環境電化學技術主要有哪些

1. 電化學有哪些應用領域

電化學的應用領域：
1、電解工業，其中的氯鹼工業是僅次於合成氨和硫酸的無機物基礎工業、耐綸66的中間單體己二腈是通過電解合成的；鋁、鈉等輕金屬的冶煉，銅、鋅等的精煉也都用的是電解法；

2、機械工業要用電鍍、電拋光、電泳塗漆等來完成部件的表面精整；
3、環境保護可用電滲析的方法除去氰離子、鉻離子等污染物；
4、化學電源；
5、金屬的防腐蝕問題，大部分金屬腐蝕是電化學腐蝕問題；
6、許多生命現象如肌肉運動、神經的信息傳遞都涉及到電化學機理；
7、應用電化學原理發展起來的各種電化學分析法已成為實驗室和工業監控的不可缺少的手段。
電化學（electrochemistry）作為化學的分支之一，是研究兩類導體（電子導體，如金屬或半導體，以及離子導體，如電解質溶液）形成的接界面上所發生的帶電及電子轉移變化的科學。傳統觀念認為電化學主要研究電能和化學能之間的相互轉換，如電解和原電池。但電化學並不局限於電能出現的化學反應，也包含其它物理化學過程，如金屬的電化學腐蝕，以及電解質溶液中的金屬置換反應。
利用電化學手段分離溶液中的金屬離子、有機分子的方法，共分四類：

1、控制電位的電解分離法
當溶液中存在兩種或兩種以上的金屬離子時，如果它們的還原電位相近，□例如Cu□（標准電極電位□□=+0.345伏）和Bi□(□□=0.2伏)，則在電解時都會還原析出，達不到分離的目的。圖1兩種金屬離子A和B的分解電位表示，如果控制陰極電位為□，則金屬離子A可產生強度為□的電流，即可被還原；而金屬離子B的電流強度極小，即幾乎不能被還原，這樣即可達到分離目的，並分別測定A和B。在電解過程中，陰極電位□□□是在不斷變化的，□□=□式中□□為標准電極電位；□□為氣體常數；□為熱力學溫度；□為電極過程電子轉移數；□為法拉第常數；□為離子活度；□□為陰極超電壓。電解時，離子濃度不斷降低，□□的負值不斷增加，以致B也被電解出來。為了控制陰極電位，要用圖2控制電位的線路的線路隨時調整外加電壓。，e□是鉑絲對電極，e□是參比電極(飽和甘汞電極)。選定的e□的電位(相對於e□)可從電位計V讀出，電解電流從毫安計A讀出，在電解過程中不斷調整電阻□以保持陰極電位不變。
至於選擇什麼電位要看實驗條件，例如在分別測定Cu□和Bi□時，由於兩者電位太相近，需要在溶液中加入酒石酸，調節pH=5.8～6.0，Bi□與酒石酸生成的絡合物比Cu□的穩定得多，使兩者的分解電壓相差得大一些，然後再加入適量的肼，以加速Cu□的還原。在這種條件下，控制陰極電位為－0.30伏，銅先電解出來，稱出陰極的增重後，調節pH為4.5～5.5，控制陰極電位為－0.40伏，可將鉍全部電解出來。如果溶液中還有Pb□，可將電位控制在－0.50伏，進行電解。應用此法時，後被電解的離子的濃度不能超過先被電解的離子的濃度。

2、汞陰極電解分離法
H□在汞陰極上被還原時，有很大的超電壓，所以在酸性溶液中可以分離掉一些容易被還原的金屬離子，使一些重金屬（如銅、鉛、鎘、鋅）沉積在汞陰極上，形成汞齊，同時保留少量不容易被還原的離子，如鹼金屬、鹼土金屬、鋁、鐵、鎳、鉻、鈦、釩、鎢、硅等。

3、內電解分離法
在酸性溶液中，利用金屬氧化－還原電位的不同，可以組成一個內電解池，即不需要外加電壓就可以進行電解。例如要從大量鉛中分離微量銅，在硫酸溶液中Cu□比Pb□先還原，因此可將鉛板作為一個電極，與鉑電極相連，組成一個內電解池，它產生一個自發的電動勢，來源於Pb的氧化和Cu□的還原。這個電動勢使反應能夠進行，直到電流趨近於零時，內電解池就不再作用了。內電解可以分離出微量的容易還原的金屬離子，缺點是電解進行緩慢，因此應用不廣。

4、電滲析法
液體中的離子或荷電質點能在電場的影響下遷移。由於離子的性質不同，遷移的速率也不同，正負電荷移動的方向也不同。當在電池的兩極加上一個直流電壓時，可以把一些有機物的混合物分離。如臨床實驗中常用此法研究蛋白質，將試樣放在一個載器上，外加電場後，荷電質點沿著載器向電荷相反的電極遷移，因它們移動的速率不同而分離，一般能把血清蛋白分成五部分。改進實驗技術可使濃縮斑點的寬度達到25微米左右，然後進行電滲析，可將血清蛋白分成二十個很清晰的部分。

2. 有哪些電化學技術其基本原理是什麼

電鍍
電泳
原電池
等

3. 幾種電化學處理廢水的技術

原理微電解技術是目前處理高濃度有機污水的一種理想工藝，稱內電解法。它是在不通電的情況下，利用填充在污水中的微電解材料自身產生的電位差對污水進行電解處理，以達到降解有機污染物的目的。鐵炭微電解設備中的廢鐵屑填料的主要成分是鐵和炭，當將鐵屑和炭顆粒浸沒在酸性污水中時，由於鐵和炭之間的電極電位差，污水中會形成無數個微原電池。其中電位低的鐵成為陽極，電位高的炭成為陰極，在酸性充氧條件下發生電化學反應，其反應過程如下：陽極(Fe):Fe-2e—Fe2+，E0(Fe2+/Fe)二-0.44V;陰極（C):2H++2e—>H2,E0(H+/H2)=0.00Vo原電池反應產生的新生態氫能與污水中許多組分發生氧化還原反應，使有機物斷鏈，有機官能團發生變化，使有機污水的可生化性有一定的提高，同時Fe(OH)2及Fe(OH)3還具有絮凝和吸附作用，從而達到去除污水中污染物的目的。經過鐵炭微電解預處理後污水的酸188度大大降低，減少了中和劑的使用量。2)系統基本組成鐵碳微電解系統由鐵碳微電解池、配水系統、鼓風系統和加葯系統等組成。

4. 電化學專業學什麼專業課程

1、無機化學

元素化學、無機合成化學、無機高分子化學、無機固體化學、配位化學（即絡合物化學）、同位素化學、生物無機化學、金屬有機化學、金屬酶化學等。

2、有機化學

普通有機化學、有機合成化學、金屬和非金屬有機化學、物理有機化學、生物有機化學、有機分析化學。

3、物理化學

結構化學、熱化學、化學熱力學、化學動力學、電化學、溶液理論、界面化學、膠體化學、量子化學、催化作用及其理論等。

4、分析化學

化學分析、儀器和新技術分析。包括性能測定、監控、各種光譜和光化學分析、各種電化學分析方法、質譜分析法、各種電鏡、成像和形貌分析方法，在線分析、活性分析、實時分析等，各種物理化學性能和生理活性的檢測方法，萃取、離子交換、色譜、質譜等分離方法，分離分析聯用、合成分離分析三聯用等。

5、高分子化學

天然高分子化學、高分子合成化學、高分子物理化學、高聚物應用、高分子物理。

6、核化學

放射性元素化學、放射分析化學、輻射化學、同位素化學、核化學。

7、生物化學

一般生物化學、酶類、微生物化學、植物化學、免疫化學、發酵和生物工程、食品化學、煤化學等。

其它與化學有關的邊緣學科還有：地球化學、海洋化學、大氣化學、環境化學、宇宙化學、星際化學等。

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學科應用

在物理化學的眾多分支中，電化學是唯一以大工業為基礎的學科。它的應用分為以下幾個方面：

1、電解工業，其中的氯鹼工業是僅次於合成氨和硫酸的無機物基礎工業、耐綸66的中間單體己二腈是通過電解合成的；鋁、鈉等輕金屬的冶煉，銅、鋅等的精煉也都用的是電解法；

2、機械工業要用電鍍、電拋光、電泳塗漆等來完成部件的表面精整；

3、環境保護可用電滲析的方法除去氰離子、鉻離子等污染物；

4、化學電源；

5、金屬的防腐蝕問題，大部分金屬腐蝕是電化學腐蝕問題；

6、許多生命現象如肌肉運動、神經的信息傳遞都涉及到電化學機理；

7、應用電化學原理發展起來的各種電化學分析法已成為實驗室和工業監控的不可缺少的手段。

5. 電化學分析法的主要方法

電導法
是用電導儀直接測量電解質溶液的電導率的方法。

電化學分析法電位滴定法
是在用標准溶液滴定待測離子過程中，用指示電極的電位變化指示滴定終點的到達，是把電位測定與滴定分析互相結合起來的一種測試方法。

電化學分析法電解分析法
是將直流電壓施加於電解池的兩個電極上，根據電極增加的質量計算被測物的含量。

電化學分析法伏安法
根據電解過程中的電流電壓曲線（伏安曲線）來進行分析的方法。

電化學分析法溶出伏安法
將恆電位電解富集法與伏安法結合的一種極譜分析方法。它首先將欲測物質在適當電位下進行電解並富集在固定表面積的特殊電極上，然後反向改變電位，讓富集在電極上的物質重新溶出，同時記錄電流電壓曲線。根據溶出峰電流的大小進行定量分析。

電化學分析法電位溶出分析法
在恆電位下將被測物質電解富集在工作電極上，然後斷開恆電位電路，由電解液中的氧化劑將被富集的物質溶解出來，同時記錄溶出時的電位時間曲線，根據曲線上溶出階的長度進行定量，這種方法縮寫為P．S．A．。
電位溶出分析法與溶出伏安法之間主要區別在於前者在溶出時沒有電流流過工作電極，而後者具有背景電流，在某些情況下可能淹沒溶出峰。

6. 談談對電化學技術的理解

電化學是研究電和化學反應相互關系的科學，而電化學技術就是基於電化學基本原理解決實際問題的一種技術。

從能量轉換的角度出發，如果將化學反應釋放的能量轉換為電能並輸出，形成電池，這就是化學電源技術基本工作原理；如果將電能轉換成化學能，引發化學反應，形成電解池，這就是電解技術的基本工作原理。

電化學技術應用在水處理領域，主要是基於電解原理的電解技術。電化學水處理技術相關的元件、設備主要是電極、電解槽和電源，這三部分是電化學水處理技術最核心的內容。

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在1663年，德國物理學家 Otto von Guericke 創造了第一個發電機，通過在機器中的摩擦而產生靜電。這個發電機將一個巨大的硫球放入玻璃球中，並固定在一棵軸上製成的。通過搖動曲軸來轉動球體，當一個襯墊與轉動的球發生摩擦的時候就會產生靜電火花。 這個球體可以拆卸並可以用作電學試驗的來源。

在17世紀中葉，法國化學家 Charles François de Cisternay Fay 發現了兩種不同的靜電，即同種電荷相互排斥而不同種電荷相互吸引。

Du Fay 發布說電由兩種不同液體組成："vitreous" (拉丁語」玻璃「)，或者正電；以及"resinous", 或者負電。這便是電的雙液體理論，這個理論被17世紀晚期Benjamin Franklin 的單液體理論所否定。

1781年，查爾斯.奧古斯丁庫侖(Charles-Augustin de Coulomb) 在試圖研究由英國科學家Joseph Priestley 提出的電荷相斥法則的過程中發展了靜電相吸的法則。

1791年伽伐尼發表了金屬能使蛙腿肌肉抽縮的「動物電」現象，一般認為這是電化學的起源。1799年伏打在伽伐尼工作的基礎上發明了用不同的金屬片夾濕紙組成的「電堆」，即現今所謂「伏打堆」。

這是化學電源的雛型。在直流電機發明以前，各種化學電源是唯一能提供恆穩電流的電源。1834年法拉第電解定律的發現為電化學奠定了定量基礎。

19世紀下半葉，赫爾姆霍茲和吉布斯的工作，賦於電池的「起電力」(今稱「電動勢」)以明確的熱力學含義；1889年能斯特用熱力學導出了參與電極反應的物質濃度與電極電勢的關系，即著名的能斯脫公式；1923年德拜和休克爾提出了人們普遍接受的強電解質稀溶液靜電理論，大大促進了電化學在理論探討和實驗方法方面的發展。

20世紀40年代以後，電化學暫態技術的應用和發展、電化學方法與光學和表面技術的聯用，使人們可以研究快速和復雜的電極反應，可提供電極界面上分子的信息。電化學一直是物理化學中比較活躍的分支學科，它的發展與固體物理、催化、生命科學等學科的發展相互促進、相互滲透。

在物理化學的眾多分支中，電化學是唯一以大工業為基礎的學科。它的應用主要有：電解工業，其中的氯鹼工業是僅次於合成氨和硫酸的無機物基礎工業；鋁、鈉等輕金屬的冶煉，銅、鋅等的精煉也都用的是電解法；機械工業使用電鍍、電拋光、電泳塗漆等來完成部件的表面精整。

環境保護可用電滲析的方法除去氰離子、鉻離子等污染物；化學電源；金屬的防腐蝕問題，大部分金屬腐蝕是電化學腐蝕問題；許多生命現象如肌肉運動、神經的信息傳遞都涉及到電化學機理。應用電化學原理發展起來的各種電化學分析法已成為實驗室和工業監控的不可缺少的手段。

7. 常用的電化學保護法有哪4種

原電池原理
犧牲陽極保護法
犧牲陽極保護法是用電極電勢比被保護金屬更低的金屬或合金做陽極，固定在被保護金屬上，形成腐蝕電池，被保護金屬作為陰極而得到保護。
犧牲陽極一般常用的材料有鋁、鋅及其合金。此法常用於保護海輪外殼，海水中的各種金屬設備、構件和防止巨型設備（如貯油罐）以及石油管路的腐蝕。

電解池原理
外加電流法
將被保護金屬與另一附加電極作為電解池的兩個極，使被保護的金屬作為陰極，在外加直流電的作用下使陰極得到保護。此法主要用於防止土壤、海水及河水中金屬設備的腐蝕。

金屬不活潑性質
根據不同的湧入選用不同的金屬或非金屬製成合金，防止腐蝕，如不銹鋼

金屬鍍膜原理
採用噴油漆，塗油脂，電鍍，噴鍍或表面鈍化等方法是金屬與介質隔離，以防腐蝕

8. 電化學研究內容和原理

原理就是氧化還原反應，得失電子，當電子定向移動就可以產生電流

電化學是研究電和化學反應相互關系的科學。電和化學反應相互作用可通過電池來完成，也可利用高壓靜電放電來實現（如氧通過無聲放電管轉變為臭氧），二者統稱電化學，後者為電化學的一個分支，稱放電化學。由於放電化學有了專門的名稱，因而，電化學往往專門指「電池的科學「

電化學是研究兩類導體形成的帶電界面現象及其上所發生的變化的科學。如今已形成了合成電化學、量子電化學、半導體電化學、有機導體電化學、光譜電化學、生物電化學等多個分支。電化學在化工、冶金、機械、電子、航空、航天、輕工、儀表、醫學、材料、能源、金屬腐蝕與防護、環境科學等科技領域獲得了廣泛的應用。當前世界上十分關注的研究課題, 如能源、材料、環境保護、生命科學等等都與電化學以各種各樣的方式關聯在一起。

電化學（Electrochemistry），電池由兩個電極和電極之間的電解質構成，因而電化學的研究內容應包括兩個方面：一是電解質的研原電池和電解池的比較究，即電解質學，其中包括電解質的導電性質、離子的傳輸性質、參與反應離子的平衡性質等，其中電解質溶液的物理化學研究常稱作電解質溶液理論；另一方面是電極的研究，即電極學，其中包括電極的平衡性質和通電後的極化性質，也就是電極和電解質界面上的電化學行為。電解質學和電極學的研究都會涉及到化學熱力學、化學動力學和物質結構。