电解池的发展与工业应用

电解池的发展与工业应用

一、电解池

电解池是用于电解的装置，可以将电能转化为化学能，

使某些平常情况下无法自发的化学反应得以发生。电解池一般由电解液和两个电极组成，电解液可以是盐类的水溶液也可以是熔融的盐类。当在电极上加上外加电场时，电解液中的离子会被带相反电荷的电极所吸引，靠近该电极，进而在该电极上发生得电子或失去电子的还原或氧化反应。

二、电解池的工业应用

电化学在现代工业上起着相当重要作用。其中，电解池的应用无疑是最广泛的，它包括电解工业、废水处理、金属加工处理与防护等。

（一）电解工业

氯碱工业一一这是世界上最大的电化学工业，它是通过

电解食盐水，从而获得氯气和苛性钠的过程。氯气用于制备氯乙烯，进而合成得到PVC还可用作纸浆及纸的漂白剂和杀菌剂。工业中常用的有三种电解池：汞电解池、隔板电解池、离子选择性电解池。由于氯的腐蚀力和电极本身的氧化，传统碳棒或石墨阳极已经被RuO涂层的钛电极所取代，RuQ

涂层中含有一定量的过渡金属氧化物，如CaQ等。这类阳

极几乎不被腐蚀，它的超电势在4〜5mV之间。还有一个优

点是：不希望出现的析氧副反应已被降到非常低的程度

（1%〜3%）。汞电解池，该电解池的生产能力较高，但最大的问题是汞的毒性。由于这种原因，这类电池在工业上已逐渐被淘汰。隔板电解池缺点是使用寿命短，阻力大，而且可以允许所有组分通过。且氢氧化钠的浓度不能超过10%否

则将有大量的氢氧根离子扩散到阳极区而产生氯酸盐，从而降低电解效率。选择性膜电解池与隔板电解池类似。不同的是隔离物是具有选择性的隔膜，它只允许特定离子通过，用它来代替隔板。用这种方法获得的苛性钠要比上一种机械膜电池浓度高的多。这种电解池消耗是这三种过程中最低的，产物纯度也是最高的。目前在世界范围内都倾向于使用选择性隔膜电解池。

（二）电化学水处理及废水处理

该法不需要很多化学药品，后处理简单，占地面积小，管理方便。用于水及废水处理的电解池设计的有利因素是电极表面积/阴极电解液体积之比高。常见的方法有以下几种电解回收电化学方法可将溶液中的金属离子逐步除

去，因此常常可以使一些可以重新利用的金属再生出来。电化学氧化，这是一种较成熟的水处理技术，并日益成为水处理的热点，研究范围涉及处理印染水、制药废水、制革废水和造纸黑液

等。微电解法是近年来出现的一种较新的废水处理方法。其工作原理是在含有酸性电解质的水溶液中，使铁屑和碳粒之间形成无数个微小的原电池，并在其作用空间构成一个电场，利用反应生成的亚铁离子具有较强的还原能力，使某些氧化态的有机物还原成还原态，并使部分有机物开环裂解，提高了废水的可生化性。（三）金属加工处理与防护

电镀：应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或者合金的过程。条件：①镀件做阴极②镀层金属做阳极③电镀液中含镀层金属离子。电镀时，把待镀的金属制品（即镀件）作阴极，镀层金属作阳极，用含有镀层金属离子的溶液作电镀液。这样，在直流电的作用下，镀层金属就均匀地覆盖到镀件的表面。

金属的电化学保护：①外加电源的阴极保护法：接上外加直流电源构成电解池，被保护的金属作阴极。②牺牲阳极的阴极保护法：外加负极材料，构成原电池，被保护的金属作正极。

冶炼金属：钠、钙、镁、铝等活泼金属，很难用还原剂从它们的化合物中还原得到单质，因此必须通过电解熔融的化合物的方法得到。