Способ трошина для определения скорости электропереноса ионов в концентрированном растворе электролита

 

Изобретение относится к физике, физической химии и электрохимии и может быть использовано при изучении механизма движения иона в постоянном электрическом поле во всех агрегатных состояниях, т.к. возникновение физических эффектов, приводящих к движению всей среды, содержащей ионы, обусловлено движением ионов под действием постоянного электрического поля. В практике полученная зависимость движения ионов и среды может быть использована во всех электрохимических производствах, в частности при выборе оптимальных режимов и управления электрохимическим производством. Целью изобретения является увеличение информативности способа путем увеличения точности определения скорости движения иона. Указанная цель достигается тем, что пропускают электрический ток через приведенные в контакт растворы, измеряют скорость движения ионной границы - V<SB POS="POST">E</SB>, удерживают ионную границу на конце трубки с дисперсным наполнителем приложенным внешним давлением, измеряют скорость течения раствора в трубке, свободной от дисперсного наполнителя. Новым является то, дополнительно измеряют скорость перемещения концентрационной границы и скорость течения раствора в трубке, свободной от дисперсного наполнителя при прохождении ионной границы через сечение трубки, по обе стороны от которого гидродинамические сопротивления протеканию растворов равны, определяют скорость вязкостного увлечения раствора ионами, а искомую величину находят из формулы V<SP POS="POST">I</SP> = V<SB POS="POST">е</SB>±V @ <SB POS="POST">I</SB>±V @ <SB POS="POST">V</SB>±V<SB POS="POST">N</SB><SP POS="POST">+</SP>≠<SB POS="POST">N</SB><SP POS="POST">-</SP>, причем значение скорости вязкостного течения продолжительное, когда направление электрического тока совпадает с направлением движения тех ионов, которых в растворе больше и наоборот. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕ CKPIX

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 N 27/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ!

0с о

Ql

ЬЭ

О (21) 4464065/31-25 (22) 01.08.88 (46) 23,07.91. Бюл. М 27 (71) Физико-технический институт им.А, Ф,Иоффе (72) В.П.Трошин (53) 543.25(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1257497, кл. G 01 N 27/26, 1986.

Авторское свидетельство СССР

М 1264057, кл. G 01 N 27/26, 1986. (54) СПОСОБ ТРОШИНА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ ЭЛЕКТРОПЕРЕНОСА

ИОНОВ В КОНЦЕНТРИРОВАННОМ РАСТВОРЕ ЭЛЕКТРОЛИТА (57) Изобретение относится к физике, физической химии и электрохимии и может быть использовано при изучении механизма движения иона в постоянном электрическом поле во всех агрегатных состояниях, т.к. возникновение физических эффектов, приводящих к движению всей среды, содержащей ионы, обусловлено движением ионов под действием постоянного электрического поля, В практике полученная зависимость движения ионов и среды может быть-использована во всех электрохимических производствах, в частности при выборе оптимальных режимов и управления электрохимическим производством. Целью

Изобретение относится к физике, физической химии и электрохимии и может быть использовано при изучении механизма движения иона в постоянном электрическом поле во всех агрегатных состояниях, т.к. возникновение физических эффектов, приводящих к движению всей среды, содержащей ионы, обусловле„„!Ж„„1665291 А1 изобретения является увеличение информативности способа путем увеличения точности определения скорости движения иона.

Указанная цель достигается тем, что пропускают электрический ток через приведенные в контакт растворы, измеряют скорость движения ионной границы ЧЕ, удерживают ионную границу на конце трубки с дисперсным наполнителем приложенным внешним давлением, измеряют скорость течения раствора в трубке, свободной от дисперсного наполнителя. Новым является то. что с целью увеличения информативности способа путем увеличения точности измерений скорости иона дополнительно измеряют скорость перемещения концентрационной границы и скорость течения раствора в трубке, свободной от дисперсного наполнителя при прохождении ионной границы через сечение трубки, по обе стороны от которого гидродинамические сопротивления протеканию растворов равны, определяют скорость вязкостного увлечения раствора ионами, а искомую величину находят из формулы Vi=К+VA +Vhv ЧрП,причем значение скорости вязкостного течения продолжительное, когда направление электрического тока совпадает с направлением движения тех ионов, которых в растворе больше и наоборот. 1 ил. но движением ионов под действием постоянного электрического поля. В практике полученная зависимость движения ионов и среды может быть использована во всех электрохимических производствах, в частности при выборе оптимальных режимов и управления электрохимическим производством.

1665291

Ц елью изобретения является увеличение информативности способа путем увеличения точности определения скорости д ижения иона.

На чертеже приведена схема устройст- 5 в для его осуществления.

Устройство представляет собой образную стеклянную трубку и содержит к тодный объем 1, соединенный со вспомоrтельным объемом 2,,часть трубки с дис- 10 персным наполнителем 3, заполненную кварцевым песком крупностью 20 мкм, ч сть трубки без. заполнителя в виде анодого измерительного капилляра 4, термо-. с атируемую рубашку 5. Для измерения 15 скорости движения раствора в измерительном капилляре и наблюдения за скоростью вижения ионной и концентрационной граицы используются микроскопы 6 и секуномеры. 20

При определении знака скоростей дви еиия рвствсрв Vg,Vтту,Vл+ид следут придерживаться следующего правила. вправление постоянного электрического ока связано с направлением движения катионов и, следовательно, с направением движения катионной границы. оэтому, если направление скоростей вижения раствора совпадает с направением постоянного электрического тока

g,V py,V + заимеют положительное энаение.

В соответствии с этим, если направление движения концентрационнной границы овпадает с направлением тока, Ч д имет положительное значение и подвижность катионов больше, чем подвижность анио1 нов. Направление скорости движения расвора V дч измеряется в эксперименте при 40 данном направлении электрического тока. :овпадение этих направлений свидетельСтвует о положительном значении VÄ .

Направление вязкостного движения раствора Чф, д содержащего несимметрич- 45 ные по заряду ионы совпадает с направлением движения ионов, которые в растворе больше. Следовательно, если раствор содержит катионы с меньшим зарядом чем анионы,то по количеству катио- 50 нов больше и раствор перемещается по

Направлению электрического тока. Это правило подтверждается и экспериментально. Общая схема эксперимента включает приведение в контакт двух разных растворов электролитов LICI и СОС4, причем раствор СОС12 состоит иэ приведенных в контакт растворбв концентрациями . 7 н. и 1 н., что дает кроме градиента концентрации растворов CoClz еще и получить разную цветную окраску этих растворов.

При пропускании электрического тока образовывается катионная граница между катионами лития, имеющими большую подвижность, чем катионы кобальта. При продавливании растворов вначале в песчаный заполнитель попадают растворы СоО2 концентрации 1н. и 7Н, что позволяет при выключенном давлении воздуха определить скорость концентрационной границы раствора Ч д, 8 общем случае, когда-величина подвижностей ионов неизвестна, можно по направлению движения концентрационной границы и направлению электрического тока определить, какой сорт ионов имеет большую подвижность.

Затем при включении давления воздуха и пропускании электрического тока растворы в песчаном заполнителе располагают следующим образом. Катионная граница между растворами LICI — CoClz находится на конце песчаного столбика, à весь песчаный столбик заполняют раствором

CoCIz С=. 7н. Такое расположение раствора при выключенном давлении воздуха позволяет определить скорость катионной границы VE.

Затем снова включают давление воздуха и опускают катионную границу до сечения, при котором гидродинамические сопротивления по обе стороны от границы равны. При выключенном давлении воздуха измеряют скорость течения раствора в трубке, свободной от песчаного заполнителя Ч Ду, С помощью электрического тока и воздушного давления, ïî-разному влияющими на направление движения катионной границы, границу между LICI С7н. и CoClz С = 7н. устанавливают неподвижной на верхний край песчаного столбика. И тогда при токе и без него при одном и том же давлении воздуха определяют в трубке, свободной от песчаного заполнителя, скорость вязкостного увлечения раствора CoCI -Ч п.

Пример. Для образования катионной границы и измерения ее скорости приводят в контакт два разных раствора электролитов, образующих между собой видимую границу, в данном случае 7 н. раствор LICI и 7 н. раствор CoClz. По направлению электрического тока — движение катионов — образуется катионная граница между более быстрыми катионами лития и катионами кобальта, Измерение истинных GKopoc76A дВижения ионОВ Че по скорости движения катионной границы на конце дисперсного наполнителя имеет эна166529 I кобальта как под действием электрического поля, так и в составе всего раствора СоС!2 равна:

Чс,о+ = ЧЕЧд(Чдч-Ч, Ъ =

- (1,Э 10 "— 0,00 10 +(О,Э ° 103— — 0,31 10 )=0,9310 смlc .

Очевидно, что полученные для катионов значения скоростей движения раствора

СоО2 можно использовать и для анионов, только с обратным знаком. чение 1,3 .10 см/с при электрическом токе 20 mA.

При образовании и измерении скорости концентрационной границы используется цветной электролит СоС12 разной концент- 5 рации 1н. — 7н. Изменение концентрации данного раствора электролита приводит к значительному изменению окраски раствора, что позволяет наблюдать за концентрационной границей. Движение 10 концентрационной границы в случае растворов CoCI Чд(происходит против направления электрического тока со скоростью 0,36 10 з см/с при электрическом токе, равном 20 mA, 15

Для определения скорости раствора

CoClz — V дч, обусловленной объемными градиентами в растворе, измеряют скорость раствора при прохождении ионной границы через сечение трубки с дисперсным наполнителем, по обе стороны от которого гидродинамические сопротивления равны. В этом случае скорости растворов такие же, как и без дисперсного наполнителя, и поэтому эта измеряемая скорость не зависит от величины гидродинамического сопротивления, Расстояние от верхнего конца песчаного столбика до этого сечения получается равным 6 см, а скорость 30 раствора CoCIz, измеренная в трубке без песчаного заполнителя, при прохождении катионной границей этого сечения получается равной 0,3 10 см/с.

Определение скорости вязкостного ув- 35 лечения раствора ионами V „+ псостоит из подбора внешнего давления, при котором ионная граница удерживается неподвижной. При этом определяется скорость течения раствора в трубке без песчаного 0 заполнителя 4. При токе 20 mA скорость вязкостного увлечения раствора CoClz ионами составляет 0,31 10 .

Тогда общая скорость движения ионов

С помощью приведенной формулы получают информацию о скоростях движения иона в различных случаях в зависимости от направления постоянного электрического тока и выбирают оптимальный вариант.

Также получают информацию о скоростях движения иона как под действием тока, так и в составе среды, содержащей эти ионы, что важно при изучении механизма движения ионов, Таким образом, в настоящее время управляют процессами движения ионов.

Формула изобретения

Способ для определения скорости электропереноса ионов в концентрированном растворе электролита, включающий пропускание постоянного электрического тока через приведение в контакт растворов измерение скорости движения ионной границы, удержание ионной границы на конце трубки с дисперсным наполнителем, приложенным внешним давлением, измерение скорости течения раствора в трубке, свободной от дисперсного наполнителя, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью увеличения информативности способа путем увеличения точности измерений скорости иона, дополнительно измеряют скорость перемещения концентрационной границы и скорость течения раствора в трубке, свободной от дисперсного наполнителя при прохождении ионной границы через сечение трубки, по обе стороны от которого гидродинамические сопротивления протеканию растворов равны, определяют скорость вяэкостного увлечения раствора ионами в растворах электролитов, содержащих несимметричные.по заряду ионы. а скорость движения иона определяют по формуле

V(= ЧE+ЧQ(-%/Qу — × ц, где Vp — скорость движения иона только под действием постоянного электрического тока, см/с:

Ч дь . — скорость концентрационной границы растворов электролитов, обусловленная зарядовым градиентом в растворе электролита, см/с;

Ч дч — скорость движения раствора, обусловленная объемным градиентом в растворе электролита, см/с;

Ч „+ г-(-скорость вязкостного увлечения раствора ионами в сторону движения тех ионов, которых в растворе больше, см/с.

1665291

Составитель А, Щитов

Редактор Е. Полионова Техред M.Moðãeíòàë Корректор М, Кучерявая

Заказ 2388 Тираж 400 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101