ди, 4 - досліджувана мембрана
. 7 Методика розрахунку парціальних по перенапрузі вольт-амперних характеристик біполярних мембран
Частотний спектр імпедансу мембрани дозволяє виділити із загального опору мембрани диференціальний опір біполярної області та диференціальний опір монополярних областей [28]. Для цього екстраполяцією кожного частотного спектра імпедансу на «нульову» і «нескінченну» частоту знаходять опір монополярних областей R? і біполярної області R б=R 0 - R? (малюнок 7).
Малюнок 7 - Типовий спектр електрохімічного імпедансу біполярної мембрани
Далі по залежності диференціальних опорів біполярної області, монополярних областей і всієї мембрани від щільності струму (малюнок 8а) за формулою (14) розраховують парціальні вольт-амерние характеристики біполярної області, монополярних областей і всієї мембрани (малюнок 8б ).
(14)
аб
Малюнок 8 - Розрахунок парціальної вольт-амперної характеристики біполярної області мембрани - аналога МБ - 2
а - залежність опір біполярної області від сили струму;
б - парціальна вольтамперная характеристика по перенапрузі біполярної області мембрани
. 4 Методика розрахунку ефективних констант швидкості дисоціації молекул води біполярної мембрані
Для розрахунку парціальної вольт-амперної характеристики біполярної області в координатах «щільність струму по іонів H +, OH -» - «перенапруження біполярної області» використовувалися значення чисел перенесення біполярної мембрани - аналога МБ - 2, отримані в роботі [26]. Ця залежність дозволяє коректно розрахувати ефективну константу швидкості дисоціації молекул води в біполярної області досліджуваної мембрани (малюнок 9). Для розрахунку константи використовували рівняння вольт-амперної характеристики біполярної області, запропонована в [34]:
, (15)
де k S - сумарна ефективна константа швидкості реакції дисоціації води в області просторового заряду у відсутності електричного поля;
E m - напруженість електричного поля на межі розділу катионо- і аніонообмінних шарів,
Е 0 - напруженість електричного поля при нульовому перенапруженні біполярної області;
?- Ентропійний фактор;
e - відносна діелектрична проникність в області просторового заряду;
e 0 - абсолютна діелектрична проникність вакууму.
Параметри k? і? , Що входять в рівняння (13), знаходили мінімізацією залишкової дисперсії експериментальних точок щодо розрахункових точок
Рисунок 9 - Парциальная вольт-амперна характеристика біполярної області мембрани - аналога МБ - 2 в координатах «щільність струму по іонів H +, OH -» - «перенапруження біполярної області» та її апроксимація (лінія) з допомогою рівняння
3. РЕЗУЛЬТАТИ І ОБГОВОРЕННЯ
. 1 Результати визначення розмірів часток порошків гідроксидів перехідних металів
Використання розробленої в даній роботі лабораторної установки для фракціонування частинок гідроксидів дозволяє виділяти фракції частинок з діаметром менше 5 мкм (малюнок 10, 11) і досить вузької кривої розподілу за розмірами (малюнок 12).
Рисунок 10 - Оптичне зображення вихідної суспензії гідроксиду заліза (III)
Малюнок 11 - Оптичне зображення суспензії гідроксиду заліза (III) з розміром частинок 0-5 мкм, отриманої повітряним фракционированием вихідної суспензії
а б
Рисунок 12 - Оптичне зображення суспензії гідроксиду заліза (III) з розміром частинок 0-5 мкм, отриманої повітряним фракционированием вихідної суспензії (а) і гістограма розподілу числа частинок порошку гідроксиду заліза (III) за діаметрами (б )
Такі фракції гідроксидів металів були використані при отриманні модифікованих біполярних мембран.
. 2 Залежність електрохімічних характеристик біполярних мембран від кількості порошку гідроксиду металу
Видно, що гідроксид заліза (III), введений в біполярну мембрану зменшує опір біполярної області (малюнок 13).
Малюнок 13 - Частотні спектри електрохімічного імпедансу біполярних мембран, виміряні при щільності струму 0,22 A/дм 2
- аналог МБ - 2; мембрани модифіковані гідроксидом заліза (III): 2-6,25 мг/дм 2, 3-12,5 мг/дм 2, 4-25 мг/дм 2, 5-37 мг/дм 2, 6-75 мг/дм 2
Дані...
