عنوان پایان‌نامه
بررسی فرایند الکتروشیمایی در رسوب فلزات نقره و روی به روش EMEW
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 927;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 51571
- تاریخ دفاع
- ۱۲ بهمن ۱۳۹۰
- دانشجو
- یوسف سیدمحمدی امام
- استاد راهنما
- سعیدرضا الله کرم
- چکیده
- چکیده راندمان جریان، ولتاژ سلول و انرژی مصرفی در الکترولیز فلزات بسیار حائز اهمیت هستند. روش¬هایی جهت بدست آوردن راندمان جریان بالاتر همزمان با انرژی مصرفی کمتر، همواره مورد توجه بوده¬اند. یکی از این روش¬ها گردش الکترولیت با سرعت زیاد بین آند و کاتد است. ابتدا اثر سرعت گردش الکترولیت بر راندمان جریان و انرژی مصرفی مورد بررسی قرار گرفت. بهترین نتایج در سرعت گردش 200 میلی¬لیتر بر دقیقه بدست آمد. راندمان جریان نسبت به الکترولیز ساکن در سرعت گردش mL/min 200در سلول آزمایشگاهی، 6/6% افزایش نشان داد. کاهش انرژی مصرفی نیز نزدیک به همین مقدار است. سپس آزمایش‌های الکترووینینگ با فاکتوریل دو سطحی در مدت زمان یک ساعت در شرایط چگالی جریان A/m2800-400، غلظت یون روی g/L65-40، غلظت اسید سولفوریک g/L150-80، سرعت گردش mL/min 200-1000و دمای اتاق انجام شد. راندمان جریان5/96% و انرژی مصرفی kWh/kg18/3در بهترین شرایط خواهد شد. کاهش اوورپتانسیل توسط آندهایDSA به مقدار 1300 میلی ولت هرچند بر روی تغییر راندمان جریان اثر کمتری دارد باعث کاهش 15-20% در انرژی مصرفی خواهد شد. روش EMEW راندمان جریان بالاتری نسبت به روش معمول (EW) در سرعت200 میلی لیتر بر دقیقه دارد. اختلاف راندمان جریان در غلظت¬های پایین فلز روی و نیز غلظت بالای اسید تا 20% نیز می¬رسد. با افزایش غلظت روی و نیز در سرعت گردش mL/min 200، راندمان جریان 96% برای الکترولیز روی بدست آمد. بررسی الکترولیز نقره با فاکتوریل دو سطحی در مدت زمان 15 دقیقه در شرایط چگالی جریان A/m2400-100، غلظت یون نقره g/L20-5، غلظت اسید نیتریک g/L100، سرعت گردش mL/min 200-800 و دمای اتاق انجام شد. راندمان جریان در حدود 96% و انرژی مصرفی در برابر kWh/kg 45/0در بهترین حالت خواهد شد. کلیدواژه¬ها: گردش الکترولیت، راندمان جریان، ولتاژ سلول، انرژی مصرفی، الکترولیز، روی، نقره.
- Abstract
- Abstract Current efficiency, cell voltage, and energy consumption are very important in the electrolysis processes of metals. The methods which cause the current efficiency to increase and reversely energy consumption to decrease have always been under the concentration of the researchers. One of the mentioned methods is to circulate the electrolyte fast between the anode and the cathode. Firstly, the effect of electrolyte circulation velocity on current efficiency and energy consumption was studied in this work. Best results were achieved at the circulation velocity of 200 mL/min. The increase in the current efficiency in the case of electrolyte circulation with the mentioned velocity in comparison to stationary one was 6/6 %. The decrease in the energy consumption was also about 6 %. Using 2-level Factorial in an electrolysis process lasting for an hour and varying the current density, initial concentration of zinc ion, sulfuric acid concentration, and circulation velocity, respectively, in the range of 400-800 A/m2, 40-65 g/L, 80-150 g/L, and 200-1000 L/min, these parameters were optimized at room temperature. The best case current density and energy consumption was 96.5 % and 2/84kWh/kg, respectively. The available lead anodes have oxygen evolution over-potential of about 2000 mV. The decrease of this over-potential to 1300 mV, using DSA anodes, will cause the energy consumption to have a decrease in the range of 15-20 %, although it is not effective as much on the current efficiency. EMEW method presents a higher current efficiency in comparison to stationary method at the velocity of 200 mL/min. The difference in the current efficiencies of circulating and stationary methods even reaches to something about 20 % in the situation of low zinc and high acid concentration. Increasing the concentration of zinc ions and in a modified velocity of electrolyte circulation a current efficiency of about 96 % was yielded. Also evaluation of silver electrolyzing process was fulfilled using a 2-level Factorial at duration of 15 min and varying the current density, silver ion concentration, acid nitric concentration, and circulation velocity respectively in the range of 100-400 A/m2, 5-20 g/L, 100 g/L, and 200-800 L/min at ambient temperature. At the best situation a current density of 96 % and an energy consumption of0.45 kWh/kg were achieved. Keywords: electrolyte circulation, current Efficiency, cell voltage, energy consumption, electrolysis, Zinc, Silver.
