Меню

Электроосаждение меди из раствора

Электроосаждение меди из раствора

Двигатель – это сердце каждого автомобиля. Если он неисправен, ничего не работает, а ущерб автотранспортной компании из-за простоя может исчисляться тысячами рублей.

При необходимости снять квартиру, можно воспользоваться разными вариантами поиска подходящей недвижимости. На протяжении многих лет практически единственным источником.

Проведение газа в частном доме имеет не только множество преимуществ, но и сопровождается большим количеством сложностей. Во-первых, подключение к магистральному.

Ни одна строительная площадка не обходится без использования металлоконструкций. Они являются одним из самых важных элементов, когда требуется создать высокопрочный.

Производственная вентиляция имеет большое значение. Для обеспечения здоровья и безопасности сотрудников она является обязательным оборудованием.

Генераторы — это приборы, которые помогают решить проблему ненадежного электроснабжения. На сайте компании «Юнит Тулс» unit-tools.ru можно получить не только.

При выполнении различных ремонтных или же строительных работ, крайне важно отслеживать возможные деформационные процессы, которые в свою очередь образовываются в.

Прочистка канализационных труб может потребоваться в разных ситуациях. Такие работы обычно требуются в том случае, если в канализацию стоки не стекают вообще или стекают.

Источник

Способ электрохимического извлечения меди из сернокислых водных растворов

Использование: электрохимическое выделение меди из сернокислых водных растворов. Сущность изобретения: способ включает катодное осаждение меди из раствора, содержащего медь с концентрацией не более 40 г/л при катодной плотности тока 86-258 А/м 2 . Процесс проводят при концентрации серной кислоты в электролите 160-200 г/л и температуре 50-65°С. Это позволяет повысить степень извлечения меди и улучшить качество катодного осадка.

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано на предприятиях цветной металлургии при переработке медьсодержащих водных растворов для глубокого извлечения из них меди.

Известен способ электрохимического извлечения меди из сернокислого раствора, содержащего, г/л: медь 70-75; серная кислота 20; сульфат-ион общий 150-155, при температуре 50 о С и катодной плотности тока 200 А/м 2 . При этом происходит осаждение металлической меди на катоде с ее содержанием 99,2-99,5 мас. а концентрация меди в электролите снижается до 30 г/л, то-есть степень извлечения меди в твердый продукт составляет 48-50% Степень извлечения представляет собой отношение разницы исходной и конечной концентраций меди в растворе к ее исходной концентрации.

Недостатком указанного способа является невысокая степень извлечения меди, загрязнение катодного осадка примесями (0,5-0,8 мас.) и необходимость утилизации сернокислых растворов, содержащих до 30 г/л меди.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является способ электрохимического извлечения меди из сернокислых водных растворов, заключающийся в электрохимическом осаждении меди из сернокислого раствора, содержащего, г/л: медь 25-30 и серная кислота 50-150, при температуре 25-45 о С и катодной плотности тока 86-258 А/м 2 . При этом происходит осаждение меди на катоде, а концентрация меди в электролите снижается до 10-15 г/л, т.е. достигается степень извлечения меди 50-60% Содержание меди в катодном осадке составляет 99,3-99,6 мас. остальное составляет примесные металлы железо (0,1-0,05% ), никель (0,2-0,1%), свинец (0,2-0,1%), сурьма (0,2-0,1% ) и др. то-есть не удается получить катодную медь высокого качества.

Недостатком указанного способа является невысокая степень извлечения меди, невысокое качество катодного осадка, а также необходимость утилизации сернокислых растворов, содержащих до 10-15 г/л меди.

Утилизация меди из сернокислых растворов такого состава производится либо путем нейтрализации серной кислоты и последующим полным осаждением гидроксикарбонатов меди и примесных металлов, либо путем нейтрализации серной кислоты до рН 1-2 с последующей цементацией меди на железном или алюминиевом скрапе с дальнейшим осаждением оставшихся в растворе металлов известняком. Таким образом, процессы утилизации меди из отработанных электролитов, связанные с нейтрализацией свободной серной кислоты, приводит к повышению расхода реагентов и загрязнению осаждаемой меди осадителем и примесными металлами (до 10-15 мас.) или цементатором (до 20 мас.).

Целью изобретения является повышение степени извлечения меди из сернокислых водных растворов и улучшение качества катодного осадка.

Поставленная цель достигается тем, что в способе электрохимического извлечения меди из сернокислых водных растворов, включающем катодное осаждение меди из раствора, содержащего медь с концентрацией не более 40 г/л, при катодной плотности тока 86-258 А/м 2 , процесс проводят при концентрации серной кислоты в электролите 160-200 г/л и температуре 50-65 о С.

Это позволяет снизить конечную концентрацию меди до 1,8-3 г/л, повысить степень извлечения меди до 90-95% и улучшить качество катодного осадка.

Снижение концентрации серной кислоты менее 160 г/л приводит к нарушению процесса катодного осаждения меди при ее низких концентрациях в электролите, что не позволяет снизить ее содержание менее 5-7 г/л. Это связано с тем, что при невысоком содержании меди и серной кислоты в растворе происходит значительная поляризация катода и процесс катодного выделения водорода начинает превалировать над процессом осаждения меди. Кроме того, при этих условиях осаждение меди происходит в условиях предельной плотности тока, что приводит к ухудшению качества катодного осадка за счет катодного соосаждения примесных металлов, содержащихся в электролите.

Читайте также:  Шина 100 10 медь

Повышение концентрации серной кислоты более 200 г/л приводит к началу процесса обратного химического растворения катодной меди, что снижает катодный выход по току и приводит к дополнительным затратам электроэнергии на осуществление процесса катодного осаждения меди.

Снижение температуры процесса ниже 50 о С приводит к уменьшению скорости диффузии меди к катоду, уменьшению скорости ее осаждения и, в конечном итоге, к снижению степени извлечения меди на катоде. Кроме того, при температуре процесса менее 50 о С при невысоких концентрациях меди (5-7 г/л) за счет катодного осаждения происходит загрязнение осадка меди металлическими примесями (железо, никель и т.п.), что вызывает ухудшение качества катодной меди.

Повышение температуры процесса свыше 65 о С вызывает усиленное испарение воды и тумана серной кислоты с зеркала электролита (более 4-5 кг/м 2 ч), что приводит к необходимости частой корректировки состава электролита во избежание высаливания сульфата меди, необходимости организации сложной системы газоулавливания и существенному ухудшению условий труда.

Таким образом, определяющими факторами, позволяющими повысить степень извлечения меди и улучшить качество катодного осадка, являются концентрация серной кислоты не менее 160 г/л и температура процесса не менее 50 о С. При указанных параметрах удается снизить концентрацию меди в растворе до 1,8-3,0 г/л, что приводит к увеличению степени извлечения меди. Улучшение качества катодного осадка связано с уменьшением содержания в нем примесных металлов, которые соосаждаются на катоде совместно с медью.

Примесные металлы железо, никель, свинец, сурьма и др. являются более электроотрицательными, чем медь, и процесс их соосаждения зависит от величины катодного потенциала (поляризация катода), изменяющейся в течение процесса электрохимического извлечения меди в зависимости от концентрации последней в растворе. Поэтому снижение степени соосаждения примесей и, таким образом, уменьшение их концентрации в катодном осадке меди достигается только за счет деполяризации катода. При концентрации серной кислоты не менее 160 г/л и температуре раствора не менее 50 о С величина катодного потенциала при концентрации меди 1,8-3,0 г/л не достигает потенциала соосаждения примесных металлов совместно с медью и позволяет повысить качество катодного осадка.

К понятию качества катодной меди относятся также и такие, не имеющие строгого количественного выражения, параметры, как дендритообразование, величина кристаллов меди и плотность ее посадки на катодную матрицу. Высокое содержание серной кислоты в электролите и повышенная температура приводят к увеличению рассеивающей способности электролита и улучшению его выравнивающих свойств. Это приводит к снижению дендритообразования при катодном осаждении меди, что позволяет получать более толстые осадки катодной меди и увеличить время наращивания меди на катодную матрицу. Кроме того, проведение процесса при указанных в предлагаемом способе параметрах приводит к снижению размера кристаллов меди, что увеличивает плотность осадки. Это вызывает снижение окклюзии электролита и частиц шлема в объемы между кристаллами катодного осадка, что соответственно уменьшает загрязнение катодной меди примесными металлами.

Кроме того, при низком конечном содержании меди в электролите возможна очистка концентрированных сернокислотных растворов от металлов известными методами, например диализом, получая при этом чистые растворы серной кислоты с последующим использованием их для приготовления новых медьсодержащих растворов, направляемых на электрохимическое извлечение меди, то-есть осуществляется полная регенерация серной кислоты. Получаемые после отделения серной кислоты (диализом) растворы, содержащие незначительное количество меди и примесные металлы, обладают низкой кислотностью, что облегчает извлечение из них меди известными способами.

Следует отметить, что предлагаемый способ за счет глубокого обезмеживания раствора (до 1,8-3,0 г/л меди) позволяет повысить сквозное извлечение меди в конечный продукт катодный осадок.

П р и м е р 1. В электролизер, выполненный из винипласта и снабженный титановыми электродами, было залито 1,3 л раствора, содержащего 31,2 г/л меди и 160,7 г/л серной кислоты. Процесс электрохимического извлечения меди осуществляли при температуре 52 о С и катодной плотности тока 168 А/м 2 в течение 4,5 ч. При этом на катоде было получено 36,9 г металлической меди, а концентрация меди в электролите была снижена до 2,8 г/л, то-есть достигнута степень извлечения меди 91% Содержание меди в катодном осадке составило 99,91 мас. что существенно выше по сравнению с прототипом.

Читайте также:  Соляная кислота не будет взаимодействовать с медью

П р и м е р 2. В электролизер было залито 1,6 л раствора, содержащего 35,8 г/л меди и 198,9 г/л серной кислоты. Процесс извлечения меди осуществляется при температуре 59 о С и катодной плотности тока 195 А/м 2 в течение 4,8 ч. При этом на катоде было получено 54,2 г меди, а концентрация меди в растворе снижена до 1,9 г/л, то-есть достигнута степень извлечения меди 94,7% Содержание меди в катодном осадке составило 99,93 мас.

П р и м е р 3. В электролизер было залито 1,5 л раствора, содержащего 34,3 г/л меди и 181,3 г/л серной кислоты. Процесс электрохимического извлечения меди проводили при температуре 64 о С и катодной плотности тока 218 А/м 2 в течение 4,2 ч. При этом на катоде получено 47,8 г металлической меди, а концентрация меди в электролите снижена до 2,4 г/л, то-есть достигнута степень извлечения меди 93% Содержание меди в катодном осадке составило 99,92 мас.

П р и м е р 4 по прототипу. В электролизер было залито 1,8 л раствора, содержащего 31,6 г/л меди и 132,3 г/л серной кислоты. Процесс извлечения меди осуществляли при температуре 41 о С и катодной плотности тока 140 А/м 2 в течение 5,6 ч. При этом на катоде получено 38,3 г меди, а концентрация меди в электролите снижена до 10,3 г/л, то-есть достигнута степень извлечения меди 67% Содержание меди в катодном осадке составило 99,43 мас.

Из приведенных примеров видно, что проведение процесса при концентрации серной кислоты в растворе 160-200 г/л и температуре 50-65 о С позволяет значительно с 60-70 до 90-95% увеличить степень извлечения меди в катодный осадок и существенно улучшить качество катодного осадка по сравнению с прототипом.

СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕДИ ИЗ СЕРНОКИСЛЫХ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ, включающий катодное осаждение меди из раствора, содержащего медь с концентрацией не более 40 г/л, при катодной плотности тока 86 258 А/м 2 , отличающийся тем, что процесс проводят при концентрации серной кислоты в электролите 160 200 г/л и температуре 50 65 o С.

Источник

Электроосаждение меди из раствора

Поверхностно-активные вещества делятся на два класса [3]. К первому классу относятся низкомолекулярные соединения дифильного характера, имеющие гидрофильную «головку», т.е. одну или несколько полярных групп (например, –ОН, –СООН, –SО3Н, –ОSО3Н, –СООМе, N+ (СН3)3I) и гидрофобный «хвост» (как правило, алифатическую цепь, иногда включающую ароматическую группу). По своему действию (применению) ПАВ данного класса делятся на смачиватели, эмульгаторы, моющие агенты, пенообразователи и т.д. По химическим свойствам они подразделяются на анионоактивные (соли карбоновых кислот, алкилсульфаты, алкилсульфонаты и т.д.), катионоактивные (соли аминов, четвертичные аммониевые основания), моногенные (спирты, эфиры и т.д).

Ко второму классу принадлежат высокомолекулярные соединения, в которых чередуются гидрофильные и гидрофобные группы, равномерно распределенные по всей длине полимерной цепи.

Примерами высокомолекулярных ПАВ служат поливиниловые спирты, желатин, казеин, полиакриламид и ряд других соединений, успешно применяемых при электролитическом осаждении меди для улучшения качества осадка.

Синтетические и моющие смачивающие средства, содержащие в своем составе серу [3], оказываются перспективными при электроосаждении меди из кислых электролитов, однако не подавляют ее контактное выделение.

В работах [4–8] Л.Ю. Валентелис с сотрудниками проведены исследования с целью детального изучения влияния динатриевой соли дисульфида 3,3-дипропансульфокислоты (1) и поведение азогруппы в соединениях метиловый красный, метиловый оранжевый на катодный потенциал меди. Получены данные о блеске медных покрытий при использовании различных органических добавок: максимальным блеском характеризуются осадки, нанесенные из электролита с янус зеленым.

Авторы работ [2–5] установили, что в процессе электрокристаллизации меди образуются прочные тиомочевинные комплексы, в результате адсорбции которых медные покрытия приобретают блеск. В частности, в работе [5] сообщается, что введение тиомочевины (10–20 мг/л) в сернокислые растворы меднения приводит к возрастанию микротвердости, уменьшению относительного удлинения в шероховатости осадков.

Цель – исследовать влияние ВМ ПАВ на электровостановление ионов Cu (II) на ртутном и одноименном твердом электроде. В качестве ВМ ПАВ предлагается полимерный реагент Накфлок.

Материал и методы исследование

Исследование адсорбции и ингибирующего действия ВМ ПАВ было проведено при действии их на электровосстановление ионов Cu (II) на ртутном и одноименном твердом электроде. Полимерные реагенты серии «Накфлок» использованы в процессах восстановления ионов меди на ртутно-капающем электроде из раствора СuSО4∙Н2О 2∙10–3 моль/л на фоне 1 М Н2SО4 при температуре 293 К (рис. 1). Исследуемые добавки незначительно снижают предельный ток восстановления меди. Вероятной причиной этому могут быть электростатические взаимодействия функциональных групп с поверхностью электрода.

Читайте также:  Сплав меди с железом называют

Рис. 1. Полярограммы катодного выделения меди и раствора сульфата меди (СuSО4 – 2∙10–3 моль/л) в присутствии Накфлок-С. Ось абцисс–потенциал (В), ось ординат – сила тока (а). Обозначения кривых: без добавок (1), Накфлок- П (2), Накфлок (3), Накфлок-С (4)

Влияние «Накфлок» более заметно при электроосаждении меди на твердом электроде. На рис. 1 кривые электрокристаллизации без добавок ВМ ПАВ, на рис. 2 ‒ кривые с добавками Накфлок. При электрокристаллизации меди на твердом катоде у электролита, содержащего Накфлок (0,5 г/л), еще более усиливает торможения разрядов ионов меди (рис. 2, кривая 3).

Синтезированные гелеобразные полиэлектролиты серии «Накфлок» представляют собой полифункциональные полимеры амфолитного характера, содержащие амидные, циклические амидные, карбоксилатные группы и др. Проведенные исследования показывают положительный характер влияния ПАВ на качество катодных осадков.

Рост катодной поляризации в диапазоне концентрации Накфлок-С от 0,5 до 1,5 г/л связан с повышением степени заполнения поверхности катода адсорбированными молекулами Накфлок-С и, как следствие этого, увеличением торможения кристаллизационной стадии.

Влияние изучаемых образцов ПАВ, вероятно, должно быть заметно при электроосаждении меди на твердом электроде из концентрированных растворов, когда процесс идет преимущественно в кинетической области и потенциал электрода невелик.

Кривые поляризационных измерении электрокристаллизации меди без поверхностно-активных добавок при температуре 293 и 333 К приведены на рис. 3. Повышение температуры до 333 К смещает потенциал катода в положительную область примерно на 5–7 мВ.

При электрокристаллизации меди на твердом катоде из электролита, содержащего Накфлок-С (0,5 г/л) при 293 К наблюдается значительное торможение катодного процесса (рис. 2, кривая 2). Потенциал катода смещается в сторону отрицательных значений до 0,3 В.

Рис. 2. Поляризационные кривые электрокристаллизации меди из электролита (СuSO4 – 1 моль/л, H2SО4 – 0,5 моль/л). Ось абсцисс – изменение потенциала (В), ось ординат ‒ сила тока (а). Обозначения кривых: Т = 293К (1), Т = 333К (2)

Одновременное введение в электролит двух добавок – тиомочевины и Накфлок-С (0,5 г/л) еще более усиливает торможение разряда ионов меди (рис. 2, кривая 3). С увеличением концентрации ВМ ПАВ Накфлок-С до 2 г/л торможение разряда ионов меди усиливается (кривая 4). Появляющийся на I, Е кривой участок предельного тока в интервале потенциалов катода от –0,3 до –0,7 В свидетельствует о высокой адсорбции исследуемого ВМ ПАВ.

Повышение температуры до 333К незначительно снижает поляризацию медного катода в присутствии ПАВ (рис. 2). Тиомочевина с Накфлок-С (2 г/л) даже при высокой температуре не ослабляет своего поляризующего действия на процесс электрокристаллизации меди (кривая 4). Как видно из рисунка, на I, Е – кривой по-прежнему сохраняется предельная волна.

Рис. 3. Поляризационная кривые электрокристаллизации меди из электролита (CuSO4 – 1 моль/л, H2SO4 – 0,5 моль/л) при 293К (а) и 333К (б). Ось абцисс – потенциал (в), ось ординат – сила тока (а). Обозначения кривых: электролит (1), электролит + Накфлок-С (0,5 г/л) (2), электролит + тио – мочевина (0,1 г/л), + (0,5 г/л) (3), электролит + тио + мочевина (0,5 г/л) + Накфлок-С (2,0 г/л) (4)

Результаты исследование и их обсуждения

Осадки меди, полученные из электролита без добавок, имеют крупнокристаллическую структуру (рис. 1). При добавлении к электролиту меднения ВМ ПАВ Накфлок-С структура осадка меняется: уменьшается размер кристаллов, значительно возрастает число центров кристаллизации.

При температуре (293 К) смесь ПАВ тиомочевины с Накфлок (0,5 г/л) значительно повышает качество покрытия: уменьшает зернистость (рис. 2), усиливает блеск (таблица). При повышении концентрации Накфлок-С (2 г/л) качество осадков меди ухудшается, на светлой основе появляются темные пятна, выход по току металла снижается.

С увеличением температуры до 333 К качество медных покрытий, полученных из электролита с двумя добавками, остается прежним. Однако при высокой концентрации Накфлок-С (2 г/л) осадки темнеют. Выход меди по току 98,6 %.

Медные покрытия, полученные из электролита, состава (моль/л): медь сернокислая – 1, кислота серная – 0,5 в присутствии Накфлок и в комбинации с тиомочевиной. Плотность тока 2 А/дм2

Источник

Adblock
detector