The object of research, development or design (in Russian) : Закономерности изменения величины потенциала раствора в области суспензионных объемно-порошковых электродов в катодном пространстве

The object of research, development or design (in Kazakh) : Ток бергішті катодтық поляризациялау кезіндегі суспензиялық көлемдік-ұнтақтық электродтардың аумағындағы потенциалдардың өзгеруінің заңдылықтары

Aim of work (in Russian) : Исследование характера изменения величины потенциала раствора в области суспензионных объемно-порошковых электродов в катодном пространстве в зависимости от различных параметров: от плотности тока на токоподводе, скорости перемешивания, концентрации частиц в суспензии, состава электролита в гальваностатических условиях электролиза

Aim of work (in Kazakh) : Гальваностатикалық электролиз жағдайында катодтық кеңістікте суспензиялық көлемдік-ұнтақтық электродтар аумағындағы ерітіндінің потенциал шамасының өзгеруінің әртүрлі параметрлерге: ток бергіштегі ток тығыздығына, араластыру жылдамдығына, суспензиядағы бөлшектердің концентрациясына, электролит құрамына тәуелділігінің сипатын зерттеу

Методы исследования (на русском) : Метод электролиза в гальваностатических условиях в электролизере с разделенными электродными пространствами, метод измерения потенциалов с использованием рабочего электрода, электрода сравнения и индикаторного электрода

Методы исследования (на казахском) : Электродтық кеңістіктері бөлінген электролизерде гальваностатикалық жағдайдағы электролиз әдісі, жұмыс электроды, салыстырмалы электрод және индикаторлық электродтарды қолдану арқылы суспензиялық электродтардың бөлшектерінің потенциалын өлшеу әдісі

Obtained results and novelty (in Russian) : Впервые установлено, что при выборе частиц графита в суспензионном состоянии с увеличением катодной плотности тока величина потенциала на рабочем и на индикаторном электроде смещается в отрицательную сторону, то есть происходит перенос заряда токоподвода к частицам суспензии. При катодной плотности тока на токоподводе 150 А/м2 величина потенциала на нем составляет -1,09 В, а на графитовом индикаторном электроде -0,11В. Установлено, что с увеличением концентрации порошка графита величина его потенциала смещается в более отрицательную сторону, то есть перенос заряда с токоподвода к частице усиливается. Показано, что в пределах концентрации графита 10-40 г/л, величина потенциала индикаторного электрода изменяется от -0,11 до -1,18 В. Изучен процесс передачи заряда с токоподвода к суспензии с порошковой серй, диоксидом титана и порошками меди. Установлено, что частицы серы не являются переносчиками заряда , а частицы диоксида могут переносить заряд только в случае их высокой конуентрации (например 40 г/л и выше). Впервые установлено, что медьсодержащие суспензии являются переносчиками заряда. Увеличение катодной плотности тока на графитовом электроде-токоподводе приводит к смещению потенциала в отрицательную область. При катодных плотностях тока в интервале 10–150 А/м2 потенциал смещается от -0,81÷ до -1,99 В. Увеличение концентрации суспензии приводит к усилению процесса переноса заряда.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Алғаш рет электродтардың суспензиялық күйі үшін графит бөлшектерін таңдаған кезде катодтық ток тығыздығының жоғарылауымен жұмыс және индикатор электродтарындағы потенциалдың мәні теріс жаққа ығысатыны, яғни зарядтың ток бергіштен суспензия бөлшектеріне ауысатыны анықталды. Ток бергіштегі катодтық токтың тығыздығы 150 А/м2 болғанда, ондағы потенциал мәні -1,09 В, ал графит индикаторлық электродында -0,11 В. Графит ұнтағының концентрациясының жоғарылауымен оның потенциалының мәні анағұрлым теріс жаққа ығысады, яғни зарядтың ток бергіштен бөлшекке ауысу процесі күшйетіні анықталды. Графит концентрациясы 10-40 г/л аралығында болғанда, индикаторлық электродтың потенциалы -0,11-ден -1,18 В-қа дейін өзгеретіні көрсетілген. Зарядтың ток бергіштен күкірт ұнтағы, титан диоксиді және мыс ұнтақтарынан жасалған суспензияға ауысу процесі зерттелді. Күкірт бөлшектері заряд тасымалдаушы болмайтыны, ал титан диоксидінің бөлшектері тек жоғары концентрацияда (мысалы, 40 г/л және одан жоғары) болса ғана зарядты тасымалдай алатыны анықталды. Құрамында мыс бар суспензиялардың заряд тасымалдаушы екендігі алғаш рет анықталды. Графитті ток бергіш электродтағы катодтық ток тығыздығының артуы потенциалдың теріс аймаққа ығысуына әкеледі. 10–150 А/м2 интервалындағы катодтық токтың тығыздығында потенциал -0,81÷-ден -1,99 В-қа дейін ығысады. Суспензия концентрациясының жоғарылауы зарядты тасымалдау процесінің күшеюіне әкеледі.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Применение суспензионных электродов для электрохимических процессов является новым подходом при восстановлении ионов различных элементов из раствора. Традиционные способы осуществляются на плоских электродах, при этом чаще всего производительность процесса остается низкой, так как электрохимические процессы протекают не в объёме электролиза, а локально, только на поверхности анода или катода. Перспективным представляется использование электродов с развитой поверхностью, то есть объемно-порошковых суспензионных электродов. В результате контакта со стационарным – поляризуемым от внешнего источника электродом-токосборником или друг с другом, частицы приобретают некоторый отличительный от равновесного значения потенциал, за счет которого на их поверхности протекают окислительные или восстановительные реакции. В суспензионных электродах в результате высокой дисперсности частицы увлекаются потоком электролита и равномерно распределяются по всему объёму электролизера. При этом средний потенциал частиц в различных точках суспензионного электрода практически одинаковый. Вследствие соударения каждой частицы об электрод-токоподвод реакции окисления или восстановления протекают по всему объёму электролизера. Предварительные эксперименты показали, что суспензионные электроды с развитой рабочей поверхностью позволяют более 50 раз интенсифицировать процесс катодного восстановления ионов, повысить скорость и выход по току.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Электрохимиялық процестер үшін суспензиялық электродтарды пайдалану ерітіндіден әртүрлі элементтердің иондарын тотықсыздандырып, бөліп алудың жаңа тәсілі болып табылады. Дәстүрлі әдістер жалпақ электродтарда жүргізіледі және көбінесе процестің өнімділігі төмен болады, өйткені электрохимиялық процестер электролиз көлемінде емес, жергілікті түрде, тек анодтың немесе катодтың бетінде жүреді. Дамыған беттік ауданға ие электродтарды, яғни көлемдік-ұнтақтық суспензиялық электродтарды пайдалану перспективалы болып көрінеді. Сыртқы ток көзінен поляризацияланған стационарлық ток бергіш электродпен немесе бір-бірімен жанасу кезінде бөлшектер тепе-теңдік мәннен өзгеше потенциалға ие болады, осыған байланысты электролизер көлеміндегі бөлшектердің бетінде тотығу немесе тотықсыздану реакциялары жүреді. Суспензиялық электродтардың бөлшектерінің жоғары дисперсиялығына байланысты олар электролит ағынымен тасымалданады және электролизердің бүкіл көлеміне біркелкі түрде таралады. Бұл жағдайда суспензиялық электродтардың әртүрлі нүктелеріндегі бөлшектердің орташа потенциалы бірдей дерлік болады. Әрбір бөлшектің ток бергішпен соқтығысуына байланысты электролизердің бүкіл көлемінде тотығу немесе тотықсыздану реакциялары жүреді. Алдын ала жүргізілген тәжірибелер көрсеткендей, жұмыс беттік ауданы дамыған суспензиялық электродтар иондардың катодтық тотықсыздану процесінің қарқындылығын, жылдамдық пен ток бойынша шығымды 50 еседен астам арттыруға мүмкіндік береді.

Level of implementation (in Russian) : Полученные результаты будут использованы для извлечения меди, серебра, селена, теллура из отработанных растворов и сточных вод при катодной поляризации их в условиях гальваностатического электролиза на суспензионных электродах.

Level of implementation (in Kazakh) : Алынған нәтижелер пайдаланылған ерітінділерден және ағызынды сулардан гальваностатикалық жағдайда жүргізілетін электролизде катодтық поляризация арқылы мыс, күміс, селен, теллурды бөліп алу үшін қолданылады.

Efficiency (in Russian) : Суть применения при электролизе суспезионных электродов заключается в том, что при контакте (при соударении) частицы с токосборником между ними протекает ток и частицы приобретают определенный потенциал. В результате происходит изменение заряда двойного электрического слоя частицы и сдвиг его потенциала в сторону потенциала токосборника, что в свою очередь, приводит к протеканию электрохимической реакции на поверхности частицы. По истечению времени контакта с токоподводом частица попадает в объем раствора, но величина ее потенциала оказывается отличным до столкновения с токосборником. За время нахождения частицы в растворе на его поверхности протекает электрохимическая реакция. В этой связи потенциал частицы изменяется до величины равновесного значения. С течением времени эти частицы снова сталкиваются с токосборником и т.д., то есть, вышеуказанные процессы циклически повторяются. Заряженные частицы суспензионных электродов выполняют роль катода в любой части электролита. Результаты, полученные при измерении потенциалов раствора в области суспензионных электродов в катодном пространстве в зависимости от различных параметров позволяет в дальнейшем проводить электролиз с целью восстановления ионов меди, серебра, селена, теллура из растворов. Закономерности, полученные при измерении потенциалов способствуют выбору электролита, выбору материала суспензионных электродов, интервалы плотностей тока, концентрации частиц для эффективного проведения процесса.

Efficiency (in Kazakh) : Электролиз жүргізуде суспензиялық электродтарды қолданудың мәні бөлшектердің ток бергішпен жанасқанда (соқтығысуында) олардың арасында ток өтуіне және бөлшектердің белгілі бір потенциалға ие болуына байланысты. Нәтижесінде бөлшектің қос электрлік қабатының заряды өзгереді және оның потенциалы ток бергіштің потенциалына қарай ығысады, бұл өз кезегінде, бөлшектің бетінде электрохимиялық реакцияның жүруіне әкеледі. Бөлшектің ток бергішпен жанасатын уақыты өткенде ол ерітінді көлеміне өтеді, тек оның потенциалы ток бергішпен соқтығысқанға дейінгі потенциалдан өзгеше болады. Бөлшек ерітіндіде болған кезде оның бетінде электрохимиялық реакция жүреді. Осыған байланысты бөлшектің потенциалы тепе-теңдіктегі потенциалға дейін өзгереді. Уақыт өткен сайын бұл бөлшектер қайтадан ток бергішпен соқтығысады, демек жоғарыда айтылған процестер циклді түрде қайдаланып тұрады. Суспензиялық электродтардың зарядталған бөлшектері электролиттің кез келген бөлігінде катод ретінде қызмет атқарады. Катодтық кеңістіңте суспензиялық электродтардың зарядталған бөлшектерінің потенциалдарын әртүрлі патарметрлерге байланысты өлшеу нәтижелері келешекте электролиз жүргізіп, мыс, күміс, селен, теллур иондарын тотықсыздандыруға мүмкіндік береді. Алынған заңдылықтар процесті тиімді жүзеге асыру үшін электролит, суспензиялық электродтар материалын, ток тығыздығының интервалын және бөлшектер концентрациясын таңдауға ықпал етеді.

Field of application (in Russian) : Химические лаборатории, предприятия цветной металлургии,

Field of application (in Kazakh) : Химиялық лабораториялар, түсті металлургия мекемелері