ТҰздарын синтездеу в статье рассматриваются результаты исследования электрохимического поведения серебра при поляризации промышленным трехфазным переменным током



Дата01.05.2016
өлшемі88.54 Kb.
А.Ясауи университетініњ хабаршысы, №1, 2011

Г.Т.САРБАЕВА

техника ғылымдарының кандидаты, доцент

А.Ясауи атындағы ХҚТУ
Қ.Т.САРБАЕВА

химия ғылымдарының кандидаты, доцент м.а.

А.Ясауи атындағы ХҚТУ
ҮШ ФАЗАЛЫ АЙНЫМАЛЫ ТОК ҚАТЫСЫНДА КҮМІС

ТҰЗДАРЫН СИНТЕЗДЕУ
В статье рассматриваются результаты исследования электрохимического поведения серебра при поляризации промышленным трехфазным переменным током.
This article considers the results of researching electrochemical properties of argentums in polarization by industrial threephase current.
Электролиз процесінде стационарлы емес айнымалы токтарды пайдалану бейорганикалық қосылыстарды синтездеудің жаңа мүмкіндіктерін туындатуда. Химия, металлургия саласында қолданылып жүрген электрохимиялық әдістер, басқа белгілі тәсілдерге қарағанда, өзінің жақсы көрсеткіштерімен белгілі. Олардың негізгілерінің бірі, электрохимиялық синтез кезінде қоршаған орта ластанбайды. Оның үстіне электролиз жолымен алынған химиялық заттар немесе олардың қосылыстары басқа әдістерге қарағанда, таза түрінде алынады. Электрохимиялық тәсілдерді қолдана отырып, қалдықсыз технология жасау, шикізат құрамынан бағалы компоненттерді бөліп алудың экологиялық тиімді әдістерін жетілдіруге болады. Осындай мақсатпен активтілігі төмен металдар қатарына жататын күмістің айнымалы ток режимінде түрлі сулы орталарда электрохимиялық қасиеті зерттелінді.

Күміс табиғатта сирек кездесетін асыл металл, оның жер шарындағы таралуы 7.10-6 %. Қосылыстарының маңыздысы күміс жылтыры – аргентит Ag2S (мыс және қорғасын кендерінде кездеседі). Күміс кендері Оралда, Қазақстанда, Алтайда, Кавказда және т.б. жерлерде бар.

Ғылыми-зерттеу жұмысының мақсаты - анодты поляризациялағанда ерімейтін күміс электродтарын күкірт және тұз қышқылы ерітінділерінде үш фазалы айнымалы токпен поляризациялау арқылы электродтарда жүретін электрохимиялық процестердің табиғатын жан-жақты зерттеу; күмістің маңызды бейорганикалық қосылыстарын сулы электролиттерде электрохимиялық жолмен синтездеуге қажет жағдайды анықтау және оның қарапайым тиімді жаңа технологиялық тәсілдерін жасау болып табылады.

Күмістің тұз қышқылы ерітіндісіндегі анодты еруінің кинетикасы мен механизмі потенциодинамикалық поляризациялық қисықтар түсіру әдісі арқылы зерттелінді [1].

Әдебиеттердегі мәліметтерге қарағанда көптеген металдардың электрохимиялық касиеттерін зерттеуде, стационарлы емес айнымалы токтармен поляризациялаудың орны өзгеше. Оның үстіне электрохимиялық әдістер арқылы қалдықсыз технологияны жетілдіру шаралары бірқатар экологиялық мәселені шешудің тиімді әдісі болып отыр. Осыған орай металдардың электрохимиялық қасиеттерін жиілігі 50 Гц өндірістік үш фазалы айнымалы ток қатысында зерттеу мүлдем жаңа бағыттың бірі [2-4]. Химиялық ток көздерін алуда, гидрометаллургияда және заттарды синтездеу технологияларында стационарлы емес токтар (асимметриялы, реверсиялы, импульсті және т.б.) кеңінен қолданылатыны белгілі. Дегенмен күмістің электрохимиялық қасиеттерін тұз қышқылы ерітіндісінде өндірістік үш фазалы айнымалы токпен поляризациялауға арналған зерттеу жұмыстары алғаш рет жүргізіліп отыр.

Тәжірибелер сыйымдылығы 300-400 мл болатын электролизерде, ерітіндіні араластырусыз бөлме температурасында жүргізілді. Электролит – әр түрлі концентрациядағы НСІ және H2SO4 ерітінділері. Электродтар – тазалығы 99,9% болатын таза күміс пластиналарынан дайындалды. Электрод кеңістігі бөлінбеген.

Үш күміс электродтарын қышқыл ерітінділерінде үш фазалы айнымалы токпен поляризациялағанда анодтық жартылай периодта күміс электродтары (1) реакциясы бойынша ериді:

Ag  Ag+ + е Е0 =+0,222 B (1)

Айнымалы токтың катодтық жартылай периодында күміс электродтарының бетінде сутегінің бөліну реакциясы жүреді:

2О + 2е  Н2 + 2ОН- Е0 = -0,83 B (2)

Ерітінді көлемінде түзілген күміс (І) иондары хлорид- және сульфат-иондарымен әрекеттесіп, ақ түсті тұнба түрінде түзіледі:

Ag+ + Cl-  AgCl ЕК = 1,8.10-10 (3)

Ag+ + SO42- ® Ag2SO4 ЕК = 1,2.10-5 (4)

Ерітіндідегі күміс (І) иондарының сандық мөлшері титриметриялық анализ әдісі бойынша анықталды. Алынған нәтиже салмақтық әдістің шынайылығын көрсетті.

Айнымалы ток кезіндегі күмістің қышқыл ерітінділеріндегі электрохимиялық қасиеті күміс электродтарына берілген ток тығыздығына тәуелді қарастырылды. Күміс (І) иондарының ток бойынша шығымына ток тығыздығының әсері 600-5000 А/м2 аралығында 1,0-3,0 н. ерітінділерде зерттелінді.

1,0 н. НСІ ерітіндісінде күміс (І) иондарының ток бойынша түзілу шығымы 1-кестеден көрініп тұрғандай, ток тығыздығының артуымен төмендейді. Максиамальды ток бойынша шығым 1500 А/м2 кезінде ~15,6%. Ток бойынша шығымның төмендеуі жоғары ток тығыздығында электродтың беті мықты күміс хлориді қабатымен қапталып қалуымен байланысты. Дәл осыған ұқсас жағдай 3,0 н Н2SO4 ерітіндісінде де байқалады (кесте 2).


Кесте 1. Үш фазалы айнымалы ток поляризациясы кезінде НСI ерітіндісінде Ag (I) иондарының ток бойынша шығымына ток тығыздығының әсері:

НСІ – 1,0н., τ – 0,25 сағ., t-200 C)



і, А/м2

600

2000

2500

3000

3500

ТШ, %

13,6

10,8

10,4

10,0

9,6


Кесте 2. Үш фазалы айнымалы ток поляризациясы кезінде Н2SO4 ерітіндісінде Ag (I) иондарының ток бойынша түзілу шығымына ток тығыздығының әсері: (СH2SO4 – 3,0н., τ – 0,25 сағ., t - 200 C)

і, А/м2

600

1500

3000

5000

6000

ТШ, %

28,2

16,8

10,4

6,0

4,6

Күміс электродтарының үш фазалы айнымалы ток поляризациясы кезінде өз иондарын түзе еруін былай түсіндіруге болады: үш фазалы токтың әрбір фазасында күміс электродтары айнымалы токтың анодтық жартылай периодында болған кезде, олар бір валентті ион түзе ериді, ал катодтық жартылай периодта электродтар бетінде сутегі иондарының разрядталуы және электродтар бетінде түзілген күміс тотығы мен сульфатының немесе хлоридінің қайта тотықсыздануы орын алады. Жоғары ток тығыздықтарында электрод бетінде сұр түсті күміс тотығы түзілетіндігін көзбен байқауға болады.

Күміс (І) иондарының ток бойынша түзілу шығымына қышқыл концентрациясының әсері 1-суретте көрсетілген. Айнымалы токпен поляризациялау кезінде күміс (І) иондарының түзілуіне қышқыл ерітінділерінің төмен концентрациясы айтарлықтай әсерін тигізеді. Тұз қышқылының концентрациясы 2,0 н. және одан жоғары болған кезде Ag+ иондарының ток бойынша түзілу шығымы ~16 %-дан асады. Ал күкірт қышқылының концентрациясы 3,0 н. және одан жоғары болған кезде Ag+ иондарының ток бойынша түзілу шығымы ~28 %-дан асатын мәндерге ие.

Жоғары концентрлі қышқыл ерітінділерінде күміс еруінің ток бойынша шығымының жоғарылауын, біріншіден, қышқыл ерітіндісіндегі хлорид- және сульфат-иондары мен сутегі-иондарының активтілігінің жоғарылауымен түсіндіруге болады. Бұл кезде ерітіндідегі қышқыл қалдықтары металдың кристалдық торын қарқынды бұзады. Үш фазалы айнымалы токтың анодтық жартылай периодтарында түзілген Ag+ иондарымен қышқыл қалдықтары оңай байланыса алады. Ал, екіншіден, қышқыл концентрациясының артуы металл бетінде тотық қабатының түзілуіне мүмкіндік бермейді, осыдан қорғаныштық қабатынан арылған металл, сутегі иондарымен оңай әрекеттесіп өз ионын түзе ериді.





1-сурет. Күміс (І) иондарының ток бойынша шығымына қышқыл концентрациясының әсері: i=600 A/м2; =0,25 сағ; t =200 C –

1) HCl ерітіндісінде; 2) H2SO4 ерітіндісінде

Күміс электродтарына 600 А/м2 ток тығыздығын бере отырып, үш фазалы айнымалы токпен поляризациялағанда қышқыл ерітінділерінің температурасының электродтық процестерге әсері 20-80°С аралығында зерттелінді (2-сурет). Электролит температурасын жоғарылатқан сайын күмістің еруінің ток бойынша шығымы күрт төмендейді. Бұл аномальді құбылысты түсіндіру арнаулы зерттеулерді қажет етеді. Біз алынған мәліметтер бойынша, қышқыл ерітінділерінің температурасы артқан сайын, күміс электродтары еруінің ток бойынша шығымының төмендеуін, электрод бетін қаптап қалатын күміс хлориді мен сульфаты пленкасының түзілуімен байланысты деп жорамалдаймыз.

Электролиз уақытының күміс еруінің ток бойынша шығымына әсері 3-суретте көрсетілген. Электролиз уақыты артқан сайын, күміс еруінің ток бойынша шығымы да бірте–бірте төмендеп, соңында аз мәнге жетеді. Өйткені, электролиз уақытының артуымен ерітіндідегі хлорид- және сульфат-иондарының концентрациясы төмендейді, соған сәйкес күміс хлоридінің ток бойынша шығымы да төмендейді. Шамасы бұл кезде, электродтар беті күміс хлориді мен сульфатының жұқа қабатымен қапталып, күмістің бір валентті ион түзе еруі тежеледі.


2-сурет. Күміс (І) иондары түзілуінің ток бойынша шығымына

электролит температурасының әсері (i=600 А/м2, Сқышқыл =2.0н,

=0,25 сағ): 1) HCl ерітіндісінде; 2) H2SO4 ерітіндісінде
Қышқыл ерітіндісінде күмісті анодты поляризациялағанда оның беткі қабаты оңай пассивтеліп, металдың электрохимиялық қасиетін зерттеуді қиындататыны белгілі. Біздің жүргізген эксперименттік нәтижелеріміз стационарлы емес режимдегі үш фазалы айнымалы токпен поляризацияланған күміс электродтарының тұз түзе еритінін және бұл электродтық процестерді зерттеуге болатынын көрсетіп отыр.



3-сурет. Күміс (І) иондары түзілуінің ток бойынша шығымына

электролиз уақытының әсері (i=600А/м2, Сқышқыл=2.0н, t=200С):


  1. HCl ерітіндісінде; 2) H2SO4 ерітіндісінде

Сонымен, алғаш рет тұз және күкірт қышқылы ерітіндісінде өндірістік жиіліктегі үш фазалы айнымалы токпен поляризацияланған күмістің электрохимиялық қасиеті зерттелінді. Электролиздің стационарлы емес режимінде күміс электрохимиялық активтілік көрсетіп, AgCl, AgSO4 қосылыстарын түзе еритіндігі анықталды. Күміс (І) хлориді мен сульфаты ақ түсті жартылай аморфты тұнба, олар аммиакта, концентрлі тұз қышқылында жақсы еріп, комплексті қосылысқа айналатынымен ерекшеленеді.



ӘДЕБИЕТТЕР


  1. Баешов А.Б., Тулешова Э.Ж., Сарбаева Г.Т. Влияние различных параметров электролиза на электрохимического поведения серебра в солянокислом растворе / Материалы IV Международной научной конф. «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане». Сб.статей, ч.3. Алматы, 2010. С.209-212

  2. Баешов А. Электрохимические процессы при поляризации промышленным переменным током /Материалы Международной научно-практической конференции «Современное состояние и перспективы развития науки, образования в Центральном Казахстане». Караганда, 2008. С. 209-214.

  3. Баешов Ә.Б., Сарбаева Г.Т. Үш фазалы айнымалы токпен поляризацияланған мырыш электродтарының тұз қышқылы ерітіндісіндегі электрохимиялық қасиеті /ҚР ҰҒА-ның Хабарлары. Химия сериясы, № 2(380), Алматы, 2010. 21-23 б.

  4. Баешов А. Применение новых электрохимических методов в решении проблем металлургии. Химия и экология// Труды Международной школы-семинара «Проблемы электрохимии ХХI век». Алматы, 2007. С. 37-47.



Достарыңызбен бөлісу:


©netref.ru 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет