电离阴极：Ag+沉积使电极表面附近Ag+浓度降低，NO3-不参与反应，但在电场作用下将向阳极迁移，故在阴极表面附近液层中的浓度也会降低，故NO3-离子也会由溶液本体向阴极表面附近液层中扩散，经时间t达稳态后，溶液中各处离子浓度不再随时间而改变，此时运动情况见图5.11达稳态时，溶液中每一点离子NO3-浓度恒定，过此点电迁流量和扩散流量恰好相等，且方向相反，故正好抵消。第31页，共43页，星期日，2025年，2月5日液相传质步骤动力学第1页，共43页，星期日，2025年，2月5日*液相传质步骤是整个电极过程中的一个重要环节，因为液相中的反应粒子需要通过液相传质向电极表面不断地输送，而电极反应产物又需要通过液相传质过程离开电极表面，这样才能保住电极过程连续的进行下去。液相传质动力学，实际是讨论电极过程中电极表面附近液层中物质浓度变化的速度。假定电极反应速度很快，当作一个确定因素对待，那么这种物质浓度的变化速度就主要取决于液相传质的方式及速度。因此，现研究液相传质的几种方式。第2页，共43页，星期日，2025年，2月5日*一、液相传质的三种方式1.电迁移电解质溶液中的带电粒子（离子）在电元气作用下沿着一定的方向移动，这种现象叫做电迁移。电迁移电解质具有导电性且使溶液中物质进行了传输，但其传输的离子并非均参与电极反应，有些仅起传导电流作用。电迁流量§5.1液相传质的三种方式

电迁移作用使电极表面附近溶液中某种离子浓度发生变化的数量，可用电迁流量表示，即在单位时间内，在单位载面上流过的物质的量，故电迁流量Ji=±civi=±ciuiE(5.1)Ji→i离子的电迁流量,mol/cm2Sci→i离子的浓度,mol/cm2vi→i离子电迁移速度，cm/sui→i离子的浓度,cm2/svE→电场强度V.cm±→阴阳离子运动方向不同，阳离子用“+”号，阴离子用“-”号第3页，共43页，星期日，2025年，2月5日*2.对流指一部分溶液与另一部分溶液之间的相对流动，也是重要液相传质过程。可分为自然对流和强制对流。自然对流由于溶液内各部存在温度差或密度差引起的对流强制对流由外力搅拌溶液引起，可采用多种形式，空气、机械、超声等上述作用可使电极表面浓度发生变化，其变化量用对电流流量表示，i离子的对流流量为Ji=vXci式中：Ji→i离子的对流流量,mol/cm2sci→i离子的浓度,mol/cm3vX→I与电极垂直方向上的液体流速，cm/s第4页，共43页，星期日，2025年，2月5日*3.扩散扩散由于溶液中不同区域浓度不同引起该组分自发从高浓度的区域向低浓度区域移动，这种液相传质运动叫做扩散。电极体系由于电化学反应消耗了反应产物使其在溶液中发生扩散，很复杂，可分为非稳态扩散和稳态扩散。设，阴极反应，反应粒子可溶，反应产物不溶由于反应消耗反应物，在垂直电极方向X上，产生了浓度差，即浓度梯度，在此扩散推动力作用下，溶液本体中的反应粒子开始向电极表面层中扩散。反应初期，反应粒子浓度变化不太大,浓度梯度较小，扩散较慢，扩散发生范围主要在离电极较近区域，随反应进行，扩散过来的反应粒子的数量远小于电极反应的消耗量，梯度较大，扩散范围也增大，反应粒子的浓度随时间和电极表面距离变化而不断变化。第5页，共43页，星期日，2025年，2月5日*扩散层中各点的反应粒子浓度是时间和距离的函数，即Ci=f(x,t)反应浓度随x和t不断变化的扩散过程，是一种不稳定的扩散传质过程。这个阶段内的扩散称非稳态扩散或暂态扩散，反应粒子是x与t的函数。第6页，共43页，星期日，202