Экология / 4.Промышленная экология и медицина труда.

Д.х.н., профессор Баешов А.Б., к.х.н. Тулешова Э.Ж., к.т.н. Айболова Г.Т.

Международный казахско – турецкий университет им.Х.А.Ясави, Казахстан

К вопросу об извлечении серебра из

промпродуктов и ломов

Одним из пунктов рационального использования природных ресурсов является переработка отходов химической, металлургической промышленности с целью извлечения из них ценных компонентов.

При переработке различных промышленных отходов, содержащих ценные компоненты, возникает ряд проблем, связанных со сложностью их состава. Поэтому традиционные методы их переработки не всегда являются эффективными. Наиболее перспективными представляются электрохимические способы.

Обзор и анализ литературы показал, что в последние годы переменный ток находит все более широкое применение в различных отраслях химической технологии [1-4], в том числе для переработки лома, содержащего различные металлы.

Считаем, что для того, чтобы эффективно перерабатывать металлы в виде лома и других отходов, целесообразно предварительно изучить их электрохимическое поведение при поляризации переменным током.

В этой связи считаем, что изучение электрохимического поведения серебра при поляризации промышленным переменным током является актуальным.

В представленной работе приведены результаты исследования электрохимического поведения серебра при поляризации переменным током с частотой 50 Гц в растворе серной кислоты. Изучено влияние температуры электролита, продолжительности электролиза и частоты переменного тока на электродные процессы.

Ранее было исследовано влияние плотности переменного тока на титановом электроде на выход по току растворения серебра в интервале 20-160 кА/м² в 0,5 М растворе серной кислоты.

Зависимость выхода по току растворения серебра имеет вид кривой, проходящей через максимум. Результаты опытов показали, что при увеличении плотности тока на титановом электроде до 100 кА/м² значение выхода по току растет, достигая 78,4%, по-видимому, это объясняется увеличением скорости формирования полупроводниковых оксидных пленок на его поверхности, а начиная с плотности тока выше 100 кА/м² выход по току уменьшается, так как при более высоких плотностях тока на титановом электроде, по-видимому, образуются более рыхлые оксидные пленки, которые обладают значительно низкими полупроводниковыми свойствами.

Исследовано влияние плотности тока на серебряном электроде на выход по току растворения электрода из серебра, при этом плотность тока на титановом электроде оставалась постоянной и равной 100 кА/м².

Рассчитанный выход по току образования ионов серебра (I) имеет высокие значения при низких плотностях тока и достигает 95,5%. С увеличением плотности тока увеличивается скорость побочного процесса - выделения кислорода.

Как показали предварительные опыты, при поляризации двух серебряных пластинчатых электродов переменным током при плотностях тока от 200 до 1200 А/м², выход по току не превышает 4,8 %. Заменив один серебряный электрод на титановый, можно наблюдать интенсивное растворение серебра.

Растворение серебряного электрода при пропускании промышленного переменного тока через серебряный и титановый электроды, объясняется тем, что в анодном полупериоде переменного тока на поверхности титанового электрода образуются оксидные пленки, обладающие вентильными полупроводниковыми свойствами, в этой связи протекание тока наблюдается в электрохимической цепи только в катодном полупериоде на титановом электроде с выделением водорода. Когда титановый электрод находится в катодном полупериоде, серебряный электрод будет находиться в анодном полупериоде, и протекает реакция окисления металла, и при высоких плотностях тока могут протекать реакции выделения кислорода, а в катодном полупериоде на серебре наблюдается разряд ионов водорода [5]:

в анодном полупериоде: Ag⁰ – e → Ag⁺ Е⁰ = 0,799 В (1)

2 Н₂О – 4е → О₂ + 4Н⁺ (2)

в катодном полупериоде: 2Н⁺ + 2е → Н₂ (3)

На рис.1 приведены результаты исследования влияния температуры электролита на выход по току растворения серебра.

Нами установлено, что при повышении температуры до 60 ⁰С значение кажущегося выхода по току растет, достигая 136%. Из литературных данных [6] известно, что при 60 ⁰С в сернокислой среде металлическое серебро растворяется химически. Высокий ВТ, превышающий 100%, объясняется химическим растворением. Дальнейшее снижение ВТ растворения металла при температурах более 60 ⁰С по-видимому связана формированием более плотных оксидных и сульфатных пленок серебра.

Рис.1. Влияние температуры электролита на ВТ растворения серебра в

0,5 М H₂SO₄ (i_Ti=100 кА/м², i_Ag=200 А/м², t=15 мин.)

Структура оксидной и сульфатной пленки на поверхности серебра зависит и от продолжительности электролиза. При малой продолжительности не успевают формироваться плотные слои оксидов и сульфатов, в связи с этим растворение протекает интенсивно. Увеличение времени приводит к формированию толстых слоев оксидов, которые приводят к частичной пассивации электрода и торможению процесса растворения серебра в анодном полупериоде переменного тока. Влияние продолжительности электролиза представлена на рисунке 2, которая свидетельствует о том, что с увеличением времени поляризации ВТ уменьшается.

Рис.2. Влияние продолжительности электролиза на ВТ растворения серебра в 0,5 М H₂SO₄ (i_Ti=100 кА/м², i_Ag=200 А/м² )

Повышение частоты тока также оказывает заметное влияние на процесс растворения серебра. Наиболее высокие значения выхода по току (59,8%) наблюдается при частоте переменного тока 50 Гц.

Далее наблюдается заметное снижение ВТ с увеличением частоты тока. Серебро практически перестает растворяться при частоте 700 Гц и более. По-видимому, при высокой частоте также не обеспечивается необходимая длительность анодного полупериода для протекания реакции растворения.

Таким образом, нами впервые изучено электрохимическое поведение серебра при поляризации промышленным переменным током в растворе серной кислоты, показано, что при поляризации переменным током системы электродов серебро-титан, серебряный электрод растворяется и установлено, что изученные параметры оказывают заметное влияние на процесс растворения серебра.

Литература.

1. Михайловский Ю.Н. Электрохимический механизм коррозии металлов под действием переменного тока. // Журнал физической химии, №1. 1963., С. 132-137.

2. Баешов А.Б. Электрохимические методы извлечения меди, халькогенов и синтеза их соединений. Алма-Ата: Наука, 1990, 106с.

3. Жылысбаева Г.Н., Баешов А.Б., Бейбитова А. Исследование электродных процессов при поляризации медных электродов в переменным током в кислых растворах. КИМС, Алматы, №6. 1996, с.34-38

4. Джунусбеков М.М.,Баешова А.К., Баешов А.Б. Электрохимическое поведение хромовых электродов при поляризации переменным током в серно-кислой среде. // Экология и образование. Сб. научных трудов. Кентау:КУЦ. МКТУ им.Х.Ясави, 1999, 134с.

5. Латимер В. Окислительные состояния элементов и их потенциалы в водных растворах. М. 1954., 400 с.

6. Рипан Р., Четяну И. Неорганическая химия. Том 2., «Мир», Москва, 1970., 871 с.