电化学反应电极表面气泡富集行为

阴阳电极相对装置外壳静止不动，气相出口关闭，液相出口关闭，过程呈间歇操作，电解10min。转速800 r/min，阳极相对装置外壳旋转，阴极相对装置外壳静止，气相出口关闭，液相出口关闭，过程呈间歇操作，电解10min。超重力因子为100，阳极相对装置外壳旋转，阴极相对装置外壳静止，气相出口关闭，液相出口敞开，过程呈连续操作，电解10min。

电化学法处理含酚废水过程中，重力环境下和重力搅拌环境下电极表面均有气泡富集，而超重力环境下电极表面几乎无气泡富集。

说明超重力技术可有效促使电化学反应过程中产生的气泡脱离电极表面，这是由于超重力技术可使电化学反应过程中产生的气泡的形核半径变小，气泡所受到浮力增大，这样以来气泡与电极间的相间滑移速率也增大，从而促使气泡从电极表面脱离 。

在超重力技术所营造的超重力环境下，相间会具有较大的相间浮力因子和较高的相间滑移速率。因此，超重力环境下，电化学反应过程中产生的气泡的形核半径变小，气泡所受到的浮力增大，气泡与电解液以及固相电极间的相间滑移速率也增大，这样以来可促使气泡从电极表面脱离或从电解液中溢出，防止电极活性面积减小和电极表面电流分布不均，同时电极表面更新速度加快，可防止超电势的产生以及溶液欧姆压降和槽电压升高，避免电极表面吸附的气泡与电极主反应产生竞争，从而达到提高电化学反应效率和降低能耗的目的。

电化学反应过程中常伴随着电极表面析氢、析氧和析氯的电极反应，这些析出的气体会以气泡形式吸附于电极表面，从而造成电极活性面积减少、电极表面电位和电流密度的微观分布不均，产生电极极化。电极表面吸附的气泡较多时会在电极表面形成气膜，造成电极钝化失活。电极表面析出的气体也会以气泡形式分散于电解液中，使电解液成为气液混合体系，导致实际的导电率下降。要想保证反应顺利进行，需提高槽电压，这样势必增加过程能耗。

同时，电极表面吸附的气泡也会与电极的主反应产生竞争，从而导致电化学反应效率降低。气泡对电化学反应过程能耗及反应效率的影响，使得电化学技术的工业化广泛应用受到限制。因此，寻求一种能消除电化学反应过程中气泡影响的技术尤为重要 。

阴阳电极相对装置外壳静止不动，气相出口关闭，液相出口关闭，过程呈间歇操作，电解30min。转速800 r/min，阳极相对装置外壳旋转，阴极相对装置外壳静止，气相出口关闭，液相出口关闭，过程呈间歇操作，电解30min。超重力因子为100，阳极相对装置外壳旋转，阴极相对装置外壳静止，气相出口关闭，液相出口敞开，过程呈连续操作，电解30min。电化学法处理含酚废水过程中，重力环境下和重力搅拌环境下废水中均有气泡分散于其中，而超重力环境下废水中并无气泡分散。

说明超重力技术可有效促使电化学反应过程中产生的气泡从电解液中溢出，分析原因是因为超重力技术可使气泡与废水的相间具有较大的相间浮力因子和较高的相间滑移速率，从而促使气泡从电解液中溢出。

阴阳电极相对装置外壳静止不动，气相出口关闭，液相出口关闭，过程呈间歇操作，电解10min。转速800 r/min，阳极相对装置外壳旋转，阴极相对装置外壳静止，气相出口关闭，液相出口关闭，过程呈间歇操作，电解10min。超重力因子为100，阳极相对装置外壳旋转，阴极相对装置外壳静止，气相出口关闭，液相出口敞开，过程呈连续操作，电解10min。

超重力技术可促使气泡脱离电极表面和从电解液中溢出。当反应装置气相出口关闭时，脱离的和溢出的气泡会聚集于反应装置端盖上。而重力环境下和重力搅拌环境下气泡主要吸附在电极表面和分散于电解液中，装置端盖上几乎没有气泡聚集，仅仅笼罩一层雾气 。

阴阳电极相对装置外壳静止不动，气相出口关闭，液相出口关闭，过程呈间歇操作，电解10min。转速800r/min，阳极相对装置外壳旋转，阴极相对装置外壳静止，气相出口关闭，液相出口关闭，过程呈间歇操作，电解10min； 超重力因子为100，阳极相对装置外壳旋转，阴极相对装置外壳静止，气相出口关闭，液相出口敞开，过程呈连续操作，电解10min。

电化学法处理含酚废水过程中，向废水中加入表面活性剂十二烷基硫酸钠。重力环境下水面上富集的泡沫较多，泡沫层较厚，说明重力环境下气泡从废水中溢出的速率较慢。重力搅拌的环境下水面上的泡沫量次之，但泡沫直径较大，说明气泡从废水中溢出的速率较慢导致气泡发生了聚合从而变大。而超重力环境下水面上的泡沫较少，泡沫层较薄，泡沫直径较小，说明超重力环境下气泡从废水中溢出的速率较快。

电化学法处理含酚废水过程中，重力环境下和重力搅拌环境下电极表面均有气泡富集、废水中均有气泡分散于其中。而超重力环境下电极表面无明显气泡富集、废水中无气泡分散于其中。在装置气相出口关闭的情况下，电极表面脱离的气泡和废水中溢出的气泡聚集于反应装置端盖上。这表明超重力技术对电化学反应过程中气泡影响的消除体现在促使气泡脱离电极表面以及从电解液中溢出。通过向废水中加入表面活性剂，从形成泡沫的多少以及泡沫层的厚薄进一步反映出超重力技术可突破重力搅拌的传质极限，使得气泡从废水中溢出的速率较快 。

电化学是研究电子导体(或半导体材料)/离子导体(一般为电解质溶液)或离子导体/离子导体界面结构、界面变化过程与反应机理的一门科学。生命现象最基本的过程是电荷运动，生物电的起因是由于细胞膜内外两侧存在电势差，很多生命现象如人或动物的肌肉运动、细胞的代谢作用、神经的信息传递以及细胞膜的结构与功能都可用电化学原理来解释。生物电池、心电图、脑电图等则是利用电化学方法模拟生物体内器官的生理规律及其变化过程的实际应用。由上可见，电化学是生命科学中最基础的一门相关学科，因而研究生物电化学具有极其重要的意义。

电化学在化工、冶金、机械、电子、航空、航天、轻工、仪表、医学、材料、能源、金属腐蚀与防护、环境科学等科技领域获得了广泛的应用。当前世界上十分关注的研究课题, 如能源、材料、环境保护、生命科学等等都与电化学以各种各样的方式关联在一起。

电化学原电池

原电池是利用两个电极之间金属性的不同,产生电势差,从而使电子的流动,产生电流.又称非蓄电池，是电化电池的一种，其电化反应不能逆转，即是只能将化学能转换为电能，简单说就即是不能重新储存电力，与蓄电池相对 。

原电池是将化学能转变成电能的装置。所以，根据定义，普通的干电池、燃料电池都可以称为原电池。

组成原电池的基本条件：

1、将两种活泼性不同的金属（即一种是活泼金属一种是不活泼金属），或着一种金属与石墨（Pt和石墨为惰性电极，即本身不会得失电子）等惰性电极插入电解质溶液中。

2、用导线连接后插入电解质溶液中，形成闭合回路。

3、要发生自发的氧化还原反应。

原电池工作原理

原电池是将一个能自发进行的氧化还原反应的氧化反应和还原反应分别在原电池的负极和正极上发生，从而在外电路中产生电流。

原电池的电极的判断：

负极：电子流出的一极；发生氧化反应的一极；活泼性较强金属的一极。

正极：电子流入的一极；发生还原反应的一极；相对不活泼的金属或其它导体的一极。

在原电池中，外电路为电子导电，电解质溶液中为离子导电。

原电池的判定：

（1）先分析有无外接电路，有外接电源的为电解池，无外接电源的可能为原电池；然后依据原电池的形成条件分析判断，主要是“四看”：看电极——两极为导体且存在活泼性差异（燃料电池的电极一般为惰性电极）；看溶液——两极插入溶液中；看回路——形成闭合回路或两极直接接触；看本质——有无氧化还原反应。

（2）多池相连，但无外接电源时，两极活泼性差异最大的一池为原电池，其他各池可看做电解池。

电化学电解池

电解池是将电能转化为化学能的装置。

电解是使电流通过电解质溶液（或熔融的电解质）而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。

发生电解反应的条件：

①连接直流电源

②阴阳电极 阴极：与电源负极相连为阴极

阳极：与电源正极相连为阳极

③两极处于电解质溶液或熔融电解质中

④两电极形成闭合回路

电解过程中的能量转化（装置特点）：

阴极：一定不参与反应 不一定是惰性电极

阳极：不一定参与反应 也不一定是惰性电极

电解结果：

在两极上有新物质生成

电解池电极反应方程式的书写：

阳极：活泼金属—电极失电子（Au,Pt,Ir 除外）；惰性电极—溶液中阴离子失电子

注：失电子能力：活泼金属（除Pt Au）>S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根(NO3 ->SO4 2-)>F-

阴极：溶液中阳离子得电子

注：得电子能力：Ag >Hg2 >Fe3 >Cu2 >H （酸）>Pb2 >Sn2 >Fe2 >Zn2 >H2O（水）>Al3 >Mg2 >Na >Ca2 >K （即活泼型金属顺序表的逆向）

对应关系：阳极连电源正极，阴极连电源负极（可见高中教材*《化学选修·四》）

规律：铝前（含铝）离子不放电，氢（酸）后离子先放电，氢（酸）前铝后的离子看条件。

四类电解型的电解规律①电解水型（强碱，含氧酸，活泼金属的含氧酸盐），pH由溶液的酸碱性决定，溶液呈碱性则pH增大，溶液呈酸性则pH减小，溶液呈中性则pH不变。电解质溶液复原—加适量水。

②电解电解质型（无氧酸，不活泼金属的无氧酸盐，），无氧酸pH变大，不活泼金属的无氧酸盐PH不变。电解质溶液复原—加适量电解质。

③放氢生碱型（活泼金属的无氧酸盐），pH变大。电解质溶液复原—加阴离子相同的酸。

④放氧生酸型（不活泼金属的含氧酸盐），pH变小。电解质 溶液复原—加阳离子相同的碱或氧化物。

电化学质谱法是适用于电化学体系的一种原位质谱方法。

介绍

电化学质谱法electrochemical mass spectroscopy;1;M5 适川于电化学体系的一种原位〔to }ilu ]质谱方法，月以检测 参与电化学反应的挥发性气体，从而获得反应的动力学参数、 c}r间体及其结构特性:在某种防水性的微孔薄膜上(如孔径 约。. U2t,rm，厚度约70}cm的聚四氟乙烯膜)涂敷一层电子导 体作为二作电极，使挥发性物质得以通过薄膜，而溶剂水则不 能，以保持质谱仪电离室的高真空要求。若采用差分技术甲即 测量挥发性物质的生成速率，可以加快响应时间。提高测量灵 敏度(检测下限可达S X 1U r r rraol IL. )，这就是差分电化学质 谱法(DEMS]。它还能分别测量复杂反应的多种挥发性产物 的生成速率，对研究反应中间体特别有利，己成功地用于若干 重要电化学反应，如甲醇氧化、CO:还原等。 2100433B