VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Многократное увеличение объемов производства промышленной продукции делает образующиеся при этом отходы опасными для окружающей среды. В связи с этим возникает важнейшая задача современности – организация переработки отходов с целью их обезвреживания, а также извлечения из них ценных компонентов.

В настоящее время разработаны различные технологии по переработке отходов. Как показывают результаты известных данных перспективным является использование электрохимических методов, т.к. существующие гидро – и пирометаллургические процессы многостадийны, сложны и сопровождаются образованием токсичных веществ [1].

В данной раборе представлены результаты исследования электрохимического поведения свинца при поляризации промышленным переменным током частотой 50Гц. Как известно, значительная часть свинца расходуется для изготовления гальванических элементов и т.д.

Широкое применение данного металла, как правило сопровождается с образованием большого количества отходов и в связи с этим возникает новая проблема – проблема переработки свинецсодержащих отходов. Для создания эффективных электрохимических методов переработки данных отходов, прежде всего целесообразно исследовать электрохимические свойства различных соединений свинца.

В данной работе исследовано влияние на выход по току (ВТ) растворения свинца в кислых растворах, таких параметров как – плотность тока на свинцовом и графитовым электродах, концентрация азотной кислоты, влияние температуры и продолжительности электролиза при поляризации промышленным переменным током. Исследовательские работы проводились в стеклянном электролизере без разделения электродных пространств.

По теоретическим данным [2-3], при действии кислоты на металлический свинец образуется оксид азота (IV):

Pb + 4HNO₃= Pb(NO₃₎₂ + 2NO₂ + 2H₂O (1)

Но, по экспериментальным данным при поляризации промышленным переменным током свинцового электрода в азотно кислой среде выделение оксида азота не наблюдается.

Следует отметить, что при применении двух свинцовых электродов значение выхода по току растворения свинца было не значительным, так как образовавшиеся в анодном полупериоде на поверхности свинцового электрода продукты, обратно восстанавливаются в катодном полупериоде. Поэтому для улучшения растворения свинцового электрода в качестве второго электрода мы применяли графит. Графитовый электрод пропускает ток только в катодном полупериоде. Когда графитовый электрод находится в анодном полупериоде, в этот момент свинец, находящийся в анодном полупериоде, начинается растворяться и протекает реакция:

Pb⁰ – 2e = Pb²⁺ E⁰ = (2)

Следует отметить, что выход по току растворения свинца рассчитывали на анодный полупериод переменного тока. На основании проведенных исследований было установлено, что выход по току растворения свинцауменшается по мере увеличения плотности тока на графитовом электроде. Это объесняется тем, что при высоких плотностях тока полупроводниковые свойства графитового электрода снижается (рисунок 1).

Уменшение выхода по току растворения свинца наблюдается также с увеличением плотности тока на свинцовом электроде (рисунок 2).

Рис.1 Влияние плотности тока на графитовом Рис.2 Влияние плотности тока на свинцовом электроде на кажующийся ВТ электроде на кажущийся ВТ

растворения свинца: iPb = 400 A/м²; t = 20⁰C; растворения свинца: i_c = 40 кA/м²;

 = 0,5 час; C_HNO3 = 2 M; ν =50 Гц. t = 20⁰C;  = 0,5 час; C_HNO3 =2M; ν =50 Гц.

По мере повышения концентрации азотной кислоты кажущийся выход по току растворения свинца увеличивается до 126% (рисунок 3). Повышение выхода по току растворения свинца100% объясняется тем, что одновременно имеет место и химического растворение металла. При повышение температуры раствора тоже выход по току растворения свинца возрастает (рисунок 4). По результатом экспериментарасчитано значения энергия активации (E_акт = 3,1 кДж/моль), это показывает, что основной процесс протекает в диффузионном режиме.

Рис.3 Влияние концентрации электролита Рис. 4Влияние температуры электролита на на кажущийся ВТ растворения свинца: кажущийся ВТ растворения свинца:

i_c = 40 кA/м²; iPb = 400A/м²; t = 20⁰C; = 0,5 caғ; i_c = 40 кA/м²; iPb = 400A/м²; C_HNO3 = 2 M;  = 0,5

ν =50 Гц. caғ; ν =50 Гц.

Таким образом, совокупность экспериментальных данных позволяет сделать вывод о том, что при поляризации промышленным переменным током в азотно кислой среде свинцовые электроды интенсивно растворяются образованием нитратов свинца.

ЛИТЕРАТУРА

1. Баешова А.К. Утилизация свинецсодержащих отходов из отработанных растворов электрохимическими методами // Наука- образование – производство в решении экологических проблем. Уфа, 2002. С.205-206.

2. Глинка Н.Л. Общая химия. Изд.18-е, испр.Л., «Химия», 1976, 615с.

3. Жылысбаева Г.Н. Проблемы извлечения свинца из свинецсодержащих твердых отходов // Вестник КазНТУ. Алматы, №4(80), 2010. С.319-321.

Код для цитирования: Скопировать