Điện phân và ứng dụng

KÍNH CHÀO CÔ VÀ CÁC BẠN Điện phân ứng dụng I Xử lý nước thải II Điện phân sản xuất III Tinh luyện kim loại điện phân IV Mạ điện V Khoan điện hóa I Xử lý nước thải Xử lý nước thải điện phân - Sử dụng trình oxi hóa anot khử catot để làm nước thải khỏi hợp chất hòa tan phân tán Tất trình điều xảy điện cực cho dòng điện chiều qua nước thải - Oxi hóa anot khử catot Sơ đồ bể điện phân: - Trong trình oxi hóa , chất nước thải bị phân rã hoàn toàn tạo thành CO2, NH3 H2O tạo thành chất không độc đơn giãn để tách phương pháp khác - Anot thường làm từ vật liệu không hòa tan khác có tính chất điện phân graphit, macnetit (Fe3O4) PbO2,… Catot làm molipden, hợp kim vonfram với sắt hay niken; từ than chì, thép không gỉ kim loại khác phủ lớp molipden, vonfram hay hợp chất chúng - Quá trình tiến hành bể điện phân có màng Khử độc xyanua a Oxi hóa anot Oxi hóa anot xyanua CNO- + 2H2O → NH4 + CO32Quá trình oxi hóa dẫn đến tạo thành nitơ: 2CNO + 4OH- -6e → N2↑ + 2CO2↑ + H2O → Phương pháp có hiệu xử lý gần 100% b Kỹ thuật oxi NaOCl sinh - Trong kỹ thuật này, NaOCl sinh trình điện phân dung dịch NaCl màng ngăn oxi hóa CN- theo phản ứng: CN- + ClO ↔ CNO- + Cl2CNO- + 3ClO- + 2H2O ↔ 2CO2↑ + 3Cl+2OH- Khử kim loại nặng - Các trình khử catot ứng dụng để loại ion kim loại khỏi nước thải với tạo thành cặn, nhằm chuyển cấu tử gây ô nhiễm thành hợp chất độc dạng dễ tách khỏi nước cặn, khí - Quá trình khử catot ion kim loại xảy sau: Men+ + ne → Men - Để xử lý nước thải chứa số kim loại nặng, người ta tiến hành trình làm nước thải khỏi ion Hg2+, Pb2+, Cd2+, Cu2+ trình khử catot làm từ hỗn hợp C S Các ion lắng cực dạng sunfua bisunfua tách phương pháp học - Cũng sử dụng phản ứng khử tách chất gây ô nhiễm cách chuyển chúng sang pha khí Ví dụ: khử NH4NO3 điện cực than chì NH4NO3 + 2H+ + 2e → NH4NO2 + H2O NH4NO2 → N2↑ + 2H2O b Các hợp chất hữu khác - Ngày nay, người ta tiến hành tổng hợp chất hữu phương pháp điện phân, catot khử hợp chất có liên kết đôi liên kết ba để tạo hợp chất có polime no hóa hidrocacbua không no; khử hóa hợp chất nitro Trên anot tiến hành phản ứng oxi hóa, phản ứng thế, phản ứng kết hợp Phản ứng flo hóa: C2H6 + 12F- → C2F6 + 6HF + 12e III Tinh luyện kim loại điện phân Tinh luyện loại số kim loại: Cu, Pb, Zn ,Fe,  Nguyên tắc: Dùng kim loại cần tinh chế làm anot Khi điện phân, kim loại anot bị hòa tan chuyển vào dung dịch kết tủa lại catt dạng tinh khiết - Luyện kẽm thông dụng điện phân dung dịch ZnSO4 Mục đích xử lý quặng Zn để tạo dung dịch kẽm sunfat tạp chất, tránh ảnh hưởng không tốt đến phản ứng catot - Đồng sản xuất trình luyện kim chứa nhiều tạp chất Các kim loại tạp chất có mặt anot đồng, Fe, Zn bị oxi hóa thành Fe2+ Và Zn2+ dung dịch, song chúng không bị khử catot khử đồng Các kim loại dương điện vàng, bạc không bị oxi hóa anot đọng lại đáy bình điện phân anot đồng bị hòa tan IV Mạ điện  Mạ điện dùng phương pháp điện phân để kết tủa lớp kim loại hợp kim mỏng, để chống ăn mòn, trang trí bề mặt, tăng tính dẫn điện, tăng kích thước, tăng độ cứng bề mặt Mài điện hóa Định nghĩa: Mài điện hóa phương pháp đặc biệt phương pháp gia công điện hóa đá mài quay (catot) đĩa mài hình vành khăn dẫn điện có gắn hạt kim cương, silic cô ranh đông, dùng để tăng cường hòa tan bề mặt kim loại gia công (anot) - Đặc điểm: + Đá mài phải dẫn điện, thông thường đá mài có thành phần graphit hạt mài chất kết dính Dung dịch chất điện phân thường dùng nước thủy tinh dung dịch CaNO3 + Khi gia công đá mài điện cực âm, chi tiết gia công điện cực dương Các hạt mài nhô lên tạo khe hở chi tiết đá Khe hở chứa đầy dung dịch chất điện phân Khi có dòng điện chiều chạy qua, trình điện hóa- hòa tan điện cực dương xảy vùng + Vật liệu bị hòa tan tách khỏi bề mặt gia công nhờ tác dụng học hạt mài đá mài chuyển động Vật liệu bị hòa tan với chất điện phân hạt mài chuyển động ra, đồng thời chất điện phân phun vào chứa đầy vùng khe hở + Phương pháp mài điện phân chủ yếu sử dụng để mài sắc hợp kim cứng Mạ điện a) Đặc điểm - Các phận thiết yếu phận mạ điện: + Dung dịch mạ gồm có muối dẫn điện, ion kim loại kết tủa thành lớp mạ, chất đệm, phụ gia + Catot dẫn điện chình vật cần mạ + Anot dẫn điện, tan không tan; chỗ nối tiếp điện cần phải bắt chặt, bảo đảm tiếp xúc điện tốt + Bể mạ thép, thép lót cao su, polyvinylclorua, chịu dung dịch mạ + Nguồn điện chiều - Mạ điện thường dùng anot hòa tan Khi có dòng điện di qua, kim loại hòa tan phân cực chuyển phía dương Me – ne → Me+n (Me kim loại gốc) - Trên anot, trình hòa tan có khí oxi thoát Trong môi trường kiềm, oxi thoát theo phản ứng: 4OH- -4e → 2H2O + O2↑ - Trong môi trường axit, oxi thoát theo phản ứng: 2H2O – 4e → 4H+ + O2↑ b) lớp mạ anot lớp mạ catot - Nếu kim loại mạ có điện âm so với kim loại gọi lớp mạ catot Như kim lớp mạ bị ăn mòn kim loại bảo vệ - Nếu kim loại có điện dương với kim loại gọi lớp mạ catot Như kim loại bị ăn mòn c) Mạ điện Niken Thành phần dung dịch Watts mạ niken - Nikensunfat NiSO4.7H2O: chứa 21% niken, chất kết màu xanh đậm, dễ tan nước phân ly hoàn toàn NiSO4 → Ni2+ + SO2- Niken clorua NiCl2.6H2O: niken chiếm 22%; chất kết tủa màu xanh mạ, dễ tan nước phân ly hoàn toàn: NiCl2 = Ni2+ + 2Cl- Axit boric H3BO3: chất đệm dung dịch mạ niken d) Ứng dụng - Trong lĩnh vực xây dựng: mạ ống nước, đường sắt, thiết bị trời, mạ thiết bị trời, mạ kẽm cho tôn, - Trong sản xuất dân dụng: làm đồ trang sức, lư đồng, bát đĩa, vòi nước, - Trong ngành kĩ thuật cao: sản xuất linh kiện điện tử, sản xuất robot, tên lửa, - Trong công nghiệp đóng tàu: thường mạ lớp kẹm lên bề mặt vỏ tàu - Trong lĩnh vừa khác: mạ vàng điện thoại, xe hơi, laptop, V Khoan điện hóa - Khoan điện hóa có khả khoan lỗ nhỏ cách sử dụng dòng điện có áp cao dung dịch điện phân axit - Dụng cụ một đầu thủy tinh có điện cực bên Người ta sử dụng ống thủy tinh có nhiều nhánh để gia công lúc 50 lỗ - Công nghệ phát triển để khoan lỗ làm mát tua bin động phản lực THANK YOU