水处理过程中化学絮凝的原理和应用
摘要：絮凝沉降(或浮上)进行固液分离的方法是目前水处理技术中重要的分离方法之一，采用水溶液高聚物为絮凝剂来处理工业废水、生活废水、工业给水、循环冷却水、民用水时，具有促进水质澄清，加快沉降污泥的过滤速度，减少泥渣数量和滤饼便于处置等优点[1]。本文介绍了采用絮凝剂絮凝的原理、絮凝剂的分类、在生产生活中的应用以及研究进展。
关键词：絮凝剂原理应用共聚物衍生物
一、化学絮凝原理
絮凝剂的化学絮凝原理是假设粒子以明确的化学结构凝集，并由于彼此的化学反应造成胶质粒子的不稳定状态。当发生凝结作用时，胶体粒子必失去稳定作用或发生电性中和，不稳定的胶体粒子再互相碰撞而形成较大的颗粒。当加入絮凝剂时，它会离子化，并与离子表面形成价键。为克服离子彼此间的排斥力，絮凝剂会由于搅拌及布朗运动而使得粒子间产生碰撞，当粒子逐渐接近时，氢键及范德华力促使粒子结成更大的颗粒。碰撞一旦开始，粒子便经由不同的物理化学作用而开始凝集，较大颗粒粒子从水中分离而沉降
[2]。
二、化学絮凝剂的简述
在絮凝过程中用到的助剂称为絮凝剂。絮凝剂有不少品种，其共通特点是能够将溶液中的悬浮微粒聚集联结形成粗大的絮状团粒或团块。化学絮凝剂简述如下。
1.无机絮凝剂
1.1无机絮凝剂的分类和性质[3]
无机絮凝剂按金属盐可分为铝盐系及铁盐系两大类。在传统的铝盐和铁盐的基础上发展合成出聚合硫酸铝、聚合硫酸铁等新型的水处理剂，它的出现不仅降低了处理成本，而且提高了功效。这类絮凝剂中存在多羟基络离子，以oh-为架桥形成多核络离子，从而变成了巨大的无机高分子化合物，无机聚合物絮凝剂之所以比其他无机絮凝剂能力高、絮凝效果好，其根本原因就在于它能提供大量的如上所述的络合离子，能够强烈吸附胶体微粒，通过粘附、架桥和交联作用，从而促使胶体凝聚。同时还发生物理化学变化，中和胶体微粒及悬浮物表面的电荷，降低了zeta电位，使胶体粒子由原来的相斥变成相吸，破坏了胶团的稳定性，促使胶体微粒相互碰撞，从而形成絮状混凝沉淀，而且沉淀的表面积可达(200～1000)m2/g，极具吸附能力。也就是说，聚合物既有吸附脱稳作用，又可发挥黏附、桥联以及卷扫絮凝作用。
1.2改性的单阳离子无机絮凝剂
除常用的聚铝、聚铁外，还有聚活性硅胶及其改性品，如聚硅铝(铁)、聚磷铝(铁)。改性的目的是引入某些高电荷离子以提高电荷的中和能力，引入羟基、磷酸根等以增加配位络合能力，从而改变絮凝效果，其可能的原因是[4]：某些阴离子或阳离子可以改变聚合物的形态结构及分布，或者是两种以上聚合物之间具有协同增效作用。
近年来国内相继研制出复合型无机絮凝剂和复合型无机高分子
絮凝剂[5]。聚硅酸絮凝剂(psaa)由于制备方法简便，原料来源广泛，成本低，对油田稠油采出水的处理具有更强的除油能力，故具有极大的开发价值及广泛的应用前景。聚硅酸硫酸铁(pfss)絮凝剂[6]，发现高度聚合的硅酸与金属离子一起可产生良好的混凝效果。将金属离子引到聚硅酸中，得到的混凝剂其平均分子质量高达2×105，有可能在水处理中部分取代有机合成高分子絮凝剂。聚磷氯化铁(ppfc)中po43-高价阴离子与fe3+有较强的亲和力，对fe3+
的水解溶液有较大的影响，能够参与fe3+的络合反应并能在铁原子之间架桥，形成多核络合物；对水中带负电的硅藻土胶体的电中和吸附架桥作用增强，同时由于po43-的参与使矾花的体积、密度增加，絮凝效果提高。聚磷氯化铝(ppac)也是基于磷酸根对聚合铝(pac)的强增聚作用，在聚合铝中引入适量的磷酸盐，通过磷酸根的增聚作用，使得ppac产生了新一类高电荷的带磷酸根的多核中间络合物。聚硅酸铁(psf)[7]它不仅能很好地处理低温低浊水，而且比硫酸铁的絮凝效果有明显的优越性，如用量少，投料范围宽，矾花形成时间短且形态粗大易于沉降，可缩短水样在处理系统中的停留时间等，因而提高了系统的处理能力，对处理水的ph值基本无影响。
1.3改性的多阳离子无机絮凝剂
聚合硫酸氯化铁铝(pafcs)[8]在饮用水及污水处理中，有着比明矾更好的效果；在含油废水及印染废水中pafcs比pac的效果均优，
且脱色能力也优；絮凝物比重大，絮凝速度快，易过滤，出水率高；其原料均来源于工业废渣，成本较低，适合工业水处理。铝铁共聚复合絮凝剂也属这类产品，它的生产原料氯化铝和氯化铁均是廉价的传统无机絮凝剂，来源广，生产工艺简单，有利于开发应用。铝盐和铁盐的共聚物不同于两种盐的混合物[9]，它是一种更有效地综合了pac和fecl3的优点，增强了去浊效果的絮凝剂。
2.有机高分子絮凝剂[3]
有机高分子絮凝剂出现于20世纪50年代，它们应用前途广阔，发展非常迅速。已用于给水净化，水/油体系破乳，含油废水处理，废水再资源化及污泥脱水等方面；还可用作油田开发过程的泥浆处理剂，选择性堵水剂，注水增稠剂，纺织印染过程的柔软剂，静电防止剂及通用的杀菌、消毒剂等。
2.1有机高分子絮凝剂种类和性质
有机高分子絮凝剂有天然高分子和合成高分子两大类。从化学结构上可以分为以下3种类型：(1)聚胺型-低分子量阳离子型电解质；
(2)季铵型-分子量变化范围大，并具有较高的阳离子性；(3)丙烯酰胺的共聚物-分子量较高，可以几十万到几百万、几千万，均以乳状或粉状的剂型出售，使用上较不方便，但絮凝性能好。根据含有不同的官能团离解后粒子的带电情况可以分为阳离子型、阴离子型、非离子型3大类。有机高分子絮凝剂大分子中可以带-coo-、-nh-、-so3、-oh等亲水基团，具有链状、环状等多种结构。因其活性基团多，分子量高，具有用量少，浮渣产量少，絮凝能力强，
絮体容易分离，除油及除悬浮物效果好等特点，在处理炼油废水，其它工业废水，高悬浮物废水及固液分离中阳离子型絮凝剂有着广泛的用途。特别是丙烯酰胺系列有机高分子絮凝剂以其分子量高，絮凝架桥能力强而显示出在水处理中的优越性。
2.2非离子型有机高分子絮凝剂
非离子型有机高分子絮凝剂主要是聚丙烯酰胺。它由丙烯酰胺聚合而得。
2.3阴离子型有机高分子絮凝剂
2.3.1阴离子型有机高分子絮凝剂主要有聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钙以及聚丙烯酰胺的加碱水解物等聚合物。
2.3.2丙烯酰胺和苯乙烯磺酸盐、木质磺酸盐、丙烯酸、甲基丙烯酸等共聚物。
2.4阳离子型有机高分子絮凝剂
2.4.1季铵化的聚丙烯酰胺
季铵化的聚丙烯酰胺阳离子均是将-nh2经过羟甲基化和季铵化
而得，可以分为聚丙烯酰胺阳离子化和阳离子化丙烯酰胺聚合。2.4.2聚丙烯酰胺的阳离子衍生物
这类产品多是由丙烯酰胺与阳离子单体共聚合得到的。
2.5两性聚丙烯酰胺聚合物
以部分水解聚丙烯酰胺加入适量甲醛和二甲胺，通过曼尼兹反应合成出具有羧基和胺甲基的两性型聚丙烯酰胺絮凝剂。
2.6丙烯酰胺接枝共聚物
因为淀粉价廉来源丰富，其本身也是高分子化合物，它具有亲水的刚性链，以这种刚性链为骨架，接上柔性的聚丙烯酰胺支链，这种刚柔相济的网状大分子除了保持原聚丙烯酰胺的功能之外，还具有某些更为优异的性能。
由于大多数有机高分子絮凝剂本身或其水解、降解产物有毒，且合成用丙烯酰胺单体有毒，能麻醉人的中枢神经，应用领域受到一定限制，迫使絮凝剂向廉价实用、无毒高效的方向发展。
3.无机- 有机高分子复合絮凝剂
虽然无机高分子絮凝剂对各种复杂成分的水处理适用性强，但生成的絮体却不及有机高分子絮凝剂生成的絮体大，且投加量大.有机高分子絮凝剂正好可以弥补这一缺点，因此若把二者结合起来，形成无机-有机高分子复合絮凝剂，两种絮凝剂复合使用，则效果更明显。文献[10]表明:无机絮凝剂加pam，处理高浊度水，悬浮物除去率大于99%，剩余浊度5～6；丹宁与三氯化铁和聚丙烯酰胺一起使用，处理钻井废水，cod去除率为91.6%；硫酸铝碱式氯化铝加石灰再加聚丙烯酸胺处理油田助剂厂废水，色度去除率大于98%。
三、化学絮凝剂及其在水处理中的应用
1.无机高分子絮凝剂
早在1960年，无机高分子絮凝剂就发展成为一种新型聚剂。近年来[11]，它的生产和应用在全世界发展迅速都取得。由于这类化合物与传统无机絮凝剂(如硫酸铝、氯化铁等)相比具有多方面的特色，被称为第二代无机絮凝剂。目前，无机高分子絮凝剂由一般的
无机铝盐和铁盐向高分子聚合铝和聚合铁盐方向发展，聚合铝(铁)的主要形态向高电荷多核络合物方向发展，聚合铝(铁)的共存阴离子从低价向高价方向发展复合型无机高分子絮凝剂的发展势头更
是看好。由于无机高分子絮凝剂絮凝效能优异，现已成功应用在给水、工业废水以及城市污水的各种处理流程(包括前处理、中间处理和深度处理)中，逐步成为主流絮凝剂。
一般型无机高分子絮凝剂是目前使用最广泛的一种无机絮凝剂。由于al3+的水解产物有很好的絮凝作用，对水中杂质有强烈的吸附作用。溶液中被吸附的带正电荷的多核络离子通过压缩扩散层和降低表面电位等使微粒间的排斥力降低，相互接近，当引力达到优势时，各微粒即连接、结合在一起。这时，如果同一多核聚合物为两个以上的杂质微粒所吸附，就会在两微粒间黏结架桥，借范德华力和黏结架桥不断地结合凝聚，逐步扩大形成大絮体。聚合硫酸铁(pas)，是我国上20世纪80年代崛起的一种性能优越的无机高分子絮凝剂，它在硫酸铁分子簇的网络结构中引入羟基，以oh-架桥形成多核络离子。pas是硫酸铁在水解-絮凝过程中的一种中间产物。在制备过程中，控制加酸量，使三价铁盐发生水解、聚合反应。液体pas中含有大量的聚合阳离子，例如[fe3(oh)4]5+、
[fe4o(oh)4]6+、[fe6(oh)l2]6+等，可迅速发挥电荷中和和絮凝架桥作用。与低分子絮凝剂相比，其絮凝体形成速度快，颗粒密度大，沉降速度快，对于cod和bod以及色度、微生物等有较好的去除效果，对处理水的温度和ph值适应范围广，原料价格低廉，生产成
本较低。近年研究发现，镁离子在处理废水中发挥着一定的絮凝作用，当被处理废水在较高ph值条件下。含有mg2+的聚合物有较好的絮凝性能，用于处理生产石灰废水效果良好[12]。此外，还出现了锌盐和钛系絮凝剂[13]。
2.有机高分子絮凝剂
根据有机絮凝剂所带基团能否离解及离解后所带离子的电性，可将其分为：
2.1阴离子型人工合成类有机高分子絮凝剂
目前广泛应用的有聚丙烯酰胺(pam)和聚丙烯酸钠(paa)，其中阴离子型pam的阴离子基团是通过酰胺基水解制得，或通过酰胺基的反应接枝聚合上去的。pam最早在1893年由moureu用丙烯酰氯与氨在低温下反应制得的，1954年首先在美国实现商业化生产。它是一种线型水溶性有机高分子化合物。其聚合度高达20000～90000，相应的分子量高达50～1700万，聚丙烯酰胺易溶于冷水，而在有机溶剂中溶解度有限。分子链长，具有优良的絮凝性能。聚丙烯酸钠也是一种高效的阴离子型有机高分子絮凝剂，它是以丙烯酸钠为原料。在水溶液中以过氧化物为引发剂，经聚合、浓缩而得。由于具有相对高的分子量，使其在水溶液中有很好的溶解度，呈真溶液；它本身带电荷，可促使带有不同表面电荷的悬浮粒子凝聚；它还具有活性吸附机能，能将悬浮粒子吸附在其表面。使悬浮粒子互相凝聚，形成大块絮凝团。因此，具有净化、促进沉降和有利过滤等作用。在工业给水、废水处理，特别是在氯碱工业的盐水处理上，代
替荷化麸皮或聚丙烯酰胺，可显著提高碱的质量。日本kansai大学利用油酸钠作为絮凝剂处理水中的微细铁离子，研究表明，增加油酸钠的浓度不仅使絮凝物质更稳定而且能增加其使用的ph值范围[14]。
2.2阳离子型人工合成类有机高分子絮凝剂
一般通过阳离子基团与有机物接枝获得。常用的阳离子基团有季铵盐基、吡啶嗡离子基或喹啉嗡离子基。产品有聚二烯丙基二甲基氯化铵(pdmdaac)、环氧氯丙烷与胺的反应产物、胺改性聚醚和聚乙烯吡啶等、其中，聚二烯丙基二甲基氯化铵是一种高效阳离子型高分子絮凝剂，它在油田污水、含油污水和除浊处理中都有很好的性能，在油田污水处理中它可以克服国内常采用的碱式氯化铝或聚丙烯酰胺絮凝的弊端。如絮凝速度慢、净化效果差、加重杀菌工序负担等，因其自身的优点(去油力强，絮凝速度快)，现广泛运用于油田污水处理；它对含色污水处理也有很好效果，同时也能降低cod 值。与其他阳离子絮凝剂相比，环氧氯丙烷与胺的反应产物在含氯分散相的分散体中不与氯化物起作用，从而不会降低其絮凝效果，阳离子型有机絮凝剂近年来已成为国内外的研究热点，国内由于阳离子单体生产有限，对其发展产生一定阻碍。
2.3非离子型人工合成类有机高分子絮凝剂
这类絮凝剂不具电荷，在水溶液中借质子化作用产生暂时性电荷，其凝集作用是以弱氢键结合，形成的絮体小且易遭受破坏。产品有非离子型聚丙烯酰胺和聚氧化乙烯(peo)等。其中，peo是由环
氧乙烷在催化剂存在下经开环聚合而成，高聚合度的peo对水中悬浮的细小粒子具有絮凝作用，其相对分子质量越高絮凝效果越好。该化合物在用量大时表现出分散性，只有用量小时才表现出絮凝性。peo可用于凝聚许多类型的煤的悬浮体，低至5mg·l的用量就能明显加快洗煤水的沉降速度。处理后的泥浆比较紧密，易去垢，尤其对氧化煤悬浮液絮凝更有效，不需调ph值。在该方面它比pam 的絮凝能力强。peo对黏土(如高岭土、蒙脱土、利伊石、活性白土)的絮凝沉降特别有效，用量为5mg?l至黏土量的0.2％不等。4)两性型人工合成类有机高分子絮凝剂。两性型有机絮凝剂兼有阴、阳离子基团的特点，在不同介质条件下，其离子类型可能不同，适于处理带不同电荷的污染物，特别是对于污泥脱水，它不仅有电性中和、吸附架桥、而且有分子间的“缠绕”包囊作用，使处理的污泥颗粒粗大，脱水性好。同时，其适应范围广，酸性、碱性介质中均可使用，抗盐性也较好。corpart等[15]采用苯乙烯一丙烯酰胺共聚物，在不同条件下分别进行hofmann反应和酰胺基的水解反应，制得相同颗粒大小、不同电荷密度、不同等电点的含羧基和胺基的乳胶共聚物丙烯腈或腈纶废丝(pan)一双腈双胺(dcd)类两性有机絮凝剂在国外发展迅速，其基本制备工艺是将pan与dcd在n，n 一二甲基甲酰胺溶液中，于碱性条件下反应，然后在酸性条件下水解制得[16]。pan-dcd类有机絮凝剂对染料废水有较好的脱色和去除c0d的效果[17]。
3.无机、有机复合絮凝剂
由于无机、有机絮凝剂各有优点，同时也都存在不尽人意之处，所以无机/有机复合絮凝剂作为污水处理中的较新手段日益受到重视。
汤心虎等[18]制备了af—i(2)/pam复合絮凝剂，对模拟废水的处理结果表明，不仅脱色率高，且絮体颗粒密实，沉淀污泥量少。对广州某印染厂的污水处理表明，投加量430mg/l时脱色率达到92％以上，沉清后污水基本无色。张凯松等[19]以无机铝盐和天然高分子玉米淀粉为原料，合成一种生态安全型复合高效絮凝剂heces，对生活污水、市政污水的处理效果都高于pac，且投加量少，铝离子残留量低新加坡南洋技术大学利用fec13、ai2(so4)3、pddmac制备了一种新型复合絮凝剂，在废水的预处理中对腐殖类物质有良好的去除和絮凝效果。
四、展望
化学絮凝剂发展迅速，它有如下优缺点:（1)化学絮凝剂应用广泛，如造纸、石油、化学、冶金、金属、选矿、食品、染色等工业废水的处理。但其自身组分使处理后水体含微量有毒物质，如丙烯酰胺单体等，长期使用可能引起水体的二次污染。（2)化学絮凝剂多为阳离子有机絮凝剂、两性高分子有机絮凝剂。我国由于缺乏阳离子单体的生产，使阳离子和两性高分子有机絮凝剂的发展受到阻碍。（3)一般认为，化学絮凝剂通过压缩双电层、吸附电中和、吸附架桥和网捕等作用达到净化水质的目的，但它们并不能解释所有絮凝现象，一些机理的研究仍处于推断中。化学絮凝剂存在一些缺
点，今后的研究会不断优化这种絮凝剂，而微生物絮凝剂有时也可成为化学絮凝剂的替代品[20]。
今后，以下方面亟需加强：（1)吸取发达国家先进的絮凝剂生产技术，开发适合我国国情的高效、节能的新型絮凝剂。（2)积极推进绿色化学技术，开发和推广应用对环境影响小，安全性高的新型絮凝剂。（3)加强水环境管理部门在用水、治水、整水三方面的分工与合作，使絮凝剂在水处理中发挥更大功效。（4)加强对絮凝剂作用机理和应用性能研究，为产品应用提供更多的理论指导。（5)大力开发和应用综合水处理技术，结合使用化学絮凝剂和生物絮凝剂，提高絮凝剂的絮凝效率。（6）提高絮凝剂使用过程的智能化。利用计算机及数学模型，对水处理过程中絮凝剂的投加、工艺控制进行智能化管理，提高絮凝剂的使用效率。
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化学镀铜原理https://www.doczj.com/doc/3f13650391.html,work Information Technology Company.2020YEAR
化学镀铜原理 发布日期：2012-01-06 浏览次数：6 我们先看一个典型的化学镀铜液的配方： 硫酸铜5g／L 甲醛1OmL／L 酒石酸钾钠25g／L 稳定剂0．1mg／L 氢氧化钠7g／L 这个配方中硫酸铜是主盐，是提供我们需要镀出来的金属的主要原料。酒石酸钾钠称为络合剂，是保持铜离子稳定和使反应速度受到控制的重要成分。氢氧化钠能维持镀液的pH值并使甲醛充分发挥还原作用。而甲醛则是使二价铜离子还原为金属铜的还原剂，是化学镀铜的重要成分。稳定剂则是为了防止当镀液被催化而发生铜的还原后，能对还原的速度进行适当控制，防止镀液自己剧烈分解而导致镀液失效。 化学镀铜当以甲醛为还原剂时，是在碱性条件下进行的，铜离子则需要有络合剂与之形成络离子，以增加其稳定性。常用的络合剂有酒石酸盐、EDTA、多元醇、胺类化合物、乳酸、柠檬酸盐等。我们可以用如下通式表示铜络离子：Cu2+·络合物，则化学镀铜还原反应的表达式如下： Cu2+·络合物+2HCH0+40H一一Cu+2HC00一+H2+2H20+络合物 这个反应需要催化剂催化才能发生，因此适合于经活化处理的非金属表面，但是在反应开始后，当有金属铜在表面开始沉积出来，铜层就作为进一步
反应的催化剂而起催化作用，使化学镀铜得以继续进行。这与化学镀镍的自催化原理是一样的。当化学镀铜反应开始以后，还有一些副反应也会发生： 2HCHO+OH一→CH30H+HCOO- 这个反应也叫“坎尼扎罗反应”，它也是在碱性条件下进行的，将消耗掉一些甲醛。 2Cu2++HCHO+50H→Cu20+HC00一+3H20 这是不完全还原反应，所产生的氧化亚铜会进一步反应： Cu20+2HCHO+20H一→2Cu+H2+H20+2HC00— Cu20+H20→2Cu++20H一 也就是说，一部分还原成金属铜外，还有一部分还原成为一价铜离子。一价铜离子的产生对化学镀铜是不利的，因为它会进一步发生歧化反应，还原为金属铜和二价铜离子： 2Cu+→Cu+Cu2+ 这种由一价铜还原的金属铜是以铜粉的形式出现在镀液中的，铜粉成为进一步催化化学镀的非有效中心，当分布在非金属表面时，会使镀层变得粗糙，而当分散在镀液中时，会使镀液很快分解而失效。
第六章电化学原理及其应用 一、选择题 1．下列电极反应中，溶液中的pH值升高，其氧化态的氧化性减小的是(C) A. Br2+2e = 2Br－ B. Cl2+2e=2Cl— C. MnO4—+5e+8H+=2Mn2++4H2O D. Zn2++2e=Zn 2．已知H2O2在酸性介质中的电势图为O2 0.67V H2O2 1.77V H2O，在碱性介质中的电势图为O2-0.08V H2O2 0.87V H2O，说明H2O2的歧化反应（C） A.只在酸性介质中发生 B.只在碱性介质中发生 C.无论在酸、碱性介质中都发生Ｄ.与反应方程式的书写有关 3．与下列原电池电动势无关的因素是Zn |Zn2+‖H+，H2 | Pt （B） A. Zn2+的浓度 B. Zn电极板的面积 C.H+的浓度 D.温度 4．298K时，已知Eθ（Fe3+/Fe）=0.771V，Eθ（Sn4+/Sn2+）=0.150V，则反应2Fe2++Sn4+=2Fe3++Sn2+的△r G mθ为（D）kJ/mol。 A. －268.7 B. －177.8 C. －119.9 D. 119.9 5．判断在酸性溶液中下列等浓度的离子哪些能共存（D） A Sn2+和Hg2+ B. SO32—和MnO4— C. Sn4+和Fe D. Fe2+和Sn4+ 已知Eθ(Hg2+/Hg)=0.851V，Eθ(Sn4+/Sn2+)=0.15V ，Eθ(MnO4—/Mn2+)=1.49V Eθ(SO42—/H2SO3)=1.29V ，Eθ(Fe2+/Fe)= —0.44V 6．已知下列反应在标准状态下逆向自发进行 Sn4++Cu = Sn2++Cu2+ Eθ(Cu2+/Cu)=(1) , Eθ(Sn4+/Sn2+)=(2) 则有（C） A. (1) = (2) B. (1)＜(2) C. (1)＞(2) D. 都不对 二、填空题 1．将下列方程式配平 3PbO2 + 2 Cr3+ + ____H2O___ ＝1Cr2O72—+ 3Pb2+ + __2H+___ (酸性介质) 2MnO2 + 3 H2O2 +__2OH-___ ＝2MnO4—+ ___4H2O______ （碱性介质）2．现有三种氧化剂Cr2O72—，H2O2，Fe3+，若要使Cl—、Br—、I—混合溶液中的I—氧化为I2，而Br-和Cl-都不发生变化，选用Fe3+最合适。(EθCl2/Cl-=1.36V, EθBr2/Br-=1.065V, EθI2/I-=0.535V) 3．把氧化还原反应Fe2++Ag+=Fe3++Ag设计为原电池，则正极反应为Ag++ e = Ag，负极反应为Fe3++e= Fe2+ ，原电池符号为Pt︱Fe3+(c1),Fe2+(c2)‖Ag+(c3)︱Ag。 4．在Ｍn++n e＝M(s)电极反应中，当加入Ｍn+的沉淀剂时，可使其电极电势值降低，如增加Ｍ的量，则电极电势不变 5．已知EθAg+/Ag=0.800V, K sp=1.6×10—10则Eθ（AgCl/Ag）= 0.222V。 6．已知电极反应Cu2++2e=Cu的Eo为0.347Ｖ,则电极反应2Cu - 4e =2Cu2+的Eθ值为0.347V 。7．用氧化数法配平下列氧化还原反应。 （1）K2Cr2O7＋H2S＋H2SO4K2SO4＋Cr2(SO4)3＋S＋H2O K2Cr2O7＋3H2S＋4H2SO4 =K2SO4＋Cr2(SO4)3＋3S＋7H2O
化学镀的特点、原理及应用 一、特点 化学镀就是在不通电的情况下，利用氧化还原反应在具有催化表面的镀件上，获得金属合金的方法。它是新近发展起来的一门新技术。美、英、日、德等国，其工业产值正以每年15%的速度递增。它广泛地应用于机械、电子、塑料、模具、冶金、石油化工、陶瓷、水力、航空航天等工业部门，是一项很有发展前途的高新技术之一。其特点如下： 1、表面硬度高，耐磨性能好： 其表面硬度可在Hv0.1 =550-1100kg/mm2（相当于HRc =55-72）的范围内任意控制选择。处理后的机械部件，耐磨性能好，使用寿命长，一般可提高3-4倍，有的可达8倍以上。 2、硬化层的厚度极其均匀，处理部件不受形状限制，不变形。 特别适用于形状复杂、深盲孔及精度要求高的细小及大型部件的表面强化处理。 3、具有优良的抗腐蚀性能： 它在许多酸、碱、盐、氨和海水中具有很好的耐蚀性，其耐蚀性比不锈钢要优越得多，如表（1）所示。 表（1）Ni-12P合金镀层在下列介质中的腐蚀速率
腐蚀介质温度℃腐蚀速率（mm/年） 不锈钢1Cr18Ni9Ti Ni-12P合金 锈钢 42%NaOH 沸腾<0.048 >1.5 45%NaOH 20℃没有0.5 37%HCl 30℃0.14 1.5-1.8 10%H2 SO430℃0.031 >1.5 10% H2 SO470℃0.048 >1.5 水（海水）3.5%盐95℃没有0.5-1.4 40%HF 30℃0.0141 >1.5 4、处理后的部件，表面光洁度高，表面光亮，不需重新机械加工和抛光，即可直接装机使用。 5、镀层与基体的结合力高，不易剥落，其结合力比电镀硬铬和离子镀 要高。 6、可处理的基体材料广泛： 可处理材料有各种模具合金钢、不锈钢、铜、铝、锌、钛、塑料、尼龙、玻璃、橡胶、粉末、木头等。 二、化学镀镍的分类
化学发光及生物发光的原理及其应用 点击次数：291 发表于：2008-08-24 01:39转载请注明来自丁香园 来源：丁香园 一、发光物质的类型 （一）无机化合物化学发光分析 1、金属离子分析 痕量金属离子对化学发光反应具有很好的催化作用，因而化学发光测定金属离子得到广泛的应用( 见表1) 。但是，由于不同金属离子催化氧化发光试剂时，发光光谱相同，致使金属离子催化化学发光反应的选择性较差。为提高分析的选择性，可采用以下方法: (1)利用待测金属离子与干扰离子配合物稳定性不同进行选择性分析，如加入掩蔽剂EDTA 或水杨酸掩蔽干扰离子; (2) 优化实验条件以减少其它离子的干扰; (3) 稀释样品溶液; (4) 加入敏化剂。但是，当样品中待测物相对于干扰物浓度很小时，上述方法也无济于事，只得进行前处理，常用的分离方法有色谱、溶剂萃取等。 色谱分离的高选择性与化学发光检测的高灵敏度相结合，是一种很有前途的联用技术。关键是流动相的选择，流动相选择得好，不仅可以提高选择性，还可以进行多个离子的同时测定。如用离子交换分离法同时测定Cr (à) 和Cr (? ) 。溶剂萃取也是提高化学发光测定金属离子选择性的一个有效方法。这种方法的主要问题是费时，因为进行化学发光检测前必须将无机物从有机溶剂中反萃取出来，或是将有机溶剂蒸发除去。较好的方法是自动在线溶剂萃取选择性检测待测物。
2、其它无机化合物的分析 化学发光反应中，过氧化氢是最常用的一种氧化剂，因此有关H 2 O 2 化学发光分析的报道较多( 见表2) ，涉及到鲁米诺、过氧草酸酯及光泽精等化学发光反应。根据鲁米诺化学发光反应制成的H2O 2 光纤传感器与流动注射法联用，可检测10nmo l ／L ～1 mmo ／L 的H 2 O 2 ，用模拟酶代替辣根过氧化物酶催化鲁米诺发光，检测限可达5 . 5×10 －9 mo l ／L 。根据ClO - 对鲁米诺的氧化作用，可用于测定ClO - ，其它物质如Cl 2 的干扰，可用流动注射法消除。利用停流技术测定水中ClO - 不必进行前处理。含氮的无机化合物如NH3 ／NH 4 ，可将其衍生后用TCPO 化学发光法检测，线性范围为2 。9ug ／L ～6 m g ／L 。CN －能抑制鲁米诺H 2 O 2 －Cu (II ) 的化学发光，据此可分析测定CN —。在低温条件下化学发光分析测定CN －，当进样量为100uL 时，线性范围为10 －9 －10 -7 g ／mL ，当进样量20 uL 时，线性范围为10 －8 ～5×10 -7 g ／mL 。 （二）有机化合物的化学发光分析 1、有机酸 有机化合物的同系物结构和性质相似，使单一组分的测定遇到困难，因此有机化合物同系物的分析常与HPLC 相结合。有机酸的化学发光分析( 见表3) ，一般是先将其衍生
化学镀工艺流程 化学镀是一种在无电流通过的情况下,金属离子在同一溶液中还原剂的作用下通过可控制的氧化还原反应在具有催化表面(催化剂一般为钯、银等贵金属离子的镀件上还原成金属,从而在镀件表面上获得金属沉积层的过程,也称自催化镀或无电镀。化学镀最突出的优点是无论镀件多么复杂,只要溶液能深入的地方即可获得厚度均匀的镀层,且很容易控制镀层厚度。与电镀相比,化学镀具有镀层厚度均匀、针孔少、不需直流电源设备、能在非导体上沉积和具有某些特殊性能等特点;但化学镀镀层质量不很好,厚度上不去,且可镀的品种不多,故主要用于不适于电镀的特殊场合。 近年来, 化学镀技术得到了越来越广泛的应用,在各种非金属纤维、微球、微粉等粉体材料上施镀成为研究的热点之一;用化学镀方法可以在非金属纤维、微球、微粉镀件表面获得完整的非常薄而均匀的金属或合金层,而且镀层厚度可根据需要确定。这种金属化了的非金属纤维、微球、微粉镀件具有良好的导电性,作为填料混入塑料时能获得较好的防静电性能及电磁屏蔽性能,有可能部分取代金属粉用于电磁波吸收或电磁屏蔽材料。美国国际斯坦福研究所采用在高聚物基体上化学镀铜来研制红外吸收材料。毛倩瑾等采用化学镀的方法对空心微珠进行表面金属化改性研究,发现改性后的空心微珠具有较好的吸波性能,可用于微波吸收材料、轻质磁性材料等领域。 化学镀所需仪器:电热恒温水浴锅;8522型恒温磁力搅拌器控温搅拌;增力电动搅拌机。化学镀工艺流程:机械粗化→化学除油→水洗→化学粗化→水洗→敏化→水洗→活化→水洗→解胶→水洗→化学镀→水洗→干燥→镀层后处理。 1化学镀预处理 需进行化学镀的镀件一般不溶于水或者难溶于水。化学镀工艺的关键在于预处理,预处理的目的是使镀件表面生成具有显著催化活性效果的金属粒子,这样才能最终在基体表面沉积金属镀层。由于镀件微观表面凸凹不平,必须进行严格的镀前预处理,否则易造成镀层不均匀、密着性差,甚至难于施镀的后果。
电化学基础原理及应用 电化学是研究化学能与电能相互转化的装置、过程和效率的科学，它的应用十分广泛，在分析、合成等领域应用很广，由此形成的工业也很多，如电解、电镀、电冶金、电池制造等。因此本课题有利于学生了解电化学反应所遵循的规律，知道电化学知识在生产、生活和科学研究中的作用。同时，通过设计一些有趣的实验和科学探究活动，可以激发和培养学生探索化学反应原理的兴趣，树立学习和研究化学的志向。 电化学是高考命题的热点之一。电化学中的电路、电量等与物理学联系紧密，既可以综合学科内知识，又可以与生产、生活、新科技、新技术等相联系，是不容忽视的知识点。预计在今后的高考中，对该部分内容的考查仍会保持目前东风热度。在题型上应以传统题型为主，其中原电池的工作原理、电解产物的判断与相关计算、电极反应式及电池反应方程式的书写、离子的转移方向、溶液pH的变化仍会是高考的热点。 本课题共包括原电池、化学电源、电解池、金属的电化学腐蚀与防护四部分内容。 计划课时安排： 原电池2课时 化学电源2课时 电解池2课时 金属的电化学腐蚀与防护2课时 电化学原理综合应用2课时
Zn 专题一 原电池 【课标要求】 体验化学能与电能相互转化的探究过程,认识原电池，掌握原电池的 工作原理。 【学习重点】 1.初步认识原电池概念、原理、组成及应用； 2. 了解原电池的工作原理，探究组成原电池的条件，会写电极反应 式和电池反应方程式 【学习难点】 通过对原电池实验的研究，从电子转移角度理解化学能向电能转化 的本质，以及这种转化的综合利用价值。 再现历史：1799年意大利物理学家——伏打 如右图所示，组成的原电池： 问题：①. 锌片和铜片分别插入稀硫酸中有什么现象发生？ ②. 锌片和铜片连接在一起插入稀硫酸，现象又怎样？ ③. 锌片的质量有无变化？溶液中C(H +)如何变化？ ④. 锌片和铜片上变化的反应式怎样书写？ ⑤. 电子流向如何？ 〖思考与交流〗 当电解质溶液为CuSO 4溶液时： Zn 电极是____极，其 电极反应为____________ _，该反应是________反应；Cu 电极是____
化学发光系统工作原理 半导体激光器又称激光二极管，是用半导体材料作为工作物质的激光器。它具有体积小、寿命长的特点，并可采用简单的注入电流的方式来泵浦其工作电压和电流与集成电路兼容，因而可与之单片集成。 由于这些优点，半导体二极管激光器在激光通信、光存储、光陀螺、激光打印、测距以及雷达等方面以及获得了广泛的应用。 激光器的发光原理 >>>>产生激光要满足以下条件： 一、粒子数反转； 二、要有谐振腔，能起到光反馈作用，形成激光振荡；形成形式多样，最简单的是法布里——帕罗谐振腔。 三、产生激光还必须满足阈值条件，也就是增益要大于总的损耗。 1、满足一定的阀值条件
为了形成稳定振荡，激光媒质必须能提供足够大的增益，以弥补谐振腔引起的光损耗及从腔面的激光输出等引起的损耗，不断增加腔内的光场。这就必须要有足够强的电流注人，即有足够的粒子数反转，粒子数反转程度越高，得到的增益就越大，即要求必须满足一定的电流阀值条件。当激光器达到阀值时，具有特定波长的光就能在腔内谐振并被放大，最后形成激光而连续地输出。 2、谐振腔，能起到光反馈作用 要实际获得相干受激辐射，必须使受激辐射在光学谐振腔内得到多次反馈而形成激光振荡，激光器的谐振腔是由半导体晶体的自然解理面作为反射镜形成的，通常在不出光的那一端镀上高反多层介质膜，而出光面镀上减反膜。 对F－P腔（法布里—拍罗腔）半导体激光器可以很方便地利用晶体的与P－N 结平面相垂直的自然解理面构成F－P 腔。 3、增益条件 建立起激射媒质（有源区）内载流子的反转分布。在半导体中代表电子能量的是由一系列接近于连续的能级所组成的能带，因此在半导体中要实现粒子数反转，必须在两个能带区域之间，处在高能态导带底的电子数比处在低能态价带顶的空穴数大很多，这靠给同质结或异质结加正向偏压，向有源层内注人必要的载流子来实现，将电子从能量较低的价带激发到能量较高的导带中去。当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时，便产生受激发射作用。
化学发光免疫分析技术原理简介 20 世纪60 年代即有人利用化学发光法测定水样中细菌含量和菌尿症患者尿液检查。1977 年Halman 等将化学发光系统与抗原抗体反应系统相结合，创建了化学发光免疫分析法，保留了化学发光的高度灵敏性，又克服了它特异性不足的缺陷。近年来对技术与仪器的不断改进，使此技术已成为一种特异，灵敏，准确的自动化的免疫学检测方法。1996 年推出的电化学发光免疫技术，在反应原理上又具有一些新的特点。这两种技术目前已在国内一些大型医院实验室用于常规免疫学检验。 一、化学发光免疫分析法 化学发光免疫分析法( chemiluminescence immunoassay , CLlA) 是把免疫反应与发光反应结合起来的一种定量分析技术，既具有发光检测的高度灵敏性，又具有免疫分析法的高度特异性。在CLIA中，主要有两个部分，即免疫反应系统和化学发光系统。免疫反应系统与放射免疫测定中的抗原抗体反应系统相同化学发光系统则是利用某些化合物如鲁米诺( luminol) 、异鲁米诺(isolu-minol) 、金刚烷( AMPPD) 及吖啶酯( AE) 等经氧化剂氧化或催化剂催化后成为激发态产物，当其回到基态时就会将剩余能量转变为光子，随后利用发光信号测量仪器测量光量子的产额。将发光物质直接标记于抗原(称为化学发光免疫分析)或抗体上(称为免疫化学发光分析) ，经氧化剂或催化剂的激发后，即可快速稳定的发光，其产生的光量子的强度与所测抗原的浓度可成比例。亦可将氧化剂(如碱性磷酸酶等)或催化剂标记于抗原或 抗体上，当抗原抗体反应结束后分离多余的标记物，再与发光底物反应，其产生的光量子的强度也与待测抗原的浓度成比例。发光免疫分析的灵敏度高于包括RIA 在内的传统检测方法，检测范围宽，测试时间短，仅需30 - 60min 即可。试
第一章化学发光技术 一、免疫学检测发展阶段 免疫学检测主要是利用抗原和抗体的特异性反应进行检测的一种手段，由于其可以利用同位素、酶、化学发光物质等对检测信号进行放大和显示，因此常被用于检测蛋白质、激素等微量物质。我国免疫学的检测基本历经了以下几个过程，如图1.1所示。 20世纪60年代70年代90年代时间 图1.1免疫学检测发展阶段 尽管免疫诊断在临床诊断中占据着非常重要的地位，但是从我国临床免疫诊断现状来看，无论是临床应用方面，还是产业化角度，都处于相对比较落后的状态，亟待改进。下表１.１就此做一比较： 表1.1 中国免疫诊断现状 由以上分析不难看出，化学发光免疫检测是大势所趋；而取代进口，发展我国的化学发光检测事业，
正是临床检验界着手发展的方向。由此，我公司自1998年立项至今，致利于化学发光检测方案设计，自行开发了具有国内领先水平的化学发光底物，与国外知名检测仪器生产商联合开发了化学发光全自动、半自动检测仪，并自行设计开发了化学发光管理软件，而今形成了仪器、试剂、软件全面配套，为我国的临床检验界提供了一套完善的解决方案。 二、化学发光免疫分析技术 【概述】 本世纪70年代中期Arakawe首次报道用发光信号进行酶免疫分析，利用发光的化学反应分析超微量物质，特别是用于临床免疫分析中检验超微量活性物质。目前，这一技术已从实验室的稀有技术过渡到临床医学的常规检测手段。化学发光免疫分析（Chemiluminescence Immunoassay，CLIA）是将化学发光或生物发光体系与免疫反应相结合，用于检测微量抗原或抗体的一种新型标记免疫测定技术。其检测原理与放射免疫（RIA）和酶免疫（EIA）相似，不同这处是以发光物质代替放射性核素或酶作为标记物，并藉助其自身的发光强度直接进行测定。 化学发光免疫分析既具有放射免疫的高灵敏度，又具有酶联免疫的操作简便、快速的特点，易于标准化操作。且测试中不使用有害的试剂，试剂保持期长，应用于生物学、医学研究和临床实验诊断工作，成为非放射性免疫分析法中最有前途的方法之一。 【原理】 在化学发光免疫分析中包含两个部分，即免疫反应系统和化学发光系统。免疫反应系统，其基本原理同酶联免疫技术（ELISA），常采用双抗体夹心法、竞争法、间接法等反应模式，如图1.2，1.3，1.4所示。 如图1.2双抗体夹心法反应原理示意图
化学镀镍及其原理 目录： 1化学镀 2化学镀镍 3化学镀镍的化学反应 4化学镀镍的热动力学 5化学镀镍的关键技术 6化学镀镍中应注意的问题 7化学镀镍的应用 一化学镀 概括：化学镀是一种新型的金属表面处理技术，该技术以其工艺简便、节能、环保日益受 到人们的关注。化学镀使用范围很广，镀金层均匀、装饰性好。在防护性能方面，能提高产品的耐蚀性和使用寿命；在功能性方面，能提高加工件的耐磨导电性、润滑性能等特殊功能，因而成为全世界表面处理技术的一个发展。 详解：化学镀[1](Electroless plating)也称无电解镀或者自催化镀（Auto-catalytic plating），是在无外加电流的情况下借助合适的还原剂，使镀液中金属离子还原成金属，并沉积到零件表面的 1 种镀覆方法。 化学镀技术是在金属的催化作用下，通过可控制的氧化还原反应产生金属的沉积过程。与电镀相比，化学镀技术具有镀层均匀、针孔小、不需直流电源设备、能在非导体上沉积和具有某些特殊性能等特点。另外，由于化学镀技术废液排放少，对环境污染小以及成本较低，在许多领域已逐步取代电镀，成为一种环保型的表面处理工艺。目前，化学镀技术已在电子、阀门制造、机械、石油化工、汽车、航空航天等工业中得到广泛的应用。 原理 化学浸镀（简称化学镀）技术的原理是：化学镀是一种不需要通电，依据氧化还原反应原理，利用强还原剂在含有金属离子的溶液中，将金属离子还原成金属而沉积在各种材料表面形成致密镀层的方法。化学镀常用溶液：化学镀银、镀镍、镀铜、镀钴、镀镍磷液、镀镍磷硼液等。 目前以次亚磷酸盐为还原剂的化学镀镍的自催化沉积反应，已经提出的理论有“原子氢态理论”、“氢化物理论”和“电化学理论”等。在这几种理论中，得到广泛承认的是“原子氢态理论”。
电化学原理及其应用 (习题及答案) https://www.doczj.com/doc/3f13650391.html,work Information Technology Company.2020YEAR
第六章电化学原理及其应用 一、选择题 1．下列电极反应中，溶液中的pH值升高，其氧化态的氧化性减小的是( C ) A. Br2+2e = 2Br－ B. Cl2+2e=2Cl— C. MnO4—+5e+8H+=2Mn2++4H2O D. Zn2++2e=Zn 2．已知H2O2在酸性介质中的电势图为 O2 0.67V H2O2 1.77V H2O，在碱性介质中的电势图为O2-0.08V H2O2 0.87V H2O，说明H2O2的歧化反应（C） A.只在酸性介质中发生 B.只在碱性介质中发生 C.无论在酸、碱性介质中都发生Ｄ.与反应方程式的书写有关 3．与下列原电池电动势无关的因素是 Zn | Zn2+‖H+，H2 | Pt （B） A. Zn2+的浓度 B. Zn电极板的面积 C.H+的浓度 D.温度 4．298K时，已知Eθ（Fe3+/Fe）=0.771V，Eθ（Sn4+/Sn2+）=0.150V，则反应 2Fe2++Sn4+=2Fe3++Sn2+的△r G mθ为（D）kJ/mol。 A. －268.7 B. －177.8 C. －119.9 D. 119.9 5．判断在酸性溶液中下列等浓度的离子哪些能共存（D） A Sn2+和Hg2+ B. SO32—和MnO4— C. Sn4+和Fe D. Fe2+和Sn4+ 已知Eθ(Hg2+/Hg)=0.851V，Eθ(Sn4+/Sn2+)=0.15V ，Eθ(MnO4—/Mn2+)=1.49V Eθ(SO42—/H2SO3)=1.29V ，Eθ(Fe2+/Fe)= —0.44V 6．已知下列反应在标准状态下逆向自发进行 Sn4++Cu = Sn2++Cu2+
化学发光法及其应用 摘要：对近年来化学发光分析法的研究应用最新进展作了评述,包括化学发光体系的类型,化学发光法的新方法，化学发光在无机、药物分析及食品中的应用。 关键字：化学发光法；化学发光体系；应用； 化学发光是在没有光、电、磁、声、热源激发的情况下，由化学反应或生物化学反应产生的一种光辐射。以此为基础的化学发光化学发光(Chemiluminescence ，简称CL)分析法是近30 年来发展起来的一种高灵敏的微量及痕量分析法，由于可以进行发射光子计量，又没有外来激发光源存在时散射光背景的干扰，因而具有很高的灵敏度(检出限可达 10-12-10-21mol)，很宽的线性范围(3-6个数量级)，同时仪器设备又很简单、廉价、易微型化，在二十世纪的最后十年发展非常迅速。 近来,在改进和完善原有发光试剂和体系的同时，新发光试剂的合成,新体系的开发，与其它技术的联用，尤其是流动注射技术，传感器技术，HPLC 技术及各种固定化试剂技术的联用，更显示出化学发光分析快速，灵敏，简便等优点，也进一步拓宽了化学发光的应用范围。并且，化学发光在多类复杂有机物质，如氨基酸、蛋白质、维生素、核酸、DNA、激素、生物碱及各类药物及毒物的检测，多种生物活性物质的分析，多种抗体和抗原的免疫分析，基因芯片、蛋白质芯片、受体芯片、酶芯片、微流控芯片研究中得到了广泛地应用，而且呈现出上升趋势。为生命科学、环境科学、材料科学的研究提供了许多新的、高灵敏度的、有效的分析手段，推动了这方面科学理论和高新技术的发展；同时，其他相关学科的研究成果也为化学发光和生物发光提供了许多新的技术和手段，出现了许多新的化学发光和生物发光法，如纳米发光、发光成像、发光活体分析，大大促进了化学发光的发展及应用。本文将从以下几个方面论述化学发光分析法。 1 化学发光分析法的原理 化学发光(Chemiluminescence，简称CL) 分析法是分子发光光谱分析法中的一类，是指物质在进行化学反应时，由于吸收了反应时产生的化学能，而使反应产物分子激发至激发态，受激分子由激发态回到基态时，便发出一定波长的光。根据化学发光反应在某一时刻的发光强度或发光总量来确定组分含量的分析方法叫化学发光分析法[1]。 换句话说，化学发光是指吸收了化学反应能的分子由激发态回到基态时所产生的光辐射现象, 广义的化学发光也包括电致化学发光。一个化学反应要产生化学发光现象, 必须满足
化学镀镍及其原理 This manuscript was revised on November 28, 2020
化学镀镍及其原理 目录： 1化学镀 2化学镀镍 3化学镀镍的化学反应 4化学镀镍的热动力学 5化学镀镍的关键技术 6化学镀镍中应注意的问题 7化学镀镍的应用 一化学镀 概括：化学镀是一种新型的金属表面处理技术，该技术以其工艺简便、节能、环保日 益受到人们的关注。化学镀使用范围很广，镀金层均匀、装饰性好。在防护性能方面，能提高产品的耐蚀性和使用寿命；在功能性方面，能提高加工件的耐磨导电性、润滑性能等特殊功能，因而成为全世界表面处理技术的一个发展。 详解：化学镀[1](Electroless plating)也称无电解镀或者自催化镀（Auto-catalytic plating），是在无外加电流的情况下借助合适的还原剂，使镀液中金属离子还原成金属，并沉积到零件表面的 1 种镀覆方法。 化学镀技术是在金属的催化作用下，通过可控制的氧化还原反应产生金属的沉积过程。与电镀相比，化学镀技术具有镀层均匀、针孔小、不需直流电源设备、能在非导体上沉积和具有某些特殊性能等特点。另外，由于化学镀技术废液排放少，对环境污染小以及成本较低，在许多领域已逐步取代电镀，成为一种环保型的表面处理工艺。目前，化学镀技术已在电子、阀门制造、机械、石油化工、汽车、航空航天等工业中得到广泛的应用。 原理 （简称化学镀）技术的原理是：化学镀是一种不需要通电，依据氧化还原反应原理，利用强还原剂在含有金属离子的溶液中，将金属离子还原成金属而沉积在各种材料表面形成致密镀层的方法。化学镀常用溶液：化学镀银、镀镍、镀铜、镀钴、镀镍磷液、镀镍磷硼液等。 目前以次亚磷酸盐为还原剂的化学镀镍的自催化沉积反应，已经提出的理论有“原子氢态理论”、“氢化物理论”和“电化学理论”等。在这几种理论中，得到广泛承认的是“原子氢态理论”。 二化学镀镍
第4章电化学原理及应用 5课时 教学目标及基本要求 1. 明确原电池及相关的概念。了解电极的分类，了解电极电势的概念。 2. 能用能斯特方程式进行有关计算。能应用电极电势的数据判断氧化剂、还原剂的相对强弱及氧化还原反应自发进行的方向和程度。 3. 了解摩尔吉布斯自由能变与原电池电动势，标准摩尔吉布斯自由能变与氧化还原反应平衡常数的关系。 4. 了解电解、电镀、电抛光的基本原理，了解它们在工程上的应用。了解金属腐蚀及防护原理。 教学重点 1. 原电池符号的书写 2. 影响电极电势的因素 3. 电极电势与吉布斯的关系 4. 电极电势的应用 教学难点 1. 电极类型 2. 能斯特方程及相关计算 3. 应用电极电势判断氧化剂、还原剂的相对强弱 本章教学方式（手段）及教学过程中应注意的问题 本章采用多媒体结合板书的方式进行教学。 在教学过程中注意 1. 原电池的设计 2. 浓度、酸度对电极电势的影响 3. 电极电势的应用 主要教学内容 4.1 原电池（Electrochemical cell） 任何自发进行的氧化还原(oxidation-reduction) 反应，只要设计适当，都可以设计成原电池
用以产生电流。 4.1.1 原电池的结构与工作原理 Zn(s)+Cu2+(aq)=Zn2+(aq)+Cu(s) 负极Zn(s) → Zn2+(aq)+2e-(Oxidation) 正极Cu2+(aq)+2e-→ Cu(s) (Reduction) 总反应：Zn(s)+ Cu2+(aq) → Zn2+(aq)+ Cu(s) 原电池的符号（图式）(cell diagram) 表示: 如铜- 锌原电池, : Zn ∣ZnSO4(c1) ┊┊CuSO4(c2) ∣Cu 规定：(1) 负极(anode) 在左边，正极(Cathode) 在右边，按实际顺序从左至右依次排列出各个相的组成及相态; (2) 用单实竖线表示相界面, 用双虚竖线表示盐桥; (3) 溶液注明浓度，气体注明分压; (4) 若溶液中含有两种离子参加电极反应, 可用逗号隔开，并加上惰性电极. 4.1.2 电极类型 按氧化态、还原态物质的状态分类： 第一类电极：元素与含有这种元素离子的溶液一起构成的电极。 (1) 金属──金属离子电极： Zn2+| Zn ；Cu2+| Cu ；Ni2+| Ni (2) 气体——离子电极： H+ |H2(g) | Pt 2H+ + 2e-＝H2(g) Cl-| Cl2(g) | PtCl2(g) + 2e-＝2Cl- 第二类电极： (1) 金属──金属难溶盐电极： 甘汞电极：Cl-|Hg2Cl2(s)| Hg Hg2Cl2(s) + 2e-＝2 Hg (s) + 2 Cl- 银－氯化银电极：Cl-| AgCl(s) | Ag AgCl(s) + e-＝Ag (s) + Cl- (2) 金属──难溶金属氧化物电极： 锑—氧化锑电极：H+ ,H2O(g) | Sb2O2(s) |Sb Sb2O2(s) + 6 H+ + 6 e-＝2Sb +3H2O(g) 第三类电极: 氧化还原电极： MnO4-，Mn2+| Pt 2 MnO4-+ 16H+ + 10e-→ 2Mn2++8H2O 4.2 电极电势
简介 化学镀简介 化学镀 一、化学镀（chemical plating） 化学镀是一种新型的金属表面处理技术，该技术以其工艺简便、节能、环保日益受到人们的关注。化学镀使用范围很广，镀金层均匀、装饰性好。在防护性能方面，能提高产品的耐蚀性和使用寿命；在功能性方面，能提高加工件的耐磨导电性、润滑性能等特殊功能，因而成为全世界表面处理技术的一个发展。 化学镀技术是在金属的催化作用下，通过可控制的氧化还原反应产生金属的沉积过程。与电镀相比，化学镀技术具有镀层均匀、针孔小、不需直流电源设备、能在非导体上沉积和具有某些特殊性能等特点。另外，由于化学镀技术废液排放少，对环境污染小以及成本较低，在许多领域已逐步取代电镀，成为一种环保型的表面处理工艺。目前，化学镀技术已在电子、阀门制造、机械、石油化工、汽车、航空航天等工业中得到广泛的应用。 二、化学镀原理 化学浸镀（简称化学镀）技术的原理是：化学镀是一种不需要通电，依据氧化还原反应原理，利用强还原剂在含有金属离子的溶液中，将金属离子还原成金属而沉积在各种材料表面形成致密镀层的方法。化学镀常用溶液：化学镀银、镀镍、镀铜、镀钴、镀镍磷液、镀镍磷硼液等。 目前以次亚磷酸盐为还原剂的化学镀镍的自催化沉积反应，已经提出的理论有“原子氢态理论”、“氢化物理论”和“电化学理论”等。在这几种理论中，得到广泛承认的是“原子氢态理论”。 三、对非金属的化学镀需要敏化活化处理 敏化就是使非金属表面形成一层具有还原作用的还原液体膜。这种具有还原作用的处理液就是敏化剂。好的敏化效果要求具有还原作用的离子在一定条件下能较长时间保持其还原能力，并且能控制其还原反应的速度，要点是敏化所要还原出来的不是连续的镀层，而只是活化点。目前最适合的还原剂只有氯化亚锡。目前，对于非金属化学镀镍用得最多的是Pd活化工艺。当吸附有Sn的非金属表面接触到Pd活化液时，Pd会被Sn还原而沉积到非金属表面形成活化中心，从而顺利进行化学镀。
化学镀原理 一、化学镀镍的热力学 化学镀镍是用还原剂使溶液中的镍离子还原沉积在具有催化活性的表面上。其反应式为 NiCm2+＋R→Ni＋mC＋O C为络合剂、M为络合剂配位体数目，R、O分别为还原剂的还原态和氧化态。上式分解为：阴极反应：NiCm2+＋2e→Ni＋mC 阳极反应：R→O＋2e 该氧化还原反应能否自发进行的热力学依据是反应堆自由能的变化ΔF298。今以次磷酸盐还原剂作例子来计算化学镀镍自由能的变化如下： 还原剂的反应H2PO2-＋H2O→HPO3-＋3H-＋2e ΔF298=－23070卡/克分子——1卡=4.1868J 氧化剂的反应Ni2+＋2e→Ni ΔF298=10612卡/克分子 总反应Ni2+＋H2PO2-＋H2O→HPO32-＋Ni＋3H+ 该反应自由能的变化ΔF298=[10612＋(－23070)]=－12458卡/克分子。 反应自由能变化ΔF为负值、且比零小得多，所以从热力学判据得出结论表明用次磷酸盐做还原剂还原Ni2+是完全可行的。体系的反应自由能变化ΔF是状态函数，凡是影响体系状态的各个因素都会影响反应过程的ΔF值。以上计算虽然是从标准状态下得到的，状态变化也会变化，但仍不失其判断反应能否进行的指导意义。 众所周知，对于电化学反应ΔF=－nFE,n是反应中电子转移数目，F是法拉第常数，E是电池电势。因此，可逆电池电势E也可以直接用来做该电化学反应能否自发进行的依据。例如：阳极反应H2PO2-＋H2O→HPO32-＋2H+＋2eEOa=－0.504V 阴极反应Ni(H2O)62+＋2e→Ni＋6H2OEOc=－0.25V 总反应为Ni(H2O)62+＋H2PO2-＋H2O→Ni＋HPO32-＋2H+＋6H2O 该电池反应电势ΔEO=－0.25－(－0.5)=＋0.25V(SHE) ΔEO为正值，表示自由能变化是负值，即反应能自发进行。从标准电极电位EO值可看出：只要还原剂的电位比Ni2＋还原的电位负，该反应即可自发进行。直接用电池电势ΔE做反应能否自发进行的判据更简单。还原剂氧化的电位与Ni2+还原电位的差值愈大，镍沉积的可能性愈大，且沉积速度也越快。在镀液中加入络合剂以后，Ni2+的还原电位均会不同程度的负移，显然，在酸性介质中用次磷酸盐做还原剂只能还原出以柠檬酸做络合剂的Ni2+，用NH3做络合剂的体系反应就很困难，而用甘氨酸和CN－做络合的体系该还原反应就不可能发生，因它们的还原电位比更负。 但在氨、碱性溶液中反应是可以进行的，因为在碱性介质中H2PO2-氧化的电位变得更负。 H2PO2-＋3OH-→HPO32-＋2H2O＋2eEO=－1.57V 这时在用CN-做络合剂条件下，ΔEO=－0.90－(－1.57)=＋0.67V。由电池电势ΔEO为正值确认该反应可以自发进行。 二、化学镀镍的动力 在获得热力学判据证明化学镀镍可行的基础上，几十年来人们不断探索化学镀镍的动力学过程，提出各种沉积机理、假说，以期解释化学镀镍过程中出现的许多现象，希望推动化学镀镍技术的发展和应用。虽然化学镀镍的配方、工艺千差万别，但它们都具备以下几个共同点：·沉积Ni的同时伴随着H2析出。 ·镀层中除Ni外，还含有与还原剂有关的P、B或N等元素。 ·还原反应只发生在某些具有催化活性的金属表面上，但一定会在已经沉积的镍层上继续沉积。 ·产生的副产物H＋促使槽液PH值降低。 ·还原剂的利用率小于100%。 无论什么反应机理都必须对上面的现象作出合理的解释，尤其是化学镀镍一定要在具有自催化的特定表面上进行，机理研究应该为化学镀提供这样一种催化表面。 元素周期表中第Ⅷ族元素表面几乎都具有催化活性，如Ni、Co、Fe、Pd、Rh等金属的催化活性表现为是脱氢和氢化作用的催化剂。在这些金属表面上可以直接化学镀镍。有些金属本身虽不具备催
化学发光及生物发光的原理及其应用 第一部分概述 化学发光 (ChemiLuminescence ，简称为 CL) 分析法是分子发光光谱分析法中的一类，它主要是依据化学检测体系中待测物浓度与体系的化学发光强度在一定条件下呈线性定量关系的原理，利用仪器对体系化学发光强度的检测，而确定待测物含量的一种痕量分析方法。化学发光与其它发光分析的本质区别是体系产生发光 ( 光辐射 ) 所吸收的能量来源不同。体系产生化学发光，必须具有一个产生可检信号的光辐射反应和一个可一次提供导致发光现象足够能量的单独反应步骤的化学反应。化学发光体系用化学式表示为： 依据供能反应的特点，可将化学发光分析法分为： 1 ）普通化学发光分析法 ( 供能反应为一般化学反 应 ) ； 2 ）生物化学发光分析法 ( 供能反应为生物化学反应；简称 BCL) ； 3 ）电致化学发光分析法 ( 供能反应为电化学反应，简称 ECL) 等。根据测定方法该法又可分为： 1 ）直接测定 CL 分析法； 2 ）偶合反应 CL 分析法 ( 通过反应的偶合，测定体系中某一组份； 3) 时间分辨 CL 分析法 ( 即利用多组份对同一化学发光反应影响的时间差实现多组份测定 ) ； 4 ）固相、气相、掖相 CL 。分析法； 5 ）酵联免疫 CL 分析法等。 化学发光的系统一般可以表示为：
在整个的检测系统中其关键的部分为 PMT ，其直接影响到仪器的检测性能，其最高检测极限为 10 － 22 mol/L 。不同型号的仪器其检测技术不一样，但基本原理都是利用待测组份与体系的化学发光强度呈线性定量关系，而化学发光强度随体系反应进行的速度增强或衰弱。记录仪记录峰形，以峰高定量，也可以峰面积定量。因化学发光多为闪烁式发光 (1—2s 左右 ) ，故进样与记录时差短，分析速度快。 第二部分、化学发光常用的化学试剂及其原理 化学发光是某种物质分子吸收化学能而产生的光辐射。任何一个化学发光反应都包括两个关键步骤，即化学激发和发光。因此，一个化学反应要成为发光反应，必须满足两个条件：第一：反应必须提供足够的能量（ 170 ～ 300KJ ／ mol ），第二，这些化学能必须能被某种物质分子吸收而产生电子激发态，并且有足够的荧光量子产率。到目前为止，所研究的化学发光反应大多为氧化还原反应，且多为液相化学发光反应。 化学发光反应的发光效率是指发光剂在反应中的发光分于数与参加反应的分子数之比。对于一般化学发光反应，值约为 10 － 6 ，较典型的发光剂，如鲁米诺，发光效率可达 0 . 01 ，发光效率大于 0 。 01 的发光反应极少见。现将几种发光效率较高的常用的发光剂及其发光机理归纳如下。 1. 鲁米诺及其衍生物 鲁米诺的衍生物主要有异鲁米诺、 4—氨基已基—N 一乙基异鲁诺及 AHEI 和 ABEI 等。鲁米诺在碱性条件下可被一些氧化剂氧化，发生化学发光反应，辐射出最大发射波长为 425nm 的化学发光。 在通常情况下鲁米诺与过氧化氢的化学发光反应相当缓慢，但当有某些催化剂存在时反应非常迅速。最常用催化剂是金属离子，在很大浓度范围内，金属离子浓度与发光强度成正比，从而可进行某些金属离子的化学发光分析，利用这一反应可以分析那些含有金属离子的有机化合物，达到很高的灵敏度。其次是利用有机化合物对鲁米诺化学发光反应的抑制作用，测定对化学发光反应具有猝灭作用的有机化合物。其三是通过偶合反应间接测定无机或有机化合物。其四是将鲁米诺的衍生物如异鲁米诺 (ABEI) 标记到羧酸和氨类化合物上，经过高效液相色谱 (HPLC) 或液相色谱 (LC) 分离后，再在碱性条件下与过氧化氢－铁氰化钾反应进行化学发光检测。也可以采用其它分离方法，如将新合成的化学发光试剂异硫氰酸异鲁米诺标记到酵母 RNA 后，通过离心和透析分离，然后进行化学发光检测。此外应用的还有 N 2(B2 羧基丙酰基 ) 异鲁米诺，并对其性能进行了研究。
发布日期：2012-01-06 浏览次数：6
催化剂而起催化作用，使化学镀铜得以继续进行。这与化学镀镍的自催化原理是一样的。当化学镀铜反应开始以后，还有一些副反应也会发生： 2HCHO+OH一→CH 3 0H+HCOO- 这个反应也叫“坎尼扎罗反应”，它也是在碱性条件下进行的，将消耗掉一些甲醛。 2Cu2++HCHO+50H→Cu 20+HC00一+3H 2 这是不完全还原反应，所产生的氧化亚铜会进一步反应： Cu 20+2HCHO+20H一→2Cu+H 2 +H 2 0+2HC00— Cu 20+H 2 0→2Cu++20H一 也就是说，一部分还原成金属铜外，还有一部分还原成为一价铜离子。一价铜离子的产生对化学镀铜是不利的，因为它会进一步发生歧化反应，还原为金属铜和二价铜离子： 2Cu+→Cu+Cu2+ 这种由一价铜还原的金属铜是以铜粉的形式出现在镀液中的，铜粉成为进一步催化化学镀的非有效中心，当分布在非金属表面时，会使镀层变得粗糙，而当分散在镀液中时，会使镀液很快分解而失效。
(1)镀液各组分的影响 二价铜离子(主盐)的浓度变化对化学镀铜沉积速度有较大影响，而甲醛浓度在达到一定的量后，影响不是很大，并且与镀液的pH值有密切关系。当甲醛浓度高时(2mol／L)，pH值为11～11．5，而当甲醛浓度低时(0．1～0．5mol／L)，镀液的pH值要求在12～12．5。 如果溶液中的pH值和溶液的其他组分的浓度恒定，无论是提高甲醛或者是 二价铜离子的含量(在工艺允许的范围内)，都可以提高镀铜的速度。 化学镀铜的反应速度(ν)与二价铜离子、甲醛和氢氧根离子的关系可以用以下关系式表示： ν=K[Cu2+]0.69[HCHO]0.20[OH一]0．25 在大部分以甲醛为还原剂的化学镀铜液中，甲醛的含量是铜离子含量的数倍。酒石酸盐的含量也要比铜离子高，当其比率大于3时，对铜还原的速度影响并不是很大，但是如果低于这个值，镀铜的速度会稍有增加，但是镀液的稳定性则下降。除了酒石酸钾钠外，其他络合剂也可以用于化学镀铜，比如柠檬酸盐、三乙醇胺、EDTA、甘油等，但其作用效果有所不同。最为适合的还是酒石酸盐。 (2)工艺条件和其他成分的影响 温度提高，镀铜的速度会加快。有些工艺建议的温度范围为30～60℃，但是过高的温度也会引起镀液的自分解，因此，最好是控制在室温条件下工作。