電化學(xué)在埋輸油管道中的應(yīng)用

1、應(yīng)用(yngyng)電化學(xué)研究和應(yīng)用(yngyng)制作者：鄒月應(yīng)用化學(xué)1103班學(xué)號：1505111012共二十頁電化學(xué)在埋地輸油管道防腐(fngf)中的應(yīng)用目錄(ml)1前沿2電化學(xué)的應(yīng)用3應(yīng)用實(shí)例4參考文獻(xiàn)共二十頁#1前沿(qinyn)共二十頁前沿(qinyn)電化學(xué)是研究電與化學(xué)反應(yīng)相互關(guān)系的學(xué)科，主要通過化學(xué)反應(yīng)來產(chǎn)生電能以及研究電流導(dǎo)致化學(xué)變化方面的研究。本文主要介紹電化學(xué)的研究以及在人類生產(chǎn)與生活中的實(shí)例應(yīng)用，探討(tnto)未來電化學(xué)的研究動向 電化學(xué)的發(fā)展從伏特的第一個化學(xué)電池開始已經(jīng)經(jīng)歷過兩個多世紀(jì)的發(fā)展?，F(xiàn)在的電化學(xué)已經(jīng)成為國民經(jīng)濟(jì)與工業(yè)中不可缺少的一部分，應(yīng)用于各個不同

2、的領(lǐng)域，例如：電解、電鍍、光電化學(xué)、電催化、金屬腐蝕等。同時電化學(xué)在生物、汽車工業(yè)、分析等這些新興科學(xué)范疇也占有著舉足輕重的作用。電化學(xué)作為一門發(fā)展了兩百多年的學(xué)科，古老而又年輕。在理論上，電化學(xué)理論已經(jīng)形成了一套完整的體系，無論是計算還是實(shí)際應(yīng)用都能得意很好的使用。在技術(shù)上，電化學(xué)已經(jīng)沒有任何瓶頸，在未來更是會進(jìn)入一個告訴發(fā)展的階段。發(fā)電，金屬防腐，儀器分析，生物電化學(xué)必將在以后進(jìn)入一個新紀(jì)元。電化學(xué)的發(fā)展也將推動世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，解決能源問題，提高人們的生活水平共二十頁#2電化學(xué)的應(yīng)用(yngyng)共二十頁電化學(xué)分析是一種利用物質(zhì)的電學(xué)和電化學(xué)性質(zhì)來進(jìn)行檢測的一種方法。電化學(xué)分析通常是使待

3、分析的試樣形成一個化學(xué)電池，根據(jù)所組成電池的某些物理量與化學(xué)量之間的聯(lián)系進(jìn)行測定(cdng)。主要有三種類型：第一類直接電流法，主要通過試液被測物質(zhì)的話性與化學(xué)電池中某些物理量之間的關(guān)系進(jìn)行分析。主要用于測定試樣組分離子濃度的變化，PH變化等。第二類電容量分析法，是以某些電物理量的突變作為分析終點(diǎn)的指示。主要用于電位滴定、電導(dǎo)滴定以及電流滴定等。第三類電重量分析法，是將試樣中的某些待測組分通過電極反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為固相，然后根據(jù)析出物質(zhì)的質(zhì)量來測定組分的含量。電化學(xué)分析(fnx)電化學(xué)方法簡單介紹以下幾種電化學(xué)分析：(1)電位法測定溶液的pH電位法測定溶液的pH是目前應(yīng)用最為廣泛切最早應(yīng)用的電位測定法

4、。其中玻璃電極和飽和甘貢電極作為化學(xué)電池的的兩級。玻璃電極作為測量溶液中氫離子活度的指示電極，飽和甘貢電極作為參比電極。玻璃電極主要由一個玻璃泡構(gòu)成，泡的下半部分是一個玻璃薄膜，在玻璃泡中裝有pH一定的溶液，其中插入銀一氯化銀電極作為參比電極。電位法測定溶液的pH靈敏度和準(zhǔn)確度都很高，操作簡單方便。20世紀(jì)60年代以來由于離子選擇性電極的迅速發(fā)展，電位測定法的應(yīng)用性及重要性更是有了重要突破。(2)電位滴定法電位滴定法是一種利用電位法確定終點(diǎn)的滴定方法。進(jìn)行電位滴定時，在待測溶液中加入一個指示電極，并于一個參比電極組成一個工作電池。隨滴定劑的加入，由于發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，待測離子或與之有關(guān)的離子濃度不

5、斷變化，指示電極電位也發(fā)生相應(yīng)的變化，而在化學(xué)計量點(diǎn)附近發(fā)生電位的突越，因此，測量電池電動勢的變化就能確定滴定的終點(diǎn)。由此可見，電位滴定與電位測定法不同，它是以測量電位的變化情況為基礎(chǔ)的。電位滴定法比電位測定法更準(zhǔn)確，但費(fèi)時多。電化學(xué)分析共二十頁燃料電池(rn lio din ch)燃料電池的特性：(1)能量轉(zhuǎn)換效率高。燃料電池的有效效能可達(dá)60一70，其理論能量轉(zhuǎn)換效率可達(dá)90。實(shí)際使用效率則是普通內(nèi)燃機(jī)的2-3倍，其他物理電池，均無法和燃料電池相比。(2)污染小，噪聲低。燃料電池作為大、中型發(fā)電裝置使用時，一個突出的優(yōu)點(diǎn)就是可減少化學(xué)污染排放。對于氫燃料電池而言，發(fā)電后的產(chǎn)物只有水實(shí)現(xiàn)零排

6、放。燃料電池是按電化學(xué)的方式發(fā)電，不會產(chǎn)生溫室氣體，可避免溫室氣體的產(chǎn)生。(3)模塊結(jié)構(gòu)，方便耐用。燃料電池發(fā)電組系統(tǒng)是由單個電池堆疊至所需規(guī)模。電站采用模塊結(jié)構(gòu)。由工廠生產(chǎn)各種模塊，在電站現(xiàn)場安裝即可使用。(4)響應(yīng)性好，供電可靠。燃料電池發(fā)電系統(tǒng)對負(fù)載變動響應(yīng)速度快。當(dāng)燃料電池的負(fù)載有變動時，它會很快響應(yīng)，故無論處于額定功率以上過載還是額定功率一下運(yùn)行都能承受且效率變化不打。(5)適應(yīng)能力強(qiáng)。燃料電池可以使用多種多樣的初級燃料，也可以使用發(fā)電廠不宜使用的低質(zhì)燃料。而且燃料電池不需要復(fù)雜的機(jī)械部件，后期(huq)的運(yùn)行維護(hù)容易。燃料電池是一種將氫和氧的化學(xué)能通過點(diǎn)擊反映直接轉(zhuǎn)換成電能的裝置。

7、與傳統(tǒng)能源相比，燃料電池在反應(yīng)過程中不涉及燃燒。因而能量轉(zhuǎn)換效率不受卡若循環(huán)的先知，具有高效、潔凈的顯著特點(diǎn)，被認(rèn)為是2l世紀(jì)首選的潔凈高效發(fā)電技術(shù)。燃料電池已備受各國政府重視，燃料電池電動車也已經(jīng)成為各大汽車公司開發(fā)競爭的熱點(diǎn)。共二十頁燃料電池(rn lio din ch)的類型：堿性燃料電池磷酸燃料電池固體氧化物燃料電池熔融碳酸鹽燃料電解池采用(ciyng)氫氧化鉀作為電解質(zhì)采用200度高溫下的磷酸作為電解質(zhì)工作溫度可達(dá)65O度，工作效率高利用固態(tài)電解質(zhì)，性能很好共二十頁#3電化學(xué)應(yīng)用(yngyng)實(shí)例共二十頁 電化學(xué)超級電容器電極材料的研究進(jìn)展電化學(xué)超級電容器以其獨(dú)特的大容量、大電流快

8、速(kui s)充放電和高的循環(huán)使用壽命等特點(diǎn)，受到世人的青睞，致使許多新型的電化學(xué)超級電容器電扳材料相繼被發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用為進(jìn)一步促進(jìn)電化學(xué)超級電容器的發(fā)展，在綜述了近年來出現(xiàn)的各種電化學(xué)超級電容器電極材料的基礎(chǔ)上，提出按材料種類將其分為四大系列；碳材料系列、過渡金屬氧化物系列，有機(jī)導(dǎo)電聚合物系列相其他系列并就其各自的特點(diǎn)和性能進(jìn)行了分析比較，得出了碳材料系列主要向高比表面積和可控微孔孔徑方向發(fā)展和過渡金屬氧化物系列主要向提高材料本身的利用率方向發(fā)展以及導(dǎo)電聚合物系列主要向無機(jī)、有機(jī)雜化方向發(fā)展的結(jié)論。電化學(xué)應(yīng)用(yngyng)實(shí)例共二十頁 電化學(xué)修復(fù)技術(shù)在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的研究及應(yīng)用 鋼筋混凝土

9、中的鋼筋受多種因素影響，所處的穩(wěn)定環(huán)境被破壞時會遭受腐蝕，從而導(dǎo)致混凝土損壞。目前已有多種方法保護(hù)混凝土，使其免受或延緩腐蝕。電化學(xué)修復(fù)是一種新興的技術(shù)，效果較好，作為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)修復(fù)的新方法以其獨(dú)有的優(yōu)點(diǎn)成為各國研究的熱點(diǎn)。為了保護(hù)混凝土中鋼筋不受侵蝕，延長鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的壽命，除了提高混凝土對鋼筋的防護(hù)功能外，還有多種防護(hù)方法和技術(shù)拉。如鋼筋涂覆環(huán)氧涂層、施加金屬覆蓋層、鋼筋自組裝保護(hù)膜、混凝土中添加緩蝕劑、采用不銹鋼鋼筋等。然而，這些方法只是補(bǔ)充性措施，都存在(cnzi)一定的局限性。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的電化學(xué)修復(fù)是一種新興的高效修復(fù)技術(shù)。與傳統(tǒng)的修補(bǔ)技術(shù)相比，它可從根本上制止碳化或氯化物

10、污染引起混凝土中鋼筋的腐蝕，無需鑿除大量碳化或被氯化物污染的混凝土保護(hù)層，可節(jié)省大量時間、人力和物力，經(jīng)濟(jì)和社會效益良好。電化學(xué)修復(fù)技術(shù)包括陰極保護(hù)，電化學(xué)再堿化和電化學(xué)除氯3種。其中，電化學(xué)再堿化和電化學(xué)除氯因成本低廉，環(huán)境友好，比傳統(tǒng)的維修方法更簡便快捷，臨時、短期的特性比陰極保護(hù)更省時省力而最受關(guān)注。因此，電化學(xué)修復(fù)技術(shù)已經(jīng)成為解決鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)問題的研究熱點(diǎn)。電化學(xué)應(yīng)用(yngyng)實(shí)例共二十頁 電化學(xué)修復(fù)技術(shù)在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的研究及應(yīng)用 電化學(xué)修復(fù)作為一項較新的技術(shù)，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)修復(fù)中具有其他方法無法比擬的優(yōu)越性。盡管目前對電化學(xué)修復(fù)過程中產(chǎn)生的副作用的認(rèn)識還不夠，堿一骨料反

11、應(yīng)(fnyng)和氫脆問題都還沒有得到很好處理，但由于其廣闊的應(yīng)用前景，必將使這些問題在以后的研究中得以解決，實(shí)現(xiàn)該方法的普及與推廣。另外，對由于鋼筋腐蝕引起的混凝土結(jié)構(gòu)破壞的修復(fù)方法除了電化學(xué)方法外，還有打補(bǔ)丁修復(fù)、使用涂覆材料、薄膜或密封劑進(jìn)行修補(bǔ)、保護(hù)和使用阻銹劑等方法，這些方法技術(shù)上各有缺點(diǎn)，因此可以根據(jù)各方法的特點(diǎn)聯(lián)合應(yīng)用，使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的修復(fù)更合理、更持久。電化學(xué)應(yīng)用(yngyng)實(shí)例共二十頁 液相電化學(xué)一核磁共振聯(lián)用技術(shù)及其應(yīng)用 位電化學(xué)一核磁共振(EC-NMR)是一種具有良好應(yīng)用前景的原位譜學(xué)方法，可以用于微觀層次和分子水平研究電化學(xué)吸附、催化的過程和機(jī)理。在電化學(xué)中，通過

12、改變與電子受體軌道(gudo)能電相符的電極費(fèi)米能級以獲得固液界面電場作用下反應(yīng)分子吸附過程的熱力學(xué)和動力學(xué)、反應(yīng)分子的催化反應(yīng)(氧化、還原)過程以及與電極表面的相互作用等信息。對固液界面的研究一般是以電信號(電勢、電流)作為激勵和檢測手段來獲得電極電解質(zhì)溶液界面和電極表面的各種平均信息，進(jìn)而從宏觀上對各種電化學(xué)過程進(jìn)行唯像研究。電解過程中間產(chǎn)物和最終產(chǎn)物譜線信息的獲取，不僅可以從微觀上認(rèn)識電極表面過程，而且能夠從分子水平上揭示電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理。液相電化學(xué)(EC)一核磁共振(NMR)聯(lián)用技術(shù)中，電解可在NMR譜儀的樣品區(qū)域內(nèi)或附近進(jìn)行，從而可快速檢測電化學(xué)反應(yīng)過程中生成的中間產(chǎn)物和最終產(chǎn)物，已受

13、到很大關(guān)注。當(dāng)電解池位于NMR譜儀的樣品區(qū)域內(nèi)時，將導(dǎo)致磁場的均勻性降低。從而引起NMR譜的分辨率和靈敏度下降，極大地局限了EC-NMR聯(lián)用技術(shù)的應(yīng)用。電化學(xué)應(yīng)用(yngyng)實(shí)例共二十頁 液相電化學(xué)一核磁共振聯(lián)用技術(shù)及其應(yīng)用國內(nèi)外學(xué)者利用液相EC-NMR聯(lián)用技術(shù)，從分子水平上揭示電化學(xué)反庇機(jī)理做了大量的實(shí)驗，在理論探索和方法應(yīng)用七都有很多良好的嘗試。雖然電解池電極置于NMR譜儀樣品區(qū)域內(nèi)會造成靜磁場的均勻性降低，電解電流也會使靜磁場和射頻場均勻性降低，從而引起NMR譜的分辨率和靈敏度的下降。通過硬件沒備的設(shè)計改進(jìn)。外加補(bǔ)償線圈等辦法可以彌補(bǔ)磁場和射頻場的均勻性的降低。更為重要的是，高分辨N

14、MR技術(shù)中各種脈沖序列技術(shù)和數(shù)據(jù)處理方法的進(jìn)一步發(fā)展。如分子內(nèi)多量子相干、章動fnJ波、分子開J核效應(yīng)和分子問多量子相干等方法，以及脈沖梯度場技術(shù)和選擇激發(fā)技術(shù)的優(yōu)化，從不(cn b)均勻增寬的譜圖中能更好恢復(fù)出化學(xué)位移等信息，充分發(fā)揮NMR技術(shù)分辨物質(zhì)的能力，這使得在與電化學(xué)聯(lián)用研究中具有非常大的吸引力，并將得到更廣泛的應(yīng)用。電化學(xué)應(yīng)用(yngyng)實(shí)例共二十頁 目前RTILS 已被應(yīng)用于電化學(xué)研究中的溶劑和支持電解質(zhì)、有機(jī)合成中取代傳統(tǒng)(chuntng)揮發(fā)性的有機(jī)溶劑、選擇性催化過程的介質(zhì)和萃取過程的溶劑等許多領(lǐng)域。 有關(guān)RTILS 電化學(xué)的研究已經(jīng)有許多報道。另外，環(huán)境友好的性質(zhì)使R

15、TILS 成為如兩相有機(jī)合成、異相催化、萃取或液-液分離過程等許多化學(xué)過程的良好介質(zhì)和兩相體系的理想組成部分。 因此，對于水、有機(jī)溶劑和RTILS 界面過程的化學(xué)熱力學(xué)和動力學(xué)研究具有重要的意義.應(yīng)用掃描電化學(xué)顯微鏡研究電子在室溫離子液體與1，2-二氯乙烷混合溶液(rngy)/水相界面上的轉(zhuǎn)移反應(yīng)共二十頁 近年來，生物電化學(xué)系統(tǒng)(Bioelectrochemical System，BES)以電生物學(xué)、生物化學(xué)以及電化學(xué)等為基礎(chǔ)，憑借其能源節(jié)約和環(huán)境友好等特性，逐漸成為廢水處理與新能源開發(fā)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。研究表明，BES技術(shù)可應(yīng)用于有機(jī)廢水處理、垃圾滲濾液產(chǎn)電、固體廢棄物減量化等諸多方面。典型的

16、BES由陰極室和陽極室兩部分構(gòu)成，中間由隔膜分離。生長在陽極的微生物通過自身的新陳代謝作用氧化有機(jī)物，同時釋放出質(zhì)子和電子還原陰極底物M J因為氧氣廣泛易得并且具有較高的氧化還原電位，通常陰極以氣態(tài)O，或溶解氧作為電子受體以氣態(tài)0：直接作為電子受體可以構(gòu)建空氣(kngq)陰極BES，該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、功率密度大等優(yōu)點(diǎn)，但需要以昂貴的金屬鉑作為陰極催化劑，成本較高；以DO作為電子受體則需要機(jī)械曝氣，電能消耗量大。應(yīng)用一種無膜生物電化學(xué)系統(tǒng)還原冶鉍廢水(fishu)中Cu()的研究共二十頁 以重金屬離子作陰極電子受體的研究正引起越來越多的關(guān)注，但目前只有Fe(I)、Cr(VI)和in(VII)等

17、少數(shù)幾種重金屬可以被還原，且其產(chǎn)物Fe2+、Cr20，和MnO：缺乏利用價值，沉積在電極表面的固態(tài)金屬氧化物還會導(dǎo)致BES系統(tǒng)內(nèi)阻升高，降低運(yùn)行效率(xio l)剖Cu2+Cu的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢為0345V(相對于標(biāo)準(zhǔn)氫電極)歸J，其還原產(chǎn)物金屬銅具有較好的導(dǎo)電性，對系統(tǒng)內(nèi)阻影響小，且回收單質(zhì)產(chǎn)物可利用價值高因此，可將Cu()作為BES陰極電子受體，通過生物電化學(xué)作用將其從廢水中還原并回收。在反應(yīng)器構(gòu)型上，現(xiàn)有BES多采用價格昂貴的質(zhì)子膜、陰陽離子交換膜和雙極膜等分離材料，長期運(yùn)行條件下存在離子交換容量飽和、膜表面腐蝕等問題，降低了污水處理效果并增加了運(yùn)營成本在反應(yīng)器規(guī)模上，多數(shù)BES仍停留在實(shí)驗

18、室研究水平，其體積為幾十至幾百毫升不等(不超過1OL)。應(yīng)用一種(y zhn)無膜生物電化學(xué)系統(tǒng)還原冶鉍廢水中Cu()的研究共二十頁 結(jié)論：(1)將一種放大的MF-BES應(yīng)用于實(shí)際鉍冶煉廢水中的cu()處理，該系統(tǒng)的三相分離器能夠有效分離陰、陽極液體，控制DO擴(kuò)散和物質(zhì)傳遞反應(yīng)進(jìn)行120h后的總銅去除率大于99，效果顯著；(2)MF-BES系統(tǒng)中總銅量的對數(shù)值與時間變化呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系(R2=099，屬于一級動力學(xué)反應(yīng))；(3)確定預(yù)處理冶鉍含銅廢水的pH調(diào)控區(qū)間為247-327在此條件下，廢水中Fe的去除率可達(dá)到(9960004)，而Cu2+的損失率僅為(931006)；(4)對比研究表明(biomng)，放大MFBES總銅去除速率可達(dá)072mgh，優(yōu)于同規(guī)模的AEMBES(057mgh)；(5)MFBES中，C(II)以單質(zhì)Cu、Cu：O和CuCl多面晶體形式還原沉積在陰極板表面.應(yīng)用(yngyng)一種無膜生物電化學(xué)系統(tǒng)還原冶鉍廢水中Cu()的研究共二十頁Conclusion2nd priority initiatives12345Evaluate whether offer DT