SPE夹心电极电解性能的研究

2010-01-09张亚斋张东红张星辰

河北民族师范学院学报 2010年2期

关键词：夹心电流效率电解槽

张亚斋，张东红，张星辰

（1.承德民族师专化学系,河北承德 067000 2.石家庄学院化工学院,河北石家庄 050035)

SPE夹心电极电解性能的研究

张亚斋1，张东红2，张星辰2

（1.承德民族师专化学系,河北承德 067000 2.石家庄学院化工学院,河北石家庄 050035)

新型SPE夹心电极比普通SPE电极制备工艺简单、易操作、机械强度高、成本低，解决了金属粉易脱落问题，延长使用寿命；为绿色电化学走出实验室实现工业化提供了一种可行性方法，本文就它的电解性能进行了研究证明了新型SPE夹心电极的电解性能优于传统的电解方式。

SPE夹心电极；电解性能；绿色化学

1 实验基本原理

SPE膜既是膜又能起到代替传统电解法中的电解质的作用，电解过程中膜起到了传输正电荷粒子的作用，将电荷直接给到电极，电极反应就发生在金属、SPE膜和有机相界面及其附近，电解液只提供反应物和容纳产物，电流并不流经电解质溶液，因此，电解反应不受电解质溶液的导电性能的影响。本文由阴阳电极版经过洁净度处理之后通过一定的方式将均相阳离子交换膜复合在一起组成新型的SPE电极，本实验初步测试一下此电极的电解性能。

2 实验仪器与药品一览表

仪器与药品规格厂家DSA阳极板 12*20 苏州市铂瑞工业材料科技有限公司高纯铅板高纯＞99.9% 不详氯化钠分析纯天津市佳兴化工玻璃仪器工贸有限公司自制电解槽隔膜式自制直流稳压电源 WYJ-15型中华人民共和国成都元件厂均相阳离子交换膜均相浙江千秋环保水处理有限公司

3 实验内容

3.1 电解蒸馏水

在新型SPE夹心电极电解槽中，恒电流电解蒸馏水，槽电压3.5V，随时间不变化。在普通电解槽中，恒电流电解蒸馏水，开始槽电压9.1V，为了保持电流不变，不断加入氯化钠，同时随氯化钠的加入，导电性增强，槽电压逐渐降低，当加入6次氯化钠（6g）时，槽电压与新型SPE夹心电极电解槽的槽电压基本相同，结果如表1所示。

表1 氯化钠加入次数对普通电解槽电解蒸馏水槽电压的影响

图1

在新型SPE夹心电极电解槽中，恒电压电解蒸馏水，电解电流1.09A，随时间不变化。在普通电解槽中，恒电压电解蒸馏水，开始电解电流0.10A，随着不断加入氯化钠，电解电流升高，当加入6次氯化钠（6g）时，电解电流与新型SPE夹心电极电解槽的电解电流基本相同，结果如表2所示。

表2 氯化钠加入次数对普通电解槽电解蒸馏水电流的影响

图2

以上结果表明在新型SPE夹心电极电解槽中恒电流、恒电压电解蒸馏水时，虽然不加电解质，仍能正常电解，且电压、电流保持不变。普通电解法，电解电流、电压受电解质溶液浓度和反应物浓度的影响，只有加入大量电解质（6g氯化钠）才和新型SPE夹心电极电解槽的电解电流电压相当。

3.2 电解氯化钠溶液

图3 电解氯化钠溶液电流效率随电解时间的变化

由图3知：比较舒缓的曲线C为新型SPE夹心电极的电流效率曲线，陡峭的曲线B为普通电极的电流效率曲线；在60min以前普通电流效率大于SPE夹心电极的电流效率，随着电解的进行溶液中氯化钠浓度减小，普通电解法电流效率下降较快，SPE夹心电极电解法电流效率下降较慢，60min以后后者的电流效率超过前者。SPE夹心电极的电流效率缓慢下降的原因是由于支持电解质硫酸扩散到溶液中造成的，经检测溶液中含有少量的硫酸根，但与普通电极相比仍有明显优势，若在导电胶中用不扩散电解质，完全可以克服电流效率下降问题。

3.3 SPE夹心电极电解葡萄糖

在室温条件下，分别选取0.3mol/L的葡萄糖溶液两份，一份置于普通的隔膜电解槽中（非SPE夹心电极）的阴极室，另加氢氧化钠调节PH=10，1mol/L的硫酸钠做支持电解质，另一份至于自制的SPE夹心电极的隔膜电解槽中，另加氢氧化钠调节PH=10，都选用铅板电极做阴极版DSA阳极作阳极板，同时电解得到：非SPE夹心电极电解的葡萄糖转化率仅有24.6%，SPE夹心电极电解的葡萄糖转化率超过50%，转化率和电流效率提高了一倍。见表3：