Mechanická Technologie Sterilizace Nebezpečných Odpadů: Principy a Metody

Mechanická technologie sterilizace nebezpečných odpadů zahrnuje různé elektrochemické analytické metody, které využívají elektrolytických dějů na dobře polarizovatelných elektrodách. Tyto metody zahrnují elektrody ponořené do elektrolytu s ionty téhož kovu, konduktometrii, polarografii a voltametrii.

Elektrody a Elektrochemické Články

Elektrochemický článek je zařízení přeměňující chemickou energii na elektrickou. Je tvořen kovovými elektrodami ponořenými do elektrolytu s ionty téhož kovu. Elektrolyty jsou odděleny polopropustnou membránou umožňující průchod iontů, avšak bránící promíchání elektrolytů. Elektrony se uvolňují při reakci Mi ® Mi+ + e- a spotřebovávají při reakci Mj+ + e- ® M o na druhé elektrodě. Elektrony se pohybují tam, kde je jich nedostatek. Proto se na jedné elektrodě uvolňuje více iontů a na druhé elektrodě se některé ionty ukládají jako atomy kovu.

Určité množství iontů přechází (rozpouští se) do roztoku, a volné elektrony zůstávají v kovu. Takto vzniká elektrické napětí, které elektrostaticky brání dalšímu přechodu iontů do elektrolytu. Toto napětí závisí na druhu kovu, vlastně na jeho schopnosti uvolňovat ionty do daného prostředí. Výsledná EMS je dána rozdílem napětí na jednotlivých elektrodách. Jednotlivá elektrodová napětí nemohou být měřena, protože k měření potřebujeme vždy nejméně dvě elektrody.

Elektrochemickými články se zabývá lékařská biofyzika, včetně tělesných tekutin. Směr elektrického proudu je opačný ke směru toku elektronů.

Koncentrační Články

Koncentrační článek je tvořen dvěma elektrodami z téhož kovu, ponořenými do roztoku příslušných iontů o různé aktivitě (koncentraci) a1 a a2 (c1 a c2). I v tomto případě vychází nenulové napětí. Člen (vykrátí se aktivity kovů elektrod - jsou totožné) je v kontaktu s elektrolytem.

Čtěte také: Recyklace plastů

V článcích dochází k ustavení rovnováhy, jejímž důsledkem je vznik elektrického napětí. U elektrod prvního druhu probíhá výměna iontů a elektronů mezi elektrodou a roztokem. Tyto elektrody mohou být kationtové (kovové, amalgamové, plynová vodíková elektroda), u kterých nastává rovnováha mezi neutrálními atomy a kationty. Existují i elektrody aniontové (chlórová), na kterých se ustavuje rovnováha mezi atomy a anionty.

Iontově Selektivní Elektrody

Iontově selektivní elektrody reagují na určité ionty přítomné v roztoku. Dělí se do několika skupin. Enzymové elektrody jsou zvláštním druhem iontově selektivních elektrod. V nich přítomné enzymy štěpí substrát, jehož koncentrace má být stanovena. Produkt enzymové reakce musí být elektroaktivní, tj. iontové povahy, a může být stanoven příslušnou iontově selektivní elektrodou.

Standardní Vodíková Elektroda

Potenciál standardní vodíkové elektrody je roven nule. Slouží jako referenční bod pro stanovení potenciálu článku tvořeného touto elektrodou a standardní vodíkovou elektrodou. Potenciál vodíkové elektrody je funkcí aktivity (koncentrace) vodíkových iontů a při jednotkové aktivitě vodíkových iontů je roven nule. Je dána složitostí přípravy.

Kalomelová Elektroda

Kalomelová elektroda je spolu s elektrodou argentchloridovou nejvýznamnější elektrodou druhého druhu. Slouží jako referenční (srovnávací) elektroda pro měření potenciálu jiných elektrod. Tvoří ji rtuť překrytá vrstvou kalomelu (Hg2Cl2) a roztokem KCl. Tato rovnováha je ovlivňována i koncentrací KCl. Obvykle se připravuje nasycená kalomelová elektroda - roztok KCl je nasycen. Vyznačuje se reprodukovatelností a stabilitou potenciálu.

Skleněná Elektroda

Skleněná elektroda je iontově selektivní. Umožňuje potenciometrické měření pH. Je založena na principu koncentračního článku. Jejím jádrem je stříbrochloridová elektroda umístěná v prostředí o známém pH - například v roztoku NaCl. Tento roztok je oddělen od roztoku s neznámou hodnotou pH tenkou skleněnou membránou. Tvoří koncentrační článek, jehož potenciál je dán koncentrací vodíkových iontů po obou stranách membrány. Potenciál skleněné elektrody je dán aktivitou iontů vodíkových (hydroxoniových), avšak ovlivňován i ionty alkalických kovů na rozhraní skla a měřeného roztoku. Napětí na skleněné elektrodě je měřeno voltmetry, jejichž displeje obvykle přímo ukazují pH - pH-metry. Často tvoří jediné ponorné těleso.

Čtěte také: Jak příroda inspirovala vývoj mechanické ruky

Konduktometrie

Významnou elektrochemickou analytickou metodou je konduktometrie, stanovení vodivosti nebo měrné vodivosti elektrolytů. Vodivost G je převrácená hodnota odporu: G = 1/R [Ω-1 = siemens, S]. Měrná vodivost γ je převrácenou hodnotou měrného odporu (γ = 1/ρ). Pro porovnávání vodivosti jednotlivých druhů elektrolytů je vhodné měrnou vodivost vztáhnout na jednotkovou koncentraci a zavést tzv. molární vodivost, kde c je koncentrace elektrolytu.

Konduktometry, přístroje pro měření vodivosti elektrolytů, mohou být tvořeny běžným přístrojem pro měření odporu v obvodu střídavého proudu o frekvenci např. 1 kHz a nízkém napětí. Stejnosměrného proudu použít nelze, protože by mohl vyvolat polarizaci elektrod nebo elektrolýzu roztoku. Dvojice měrných elektrod bývá vyráběna z platiny. Konduktometrie se v praxi využívá např. při potravinách apod. Významnou aplikací konduktometrie je tzv. konduktometrická titrace.

Polarografie a Voltametrie

Polarografie a voltametrie jsou elektrochemické analytické metody, které využívají elektrolytických dějů na dobře polarizovatelných elektrodách. Princip polarografie byl objeven v r. 1922 Jaroslavem Heyrovským (1890-1967), kterému byla za jeho objev udělena v r. 1959 Nobelova cena za chemii.

Podstatou polarografie je měření závislosti elektrického proudu na napětí, které je přiváděno na rtuťovou kapkovou elektrodu (katodu) a obvykle nepřevyšuje -2 V. Průběžně se obnovuje její povrch. Kationty se stanovují při charakteristických tzv. půlvlnových potenciálech. Stanovení jednotlivých kationtů na elektrodě se projevuje v okolí půlvlnového potenciálu vzrůstem proudu, úměrným koncentraci daného iontu v roztoku.

Pro zvýšení citlivosti se používají různé modifikace polarografie, např. diferenční pulsní polarografie. Aplikují se napěťové pulsy o velikosti např. 10 mV. Při oscilografické polarografii je aplikováno střídavé elektrické napětí. Elektrodový děj je pak dán nejen faradaickými proudy (výměnou elektronů mezi elektrodou a ionty) ale i proudy kapacitními. Kapacita povrchu elektrody je závislá na způsobu uložení adsorbovaných látek. Takto lze proto studovat i látky, které při daném napětí neposkytují žádné faradaické proudy. Může se jednat o nukleové kyseliny a jejich složky. Tato metoda se označuje jako tensametrie.

Čtěte také: Primární recyklace plastů

Voltametrie

Voltametrie je obecně měření závislosti proudu na napětí přiváděném na elektrody umístěné v elektrolytu. Při voltametrii se používají stejné přístroje jako pro polarografii. Elektrody jsou z inertních a přitom elektricky vodivých materiálů, např. platiny nebo zlata. Platinové elektrody mohou rotovat. Používají se elektrody ze skelného uhlíku. Nevýhodou uhlíkových elektrod je nutnost broušením obnovovat jejich povrch po každém měření. Výhodou voltametrie je možnost jejich použití jako anod. Elektrody jsou často spojeny můstkem z elektricky vodivého gelu.

tags: #mechanická #technologie #sterilizace #nebezpečných #odpadů #princip

Oblíbené příspěvky:

• Harmonogram Svozu Odpadu Chrast
• Recyklace obalů od kosmetiky
• Výjimky dle § 56
• Sankce za špatné nakládání s olejem
• Efektivní čištění odpadů