3 Принцип поляризации электродов при электрохмических реакциях

Прохождение тока вызывает изменение потенциала электрода. Это явление, а также величина изменения потенциала, называются поляризацией:

                                           ΔЕ = Еi  - Ep  ,                                                

где  ΔЕ – поляризация;  Еi – неравновесный потенциал электрода, т.е. потенциал при прохождении электрического тока;    Ep– равновесный потенциал.

Изменение потенциала электрода также называют перенапряжением.

Поляризация имеет место как на катоде, так и на аноде, поэтому различают катодную (ΔЕк) и анодную (ΔЕа) поляризацию. Катодная поляризация всегда отрицательна, а анодная всегда положительна.

Поляризация определяется из экспериментально получаемой зависимости потенциала электрода от плотности тока, т.е. отношения  тока I к площади электрода S (i=I/S).

График зависимости потенциала от плотности тока носит название поляризационной кривой.

Величина поляризации зависит от плотности тока. 

На поляризацию влияет также материал электрода, состояние его поверхности и целый ряд других факторов

 Возникновение поляризации: Любой электродный процесс включает в себя не менее трех стадий:

1) подвод реагирующих веществ к электроду;  

2) процесс электрохимического превращения на поверхности электрода, который может сопровождаться дополнительными химическими реакциями; 

3) отвод продуктов реакции от электрода.

Эти процессы протекают последовательно и имеют, обычно, различные скорости. Скорость наиболее медленной (лимитирующей) стадии определяет общую скорость процесса. Ускорение  лимитирующей  стадии достигается повышением потенциала электрода, т.е. поляризацией. В зависимости от того, какая стадия является лимитирующей, различают концентрационную и электрохимическую поляризацию.

Концентрационная поляризация обусловлена замедленным переносом исходных или конечных компонентов, протекающих на электроде реакций. В результате, концентрации исходных веществ в зоне реакции понижаются, а конечных - повышаются. Это смещает равновесие в сторону обратной реакции. Приложение дополнительной разности потенциалов (поляризация) увеличивает скорость переноса компонентов и компенсирует нежелательные процессы.  Концентрационная поляризация уменьшается при перемешивании раствора, т.к. это ускоряет выравнивание концентраций компонентов на поверхности электродов.

Электрохимическая поляризация (перенапряжение) обусловлена пониженной скоростью электрохимических реакций на электроде.

Скорость электрохимических реакций может быть повышена увеличением температуры и использованием катализатора, а также при повышении потенциала электрода по сравнению с его равновесным значением, т.е. при поляризации. Роль поляризации сводится к уменьшению энергии активации и величина этого снижения пропорциональна величине поляризации. Уменьшение энергии активации сопровождается увеличением скорости реакции, что в случае электрохимических процессов ведет к увеличению плотности тока 

4 Транспортные средства для перемещения сыпучих материалов.

Для транспортировки сыпучих, зернистых и мелкокусковых материалов (колчедан, аммофос, суперфосфат, известь и др.) на сравнительно небольшие расстояния (не более 100 м) под большим (до 90^о) углом наклона участка используются скребковые транспортеры. Скребковые транспортеры – это машины для непрерывного транспорта сыпучих материалов с помощью скребков, укрепленных на одной или двух тяговых цепях, движущихся по желобу или по трубе.

К достоинствам данной конструкции транспортеров можно отнести следующее:

− простота конструкции и возможность загрузки и выгрузки материала в любой точке по длине желоба;

− возможность совмещения транспортировки материала с другими технологическими операциями (охлаждение, промывка, нагревание);

− герметичность;

− значительный угол наклона (до 90о).

Однако повышенный расход энергии и износ скребков и желоба, а также малая длина перемещения и возможность измельчения хрупкого груза ограничивают применение скребковых транспортеров

Элеваторы — машины, предназначенные для транспортирования сыпучих грузов по вертикальному или крутонаклонному (более 60° к горизонту) направлениям. Ковшовые элеваторы используют для транспорта разнообразных сыпучих материалов: колчедана, огарка, солей, апатитового концентрата, различных удобрений. Наклонные элеваторы, снабженные дырчатыми ковшами, служат для отделения твердой сильвинитовой руды от раствора и перегрузки ее из одного растворителя в другой. Широкое применение в промышленности получили более простые по конструкции вертикальные элеваторы, наклонные используются реже.

Достоинства ковшовых элеваторов — малые габаритные размеры в плане, широкий диапазон производительности (5—600 м³/ч) и значительная высота подъема (до 60 м). Недостатки — возможность остановки при перегрузке и необходимость равномерной подачи груза.

Элеваторы ковшовые вертикальные выпускают двух типов: ленточные (Л) и цепные (Ц) с ковшами четырех видов (глубокие — Г, мелкие — М, остроугольные— О и скругленные — С), ширина которых изменяется в пределах 100—1000 мм. Скорость движения ковшей может изменяться от 0,4 до 2,5 м/с.

пневмотранспорт

Системы пневмотранспорта используют для перемещения различных пылевидных и мелкозернистых материалов: апатитового концентрата, фосфоритной муки, молотых мела и известняка, флотационного колчедана, огарка, соды и многих солей.

В установках пневмотранспорта пылевидный пли зернистый материал перемещается по трубам струей воздуха.

К достоинствам таких установок относятся:

1. полная герметичность и надежность в работе;

2. пригодность для транспортировки пылевидных гигроскопичных и пожароопасных материалов;

3. незначительные потери транспортируемого материала,

4. простота устройства и компактность;

5. высокая скорость транспортирования,

6. возможность выполнения технологических операций (нагрев, сушка, охлаждение) одновременно с перемещением

7. значительная длина транспортирования (до 1800м).

Недостатки систем пневмотранспорта:

1. непригодны для транспортировки влажных, налипающих, высокоабразивных и кусковых материалов,

2. наблюдается значительный износ труб при перемешивании абразивных грузов

3. повышенный расход электроэнергии.

Пневматические установки делятся на:

1. всасывающие, или установки пневмотранспорта в разреженной фазе; в них груз перемещается по трубе при давлении воздуха меньше атмосферного (до 0,01 МПа);

2. нагнетательные, или установки пневмотранспорта в плотной фазе; транспортируемый материал перемещается сжатым воздухом с давлением до 0,8 МПа;

3. смешанные, или всасывающе - нагнетательные, в которых часть трубопровода работает под разряжением, а часть под давлением;

4. гравитационный транспорт, где материал перемещается под уклон под действием силы тяжести, а устройства, аппаратов для очистки транспортирующего воздуха, воздуходувной машины - вакуум-насоса, воздуходувки или компрессора.

При выборе транспорта необходимо учитывать следующие факторы

1. величина частиц материала их свойства и температура, большое значение имеют такие показатели как способность материала к слипанию, к схватыванию и хрупкость

2. необходимая производительность установок

3. длина и направление пути и перемещения материала

экологически показатели транспортного устройства различного типа