Language
Country/Area
No result found
Perjalanan elektrolit yang fantastis: Apa yang terjadi pada polarisasi konsentrasi saat arus mengalir?
Ketika arus listrik mengalir melalui larutan elektrolit, polarisasi konsentrasi terjadi secara diam-diam, yang tidak hanya memengaruhi proses elektrokimia, tetapi juga sangat memengaruhi pengoperasian sains dan teknologi membran. Fenomena ini merupakan fenomena yang sangat penting dalam komunitas ilmiah, khususnya dalam elektrokimia dan teknologi membran. Hal ini pada dasarnya disebabkan oleh perubahan konsentrasi elektrolit yang disebabkan oleh aliran arus pada antarmuka antara elektroda dan larutan.
Polarisasi Konsentrasi dalam Elektrokimia
Dalam konteks elektrokimia, polarisasi konsentrasi menggambarkan bagian dari polarisasi sel elektrolit yang disebabkan oleh perubahan konsentrasi elektrolit ketika arus melewati antarmuka elektroda/larutan. Dalam pengertian ini, polarisasi konsentrasi setara dengan "overpotensial konsentrasi". Ketika zat kimia tertentu berpartisipasi dalam reaksi elektrokimia, jika pasokannya tidak mencukupi, konsentrasi zat pada permukaan elektroda akan berkurang. Hal ini menyebabkan proses difusi untuk menjaga keseimbangan antara pasokan dan konsumsi zat.
Polarisasi konsentrasi memiliki dampak yang mendalam pada laju reaksi elektroda dan proses migrasi ion.
Polarisasi Konsentrasi dalam Ilmu Membran
Dengan perkembangan teknologi membran, konsep polarisasi konsentrasi juga telah diperkenalkan dan diperluas ke ilmu membran. Dalam teknologi membran, polarisasi konsentrasi mengacu pada gradien konsentrasi yang terjadi pada antarmuka membran/larutan, yang disebabkan oleh transfer selektif spesies tertentu di bawah pengaruh gaya pendorong melintasi membran. Fenomena ini merupakan fitur inheren dari semua proses pemisahan membran.
Misalnya, dalam proses seperti pemisahan gas, pemisahan membran evaporatif, reverse osmosis, nanofiltrasi, ultrafiltrasi, dan mikrofiltrasi, konsentrasi zat terlarut di dekat permukaan hulu membran sering kali lebih tinggi daripada dalam cairan seragam yang jauh dari permukaan membran.
Ketika membran memiliki permeabilitas yang berbeda terhadap zat tertentu, kemiringan angka peach dan perbedaan konsentrasi di seluruh permukaan membran dapat menyebabkan pembentukan polarisasi konsentrasi.
Efek polarisasi konsentrasi pada proses pemisahan membran
Polarisasi konsentrasi dapat secara signifikan memengaruhi kinerja dalam proses pemisahan membran. Pertama, perubahan konsentrasi larutan akan mengurangi gaya dorong di dalam membran, sehingga laju pemisahan efektif akan menurun. Dalam proses yang didorong oleh tekanan, fenomena ini menyebabkan peningkatan gradien tekanan osmotik di dalam membran, sehingga mengurangi tekanan pendorong bersih. Selama dialisis, gradien konsentrasi pendorong di dalam membran juga menurun.
Gradien konsentrasi yang besar akan memengaruhi perbedaan potensial dan konduktivitas membran, sehingga mengurangi efisiensi pemisahan.
Meningkatkan strategi untuk mengatasi polarisasi konsentrasi
Secara umum, untuk mengurangi polarisasi konsentrasi, meningkatkan laju aliran larutan antara membran dan spacer yang mendorong turbulensi adalah metode umum. Teknologi ini memungkinkan pencampuran larutan yang lebih baik dan mengurangi ketebalan lapisan batas difusi. Terutama selama elektrodialisis, tegangan yang lebih tinggi diterapkan untuk mendorong konveksi yang diinduksi arus, yang selanjutnya meningkatkan pencampuran larutan.Fenomena konduksi induktif sangat penting dalam larutan encer, dan dapat secara signifikan meningkatkan kerapatan arus saat melebihi kerapatan arus yang membatasi, membuka ide-ide baru untuk desain perangkat mikrofluida. Pada saat yang sama, hal ini juga mendorong pengembangan bahan membran untuk bergerak menuju kinerja yang lebih tinggi.
Tantangan dan Peluang Masa Depan
Dalam pengembangan teknologi membran dan perangkat mikrofluida di masa depan, studi polarisasi konsentrasi masih memiliki tantangan dan peluang besar. Dengan memperoleh pemahaman yang lebih mendalam tentang mekanisme polarisasi konsentrasi, para ilmuwan dapat mengembangkan teknologi pemisahan yang lebih efisien dan lebih jauh merevolusi pengolahan air dan konversi energi menggunakan mikrofluida elektrokinetik yang sedang berkembang.
Apakah mungkin bagi kita untuk menembus batasan polarisasi konsentrasi dalam waktu dekat dan mencapai alokasi dan pemanfaatan sumber daya yang lebih efisien?
