Негіздері
жүктеу/скачать 323.49 Kb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Қолданылған әдебиеттер тізімі
- 7.1. № 11 зертханалық жұмыс. Пайдаланылған ерітінділерді және ағызынды суларды металл иондарынан цементация әдісімен тазарту. Теориялық бөлім
| Жұмыс бойынша есеп беру:
Жұмыс бойынша есеп келесі мәселелерді қамтиды: қысқаша түрде процестің теориясын сипаттау, эксперименттің мақсаты мен міндеттері, эксперименттерді қысқаша сипаттау, анализ әдістемелерін қысқаша сипаттау, тәжірибелердің нәтижелерін есептеу, кестелер құру, графиктер тұрғызу, алынған нәтижелерді талқылау және тұжырымдар жасау. Сұрақтар Ерітіндідегі мыс иондарының концентрациясын анықтау әдісін сипаттаңыздар. Ерітіндіні мыс иондарынан электрохимиялық әдіспен тазарту кезінде катодта жүретін реакцияны жазып түсіндіріңіздер. Ерітіндіден мыс иондарын бөліп алу дәрежесін есептеу әдісін түсіндіріңіздер. Ток бойынша шығымды есептеу әдісін түсіндіріңіздер. Электродтағы ток тығыздығын есептеу әдісін түсіндіріңіздер. Қолданылған әдебиеттер тізімі 1. Кипарисов С.С., Сучков А.Б., Ясиновский К.Д., Бескин А.Л. Использование порошкообразных псевдоожиженных электродов для электролитического получения цветных металлов. Серия: Производство тяжелых цветных металлов. - Выпуск 2, обзорная информация. – Москва 1981, с.47. 1.Угорец М.З., Шалаева Т.С., Пивоварова Л.С. Электролиз порошковых неорганических материалов в водной среде: (Катодные процессы). – Алма-Ата: Наука, 1989. – 144 с. 2. Практикум по прикладной электрохимии. Под ред. Проф. Н.Т.Кудрявцева и проф. П.М.Вячеславова. Л., «Химия», 1973, с.263. 3 .Баешов А.Б., Жылысбаева Г.Н., Баешова А.К. Предварительный патент РК, № 7412 от 09.02.98. Способ извлечения меди (II) из отработанных растворов. 4. Баешова А.К. Современные методы очистки сточных вод // В сб.: Материалы региональной научно-практической конференции «Казахстан – 2030 – здоровый образ жизни» ч. II) . – Караганда, 1998. – 7.1. № 11 зертханалық жұмыс. Пайдаланылған ерітінділерді және ағызынды суларды металл иондарынан цементация әдісімен тазарту. Теориялық бөлім Цементация дегеніміз – тұз ерітінділеріндегі металл иондарын басқа металмен ығыстырып шығару. Цементация әдісі гидрометаллургияда кеңінен қолданылады, мысалы шахта суларындағы мысты темір иондарымен ығыстырып бөліп алады. Сонымен қатар цементация әдісі ағызынды сулардағы және пайдаланылған ерітінділердегі потенциалдары оң қоспаларды бөліп алу үшін қолданылады (мысалы, никель электролиттеріндегі мысты никель ұнтағымен бөліп алу, немесе мыс және кадмийді мырыштың өте майда ұнтағымен бөліп алу). Осыдан басқа цементация цианды ерітінділердегі алтын иондарын бөліп алу үшін кеңінен қолданылады.Негізінен цементация әдісі металл концентрациясы ағызынды суларда өте аз болғанда қолданылады. Цементация – бұл электрхимиялық процесс. Бұл процесте электрлік коррозия процесіндегідей, екі реакция қатарымен жүреді. Электрлігі теріс (цементтейтін) металдың анодтық тотығуы және цементтелетін металдың катодтық тотықсыздануы қатар жүреді.Бұл екі процестің жылдамдықтары тең болуы шарт. Цементация процесінің теориясына кейбір түсініктерді металдар коррозиясының теориясынан қолдануға болады. Цементацияның жылдамдығына әртүрлі факторлардың әсері цементация жүретін аумаққа тәуелді. Егер цементация цементтелетін металл үшін шекті токтың аумағында жүретін болса, цементацияның жылдамдығы, негізінен иондардың катод учаскелеріне жеткізілуінің жылдамдығына тәуелді. Цементация кезінде цементтейтін металдың түйіршіктері цементтелетін металдың кристалдарымен қаптала бастайды. 1-ші суретте осы процестің 4 сатысы көрсетілген. Суретте көрсетілгендей, мырыштың түйіршігі мыс кристалдарымен қапталған, демек мыс кристалдарының бетінде қабыршық пайда болады. Ал енді осы «қабыршық» цементацияның жүруін тежей ме, жоқ цементацияның жүруін жеделдете ме? Кейбір зерттеушілер цементацияның жылдамдығы тек диффузиялық процестерге тәуелді деп ойлайды, олар цементацияны тежейді деген пікір айтады, себебі «қабыршық» цементтейтін металл иондарының цементтелетін металл иондарына жақындауын қиындатады, сонымен барлық процесс баяулайды. Ал осы процесті электрхимиялық процесс ретінде қарастырсақ, цементтелетін металл (мыс) иондарының «қабыршық» арқылы өтуінің қажеттілігі жоқ, себебі олар өзіне қажет электрондарды цементтеуші металдан (мырыштан) «қабыршықтың» кез келген учаскесінде ала алады. «Қабыршықтың» беттік ауданы дамыған, сондықтан оның бетінде электрон беру процесі мырыш түйіршігінің бетіндегі электрон беру процесіне қарағанда жеңілдеу жүреді (поляризация аздау болады). Диффузия құбылысы цементация кезінде негізінен цементтеуші металл «қабыршықтан» шығу кезінде орын алады. Егер цементация процесінің жылдамдығы цементтеуші металдың анодтық еру процесінің жылдамдығына тәуелді болса, «қабыршықты» бұзып, цементтейтін металдың шығуына жағдай жасау керек болар еді. Әдетте, қолданылған ерітінділерде еріген заттың концентрациясы аз болса, жылдамдық катодтық процеске тәуелді болады. 1-ші сурет. Цементация кезінде мыстың кристалдарының мырыш түйіршігінің бетінде сатылап қондырылуының схемасы. Диффузиялық аумақта жүретін цементация процесінің барысына ерітіндіні араластыру өте қатты әсер етеді. Біріншіден, араластыру шектік токтың шамасын жоғарылата отырып, цементацияның жылдамдығын арттырады, ал екіншіден, араластыру кезінде еріген оттегінің мөлшері көбейеді де, кристалдардың әкетілуіне байланысты катодтың беттік ауданы азаяды, бұл кезде цементацияның жүру жағдайлары нашарлайды. Температура жоғарылаған сайын цементацияның жылдамдығы аз артады, бірақ бәсекелес сутегінің бөліну реакциясының жылдамдығы артуы мүмкін. Диффузия белгілі бір деңгейде орын алса, цементация электродтық процестердің кинетикасының заңдарына бағынады. Бұл кезде цементацияға келесі факторлар әсер етеді: Ц е м е н т т е й т і н м е т а л д ы ң қ а с и е т т е р і. Бұл металдың цементтелетін металмен салыстырғанда потенциалы теріс болуы шарт. Потенциалдар айырмасы цементацияның толық жүруіне әсер етеді. Цементтеуші металдағы (егер бұл металдың потенциалы сутектің потенциалына қарағанда теріс мәнге ие болса): егер ол аз болса, цементациямен қатар сутегінің бөлінуі орын алады, бұл кезде цементацияның жылдамдығы кемиді. Сутектің бөлінуін тежеу үшін кейбір кезде электролитке металдардың тұздарын қосады (бұл металдарда сутектің асқын кернеуінің мәні өте жоғары болуы шарт); мысалы цианды ерітінділерден алтынды мырышпен цементация арқылы бөліп алған кезде электролитке қорғасынның тұзын қосады. Әдетте цементация процесін тежейтін бір мәселе: бұл процесс кезінде цементтейтін металдың пассивацияға ұшырауы (мысалы алюминий, темір, никель нитрат ерітінділерінде күмісті, сынапты және мысты ығыстырып шығармайды. Кейбір кезде цементтеуші металл цементтелуші металмен құйма түзеді, бұл кезде цементация процесі жеделдетіледі. 2. Ц е м е н т т е л е т і н м е т а л д ы ң қ а с и е т т е р і.Катодта аз асқын кернеумен бөліетін металл. Ал кейбір металдардың асқын кернеуі өте жоғары болады, сонда цементтеуші металмен цементтелуші металдың арасындағы айырма өте уүлкен болады, сонда цементтелетін ионның бөліп шығуына кедергі жасайды. Мысалы мырыш суықта кобальтты ығыстырып шығармайды. Ал егер элеткролитті ауыстырса, демек бұл электролитте кобальттың асқын кернеуі аздау болса, ал мырыштың потенциалы электртерістілеу болса (комплекс түзілуіне байланысты), мысалы цементтеуді аммиак ерітіндісінде жүргізсе, кобальттың цементтелуі жүреді.Цементтелетін металдың сутегінің бөлінуіне байланысты катод жанындағы кеңістіктің сілтіленуіне байланысты түзілетін оксидтермен және гидроксидтермен пассивтелуі цементация процесін тежейді. 3. Е р і т к і ш т і ң т а б и ғ а т ы. Ерітіндіде комплекс түзушілердің болуы, ерітіндідегі сутек иондарының концентрациясы, демек ерітіндінің рН-ы, ерітіндіде тотықсызданатын басқа заттардың болуы (оттегі, нитраттар және т.б.), анодтық кеңістіктің пассивтелуі – осының бәрі маңызды роль атқарады.Ерітіндінің тұтқырлығы және электр өткізгіштігі өте маңызды роль атқарады, неғұрлым тұтқырлық аз болып, электр өткізгіштік жоғары болса, жүйедегі кедергі аз болады да, цементацияның жылдамдығы арта түседі. 4. Т е м п е р а т у р а цементация процесіне әртүрлі әсер етеді. Біріншіден,температура артқан сайын иондардың диффузиясның жылдамдығы артады, концентрациялық поляризация төмендейді. Екіншіден, температураның жоғарылауы сутегінің асқын кернеуін және цементтелетін металдың асқын кернеуін төмендетеді. Сонымен қатар температура жоғарылаған сайын еріген оттегінің мөлшері азаяды, цементтелетін және цементтейтін металдың потенциалдары өзгереді, ерітіндінің өткізгіштігі артады. Іс жүзінде цементацияның толық жүруі маңызды, ал бұл мәселе электролитте қоспалардың болуына және потенциалдар айырымына тәуелді. Айта кететін мәселе: ерітіндіде қалып кеткен металдың бөлініп шығуы шектік токтың мәніне жеткенде іске асырылады (металл иондарының концентрациясының төмен болуынан), сондықтан цементация жылдамдығы процесс кезінде төмендейді. Сол себептен бәсекелес реакциялардың жылдамдығы артуы мүмкін (сутектің бөлінуі, оттектің және тағы басқа тотықтырғыштардың тотықсыздануы). Катодтық процеспен қатар басқа да тотықсыздану процестері жүруі мүмкін, демек цементация процесін толық жүргізу мақсатында бәсеклес процестердің ролін азайту қажет (температураның аса жоғарыламауы, ерітіндіде тотықтырғыштардың болмауы, сутек иондарының асқын кернеуінің жоғары болуы. жүктеу/скачать 323.49 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|