2. Задачи исследования.
Знакомство с основными показателями процесса электрохимического производства металлов. Овладение методом экспериментального определения выхода по току в процессах электролиза. Изучение влияния состава электролита и других факторов и на показатель выхода по току.
3. Методика исследования.
3.1 Описание экспериментальной установки.
Как уже говорилось ранее, примесь в электролите может быть вредной или полезной. Может расходоваться и может образовываться. Ниже представлены две экспериментальные установки, на одной из которых проводится исследование по заданию преподавателя.
Установка 1
На первой установке мы будем осуществлять электролитическое рафинирование меди. В ходе этого процесса серная кислота – примесь, обеспечивающая необходимое сопротивление раствора, постоянно расходуется и ее надо добавлять по ходу процесса.
Рисунок 1 Экспериментальная установка для определения выхода по току в процессе электролитического рафинирования меди.
Установка для определения выхода по току, созданная на основе установки по изучению вольт-амперных характеристик, представлена на рисунке 1. Электролизер 5 в который заливается электролит 4 запитывается от понижающего трансформатора 1, подающего на электролизер постоянный ток. Трансформатор оснащен системой регулирования вторичного напряжения от 0 до 5 вольт. В электролит помещаются два электрода. Отрицательно заряженный катод 6 где происходит восстановление ионов меди и положительно заряженный анод 7, материал которого подвергается анодному разложению за счет окисления элементарной меди и перехода ее в раствор. Сила тока в цепи измеряется последовательно подключенным амперметром 3. Напряжение, подаваемое на ванну измеряется вольтметром 2, который подключен параллельно с трансформатором. С помощью счетчика электрической энергии 8 определяем расход электроэнергии, которая затрачивается на проведение процесса электролиза. Раствор в электролизере перемешивается с помощью мешалки 9. Из бюреток 10 и 11 в электролизер добавляется раствор сульфата меди и раствор серной кислоты соответственно для поддержания необходимой концентрации сульфата в электролите и РН-среды. Электролит охлаждается с помощью холодильника 12 внутри которого циркулирует охлаждающая вода.
Установка 2
На второй установке мы будем осуществлять электролитическое получение цинка. В ходе этого процесса серная кислота – примесь, обеспечивающая необходимое сопротивление раствора, постоянно выделяется и ее надо нейтрализовывать по ходу процесса. Установка для определения выхода по току, созданная на основе установки по изучению вольт-амперных характеристик, представлена на рисунке 2. Электролизер 5 в который заливается электролит 4 запитывается от понижающего трансформатора 1, подающего на электролизер постоянный ток. Трансформатор оснащен системой регулирования вторичного напряжения от 0 до 5 вольт. В электролит помещаются два электрода. Отрицательно заряженный катод 6 где происходит восстановление ионов цинка и положительно заряженный анод 7, на котором происходит электрохимическое восстановление воды. Сила тока в цепи измеряется последовательно подключенным амперметром 3. Напряжение, подаваемое на ванну, измеряется вольтметром 2, который подключен параллельно с трансформатором. С помощью счетчика электрической энергии 8 определяем расход электроэнергии, которая затрачивается на проведение процесса электролиза. Раствор в электролизере перемешивается с помощью мешалки 9. Из бюретки 10 в электролизер добавляется раствор сульфата цинка. Электролит охлаждается с помощью холодильника 12, внутри которого циркулирует охлаждающая вода.