Kỹ thuật chống ăn mòn công nghệ lọc hoá dầu Giảng viên: TS HUỲNH QUYỀN Thực hiện: TRIỆU QUANG TIẾN PHAN THỊ DẠ THẢO Mar 29th, 2011 Nội dung 1- Hiện tượng điện phân 1.1- Hiện tượng điện phân 1.2- Điện phân hủy 1.3- Sự phân cực hoá học 1.4- Sự phân cực nồng độ 2- Quá 2.1- Quá 2.2- Quá hydro • Trạng thái cân trình dung dịch điện ly với tham gia ion trình điện cực không phụ thuộc thời gian  sử dụng quy luật nhiệt động học • Quá trình có dòng điện chạy qua trình cân tượng diễn có liên quan tới có mặt dòng điện phụ thuộc vào thời gian • Quá trình điện cực xem xét mối quan hệ phụ thuộc vào cường độ dòng điện  ĐỘNG HỌC ĐIỆN HOÁ • Dòng điện xuất do:  Đóng mạch nguyên tố ganvani (tạo thành từ điện cực dung dịch điện ly)  Tạo khác biệt điện từ bên hệ: điện cực dung dịch điện ly Hiện tượng diễn bề mặt điện cực gọi điện phân 1.1 Hiện tượng điện phân 1.1 • Ví dụ: điện phân dung dịch H2SO4 với điện cực Pt trơn Ở catod: 4H3O+ +4e = 4H2O + 2H2 Ở anod: 6H2O – 4e = 4H3O+ + O2 • Phản ứng tổng cộng: 6H2O + 4H3O+ = 4H2O + 4H3O+ + O2+ 2H2 hay 2H2O = 2H2 + O2  Chỉ điện phân nước 1.1 Hiện tượng điện phân 1.1 • Theo quan điểm nhiệt động học phản ứng điện phân nước có: ΔGº298 = -2ΔGº298(H2O) = -(-56 690) cal, ΔGº298 >  phản ứng không tự xảy  Điện phân trình biến đổi hoá học xảy tác dụng dòng điện, ngược lại tượng trình làm việc pin Dòng điện (điện năng) Điện phân Pin Phản ứng hoá học (hoá năng) 1.2 Điện phân huỷ 1.2 1.2 Điện phân huỷ 1.2 • Trong phản ứng điện phân nước, khí H2 O2 bắt đầu thoát từ điện xác định, gọi điện phân huỷ Ef  Sự khác biệt nhỏ điện cần thiết tạo hai điện cực để điện phân bắt đầu gọi điện phân huỷ chất điện ly Nó tổng điện phóng điện ion điện cực 1.2 Điện phân huỷ 1.2 • Nếu điện phân điện cực chất rắn hay dung dịch lỏng tạo đặc biệt tạo thành loại khí, điện phân huỷ phụ thuộc vào dạng kích thước điện cực, đặc trưng bề mặt điện cực, điều kiện tách khí nhiều đặc trưng khác  Ef không chất điện ly điều kiện khác 2.1 Quá 2.1 2.1 Quá 2.1 • Quá lớn: đồ thị dương lớn bỏ qua phản ứng catod riêng phần, âm lớn bỏ qua phản ứng anod riêng phần 2.1 Quá 2.1 • Phương trình quan hệ hydro với mật độ dòng điện qua dung dịch (tốc độ trình điện hoá) – phương trình Tafel η = a + b lgi đó: η – (volt); i – mật độ dòng điện a b – số; a – giá trị kim loại khác mật độ dòng điện amp/cm2; phụ thuộc vào vật liệu điện cực b – phụ thuộc vào vật liệu điện cực, đặc trưng cho trình điện hoá 2.1 Quá 2.1 • Giá trị số a b phương trình Tafel phản ứng catod thoát H2 kim loại khác 25ºC 2.1 Quá 2.1 • Quá hydro 25ºC kim loại khác 2.2 Thuyết hydro 2.2 • Sự phóng điện ion H3O+ (dẫn đến tách hydro phân tử ra) diễn giai đoạn nối tiếp: 1- Giai đoạn khuếch tán: trình điện hoá diễn điện cực nên cần chuyển nhanh H3O+ đến bề mặt điện cực nhờ khuếch tán 2- Giai đoạn khử nước: ion H3O+ proton gắn chặt với phân tử nước, phóng điện trực tiếp ion H3O+ khả nên phải tách nước: H3O+ → H+ + H2O 2.2 Thuyết hydro 2.2 3- Phóng điện hấp phụ H: trình điện hoá hoàn toàn: H+ + e- → H Hydro nguyên tử tạo bị hấp phụ kim loại H + Me → Me | Hhp 4- Giai đoạn kết hợp (mol hoá): theo mức độ bão hoà hydro bề mặt điện cực mà kết hợp với (bị mol hoá) 2Hhp → H2(khí) 2.2 Thuyết hydro 2.2 5- Giai đoạn thoát khí: phân tử H2 tạo vào dung dịch, đạt độ bão hoá tách dạng khí H2(dd) → H2(khí) Khi phân cực catod điện tử đến điện cực giảm tốc độ giai đoạn tự dẫn đến tăng điện điện cực Các thuyết khác quan điểm nhìn nhận giai đoạn chậm khống chế tốc độ chung trình 2.3 Ý nghĩa 2.3 • Quá có ý nghĩa quan trọng việc áp dụng thực tế điện hoá • Quá có lợi trường hợp bất lợi trường hợp khác • Ví dụ trình điện phân nước, điện cần thiết để điện phân mol H2O thu mol H2 ½ mol O2 W = nFE = 2FE • Không có điện điện phân E = 1.23V, có Ef = 1.7V nên điện tiêu hao tăng lên (khoảng 40%) 3.1 Activation Controlled Processes 3.1 3.2 Concentration Controlled Processes 3.2 3.2 Concentration Controlled Processes 3.2 3.2 Concentration Controlled Processes 3.2 Thanks all for your listening  [...]... thế của từng điện cực gọi là thế phân cực φp (có φpc và φpa ) • Khi E tăng thì Ep cũng tăng theo • Trên anod: • Trên catod: 1.3 Sự phân cực hoá học 1.3 • Trong thực tế, điện phân các dung dịch acid chứa oxy và base trong nước diễn ra các quá trình điện phân cơ bản: • Ở catod, trong điện phân nước nếu với pH môi trường khác nhau, thì trong acid: 2H3O+ + 2e → 2H2O + H2 base: 2H2O + 2e → 2OH- + H2 • Ở anod... tác dụng của điện trường (chống lại sự tạo thành pin điện) • Sự phân cực nồng độ làm giảm nồng độ của các ion tham gia phóng điện gần bề mặt điện cực trong quá trình điện phân • Sự xuất hiện sức điện động phân cực làm tăng tiêu hao điện năng  khử hay giảm phân cực nồng độ là vấn đề quan trọng trong thực tế • Phân cực nồng độ cũng làm giảm sức điện động của các nguồn điện hoá 2.1 Quá thế 2.1 • Sự... khả năng nên phải tách nước: H3O+ → H+ + H2O 2.2 Thuyết quá thế hydro 2.2 3- Phóng điện và hấp phụ H: đây là quá trình điện hoá hoàn toàn: H+ + e- → H Hydro nguyên tử được tạo ra và bị hấp phụ bởi kim loại H + Me → Me | Hhp 4- Giai đoạn kết hợp (mol hoá) : theo mức độ bão hoà hydro trên bề mặt điện cực mà nó kết hợp với nhau (bị mol hoá) 2Hhp → H2(khí) 2.2 Thuyết quá thế hydro 2.2 5- Giai đoạn thoát... việc áp dụng thực tế của điện hoá • Quá thế có thể là có lợi trong trường hợp này nhưng bất lợi trong trường hợp khác • Ví dụ quá trình điện phân nước, điện năng cần thiết để điện phân 1 mol H2O thu 1 mol H2 và ½ mol O2 W = nFE = 2FE • Không có quá thế thì điện thế điện phân E = 1.23V, khi có quá thế thì Ef = 1.7V nên điện năng tiêu hao tăng lên (khoảng 40%) 3.1 Activation Controlled Processes 3.1...1.3 Sự phân cực hoá học 1.3 • Xét lại hiện tượng điện phân dung dịch H2SO4 với điện cực Pt trơn Khi E < Ef thì I ≈ 0 và không thấy các khí H2 và O2 • Khi đóng khoá K, có dòng điện qua, dù nhỏ vẫn xảy ra phản ứng ở điện cực tạo H2 và O2 trên catod và anod , tạo pin: - Pt, H2 | H2SO4 aq | O2 , Pt + • Pin tạo thành sẽ chống lại điện thế E bên ngoài  Sự phân cực 1.3 Sự phân cực hoá học 1.3 • Sức điện... đạt độ quá bão hoá thì tách ra ở dạng khí H2(dd) → H2(khí) Khi phân cực catod các điện tử đến điện cực và sự giảm tốc độ của một giai đoạn nào đó tự dẫn đến tăng điện thế của điện cực Các thuyết quá thế khác nhau ở quan điểm nhìn nhận giai đoạn chậm nhất và khống chế tốc độ chung của quá trình 2.3 Ý nghĩa quá thế 2.3 • Quá thế có ý nghĩa quan trọng trong việc áp dụng thực tế của điện hoá • Quá thế... nguồn điện hoá 2.1 Quá thế 2.1 • Sự chênh lệch giữ điện thế phân huỷ Ef và sức điện động phân cực do sự phân cực hoá học tạo thành trong pin hay tổng các điện thế cân bằng trên các điện cực (không xét đến phân cực nồng độ), được gọi là quá điện thế hay quá thế η Trong đó: ηact là quá thế hoạt hoá (activation overpotential) ηconc là quá thế nồng độ (concentration overpotential ) iR là sự giảm thế Ohm 2.1... catod thoát H2 trên các kim loại khác nhau ở 25ºC 2.1 Quá thế 2.1 • Quá thế hydro ở 25ºC trên các kim loại khác nhau 2.2 Thuyết quá thế hydro 2.2 • Sự phóng điện của ion H3O+ (dẫn đến tách hydro phân tử ra) diễn ra các giai đoạn nối tiếp: 1- Giai đoạn khuếch tán: quá trình điện hoá diễn ra trên điện cực nên cần chuyển nhanh H3O+ đến bề mặt điện cực nhờ sự khuếch tán 2- Giai đoạn khử nước: trong ion... dòng điện qua dung dịch (tốc độ quá trình điện hoá) – phương trình Tafel η = a + b lgi trong đó: η – quá thế (volt); i – mật độ dòng điện a và b – hằng số; a – giá trị các quá thế trên các kim loại khác nhau khi mật độ dòng điện bằng 1 amp/cm2; phụ thuộc vào vật liệu của điện cực b – ít phụ thuộc vào vật liệu điện cực, và là đặc trưng cho chính quá trình điện hoá 2.1 Quá thế 2.1 • Giá trị hằng số a và... Quá thế 2.1 • Quá thế trên các điện cực phụ thuộc và bản chất của điện cực, mật độ dòng điện, thành phần của dung dịch và các yếu tố khác • Điện thế áp vào hai điện cực của bình điện phân ngoài việc để chống lại sức điện động phân cực và quá thế, còn để khắc phục sự giảm thế Ohm do điện trở của dung dịch gây ra 2.1 Quá thế 2.1 • Nếu quá trình khuếch tán nhanh thì nồng độ các cấu tử xem như bỏ qua, ... biến đổi hoá học xảy tác dụng dòng điện, ngược lại tượng trình làm việc pin Dòng điện (điện năng) Điện phân Pin Phản ứng hoá học (hoá năng) 1.2 Điện phân huỷ 1.2 1.2 Điện phân huỷ 1.2 • Trong. .. tạo thành chống lại điện E bên  Sự phân cực 1.3 Sự phân cực hoá học 1.3 • Sức điện động pin sức điện động phân cực Ep • Điện điện cực gọi phân cực φp (có φpc φpa ) • Khi E tăng Ep tăng theo... điện hoá 2.1 Quá 2.1 • Sự chênh lệch giữ điện phân huỷ Ef sức điện động phân cực phân cực hoá học tạo thành pin hay tổng điện cân điện cực (không xét đến phân cực nồng độ), gọi điện hay η Trong