The object of research, development or design (in Russian) : Катодное восстановление ионов серебра и меди из водных растворов при электролизе с применением суспензионных объемно-порошковых электродов

The object of research, development or design (in Kazakh) : Суспензиялық көлемді-ұнтақтық электродтарды пайдаланып жүргізілетін электролиз кезінде күміс және мыс иондарының сулы ерітінділерде катодты тотықсыздануы

Aim of work (in Russian) : Определение характера влияния различных параметров на процесс выделения серебра и меди из водных растворов методом электролиза в гальваностатических условиях при катодной поляризации с использованием суспензионных объемно-порошковых электродов.

Aim of work (in Kazakh) : Суспензиялық көлемді-ұнтақтық электродтарды қолданумен гальваностатикалық жағдайда жүргізілетін электролиз әдісімен сулы ерітінділерден күміс және мысты катодтық поляризациямен бөліп алу процесіне әртүрлі параметрлердің әсерінің сипатын анықтау

Методы исследования (на русском) : Метод электролиза в гальваностатических условиях, метод снятия поляризационных кривых, идентификация порошков серебра и меди физико-химическими методами, определение ионов меди и серебра в растворе методом масс-спектрофотометрического анализа

Методы исследования (на казахском) : Гальваностатикалық жағдайда жүргізілетін электролиз, поляризациялық қисықтар түсіру әдісі, күміс және мыс ұнтақтарын физика-химиялық әдістермен идентификациялау, анализдің масс-спектрофотометриялық әдісімен ерітіндідегі мыс және күміс иондарын анықтау

Obtained results and novelty (in Russian) : Впервые установлено, что суспензионные электроды при катодной поляризации заряжаются от катода-токоподвода и способствуют протеканию процесса восстановления по всему объему электролита, при этом достигается практически полное извлечение ионов меди и серебра из раствора. Метод электролиза с суспензионными электродами применим для разбавленных растворов. Установлена наиболее благоприятная скорость перемешивания электролита (400 об/мин.) В случае восстановления ионов серебра с концентрацией 0,1 моль/л выход по току (ВТ) 99,28% достигается при плотности тока 50 А/м2. Степень извлечения возрастает от 55,3% до 100,0 %. Область найбольших степеней извлечения (90,03-89,5%) находится в интервале концентрации суспензии 1-10 г/л. Подбор нитрата натрия в качестве электрода осуществлен с учетом свойств ионов серебра. Учитывалось то, что в данном электролите, обладающей достаточно высокой электропроводностью, не образуются малорастворимые соединения серебра, отсутствуют побочные реакции. Состав электролита соответствует поставленной цели. При катодном восстановлении ионов меди установлено, что в случае применения суспензионного электрода с концентрацией суспензии 5 г/л, ВТ достигает 56,28%, степень извлечения возрастает от 20,76 до 61,42%. Поляризационные кривые отражают процессы воостановления и окисления в полной мере. Порошки серебра и меди, полученные при катодном восстановлении на суспензионных электродах идентифицированы методом сканирующей электронной микроскопии.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Алғаш рет катодтық поляризация кезінде суспензиялық электродтардың катодтық ток бергіш арқылы зарядталатыны, заряд тасымалдаушыларға айналатыны және электролиттің бүкіл көлемінде тотықсыздану процесінің жүруін қамтамасыз ететіні, ерітіндіден мыс пен күміс иондарын іс жүзінде толықтай бөліп алуға қол жеткізілетіні анықталды. Суспензиялық электродтармен жүргізілетін электролиз әдісі сұйылтылған ерітінділерге қолданылатыны көрсетілді. Күміс пен мыс иондарын ең жоғары бөліп алу дәрежесімен тотықсыздандыру шарттары анықталды, бұл процесс үшін оңтайлы ток тығыздығы табылды және электролиттің ең қолайлы араластыру жылдамдығы айқындалдыі. 0,1 моль/л концентрациясындағы күміс иондарын тотықсыздандырған жағдайда, 50 А/м2 ток тығыздығында ток бойынша шығым (ТШ) 99,28% болуына қол жеткізіледі. Бұл ток тығыздығы диапазонындағы бөліп алу дәрежесі 55,3%-дан 100,0%-ға дейін артады. Бөліп алудың ең жоғары дәрежесіне (90,03-89,5%) 1-10 г/л диапазонында қол жеткізіледі. Мыс иондарын катодтық тотықсыздандыру кезінде суспензия концентрациясы 5 г/л болатын суспензия электродын қолдану ТШ-ның айтарлықтай артуына әкеліп, 56,28%-ға жеткені, ал бөліп алу дәрежесі 20,76-дан 61,42%-ға дейін өскені, ең жоғары ТШ 400 айн/мин кезінде байқалғаны анықталды. Суспензия электродтарында катодтық тотықсыздандыру кезінде алынған күміс және мыс ұнтақтары сканерлеуші электронды микроскопия көмегімен идентификацияланды.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : К конструктивным показателям относится тип электродной системы, включающей суспензионные объемно-порошковые электроды, заряжающиеся от катода-токоподвода. Такая конструкция обеспечивает протекание восстановления по всему объёму электролита, а не только на поверхности катода. Оптимальная скорость перемешивания электролита 400 об/мин обеспечивает равномерное распределение суспензии и практически полный перенос заряда. Электролит на основе нитрата натрия, обладающий высокой электропроводностью, исключает образование малорастворимых соединений серебра и протекание побочных реакций. К экономическим показателям относится повышение ВТ до 99,28%, снижение потери электроэнергии почти до минимума. Сравнительно с традиционными методами (70–80%), экономия электроэнергии достигает 15–25%. Почти полное извлечение (до 100%) минимизирует потери драгоценных и цветных металлов, повышая рентабельность процесса. Возможность работы с разбавленными растворами делает метод экономически целесообразным при утилизации сточных вод, переработке отработанных растворов различных предприятий цветной металлургии. Конструкция электролизера с суспензионными электродами не требует сложных катодов большой площади, что упрощает аппаратуру и снижает стоимость оборудования. Таким образом, метод электролиза с суспензионными электродами обладает рядом конструктивных преимуществ (восстановление по всему объему) и демонстрирует высокие экономические показатели (высокие выходы по току, степени извлечения).

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Конструктивті көрсеткіштерге катод-ток бергіштен зарядталатын суспензиялық көлемді-ұнтақты электродтар енгізілген электрод жүйесінің түрі жатады. Бұл конструкция тотықсызданудың тек катодтың бетінде ғана емес, электролиттің бүкіл көлемінде жүруін қамтамасыз етеді. Электролитті араластырудың оңтайлы жылдамдығы 400 айн/мин, бұл суспензияның біркелкі таралуын және зарядтың толық тасымалдануын қамтамасыз етеді. Жоғары электр өткізгіштікке ие натрий нитратына негізделген электролит ерімейтін күміс қосылыстарының түзілуін және қосымша реакциялардың жүруін болдырмайды. Экономикалық көрсеткіштер: ток бойынша шығымды (ТШ)-ны 99,28% - ға дейін арттыру электр энергиясының шығынын минимумға дейін төмендетеді. Дәстүрлі әдістермен салыстырғанда (70-80%) электр энергиясын үнемдеу 15-25% жетеді. Толық дерлік бөліп алу (100% дейін) асыл және түсті металдардың жоғалуын азайтады, бұл процестің тиімділігін арттырады. Сұйылтылған ерітінділермен жұмыс істеу мүмкіндігі ағызынды суларды кәдеге жарату, түсті металлургия кәсіпорындарының пайдаланылған ерітінділерін қайта өңдеу кезінде әдісті экономикалық тұрғыдан тиімді етеді. Суспензиялы электродтары бар электролизердің конструкциясы үлкен аумақтың күрделі катодтарды қажет етпейді, бұл қондырғыны жеңілдетеді және оның құнын төмендетеді. Осылайша, суспензия электродтары бар электролиз әдісі бірқатар құрылымдық артықшылықтарға ие (бүкіл көлемде тотықсыздандыру) және жоғары экономикалық көрсеткіштерді байқатады (жоғары ТШ, бөліп алу дәрежесі).

Level of implementation (in Russian) : Результаты проведенных экспериментов могут быть успешно использованы при выделении серебра и меди из отработанных растворов с малыми концентрациями указанных элементов. Именно применение суспензионных электродов позволяет выделить элементы, содержащиеся в различных растворах или сточных водах в малых концентрациях, но в больших количествах.

Level of implementation (in Kazakh) : Бұл тәжірибелердің нәтижелерін осы элементтердің концентрациясы төмен пайдаланылған ерітінділерден күміс пен мысты алу үшін сәтті пайдалануға болады. Суспензиялық электродтарды пайдалану әртүрлі ерітінділерде немесе ағызынды суларда төмен концентрацияда, бірақ көп мөлшерде болатын элементтерді бөліп алуға мүмкіндік береді.

Efficiency (in Russian) : Об эффективности процесса восстановления с целью извлечения металлов можно судить по величине выхода по току (ВТ), равного 99,28% при плотности тока 50 А/м² в случае серебра. Степень извлечения возрастает от 55,3% до 100% ростом концентрации суспензии. В интервале концентрации суспензии 1-10 г/л достигаются наибольшие степени извлечения (90,03–89,5%). Достижение практически полного извлечения серебра из раствора демонстрирует высокую эффективность метода. При восстановлении ионов меди ВТ составляет 56,28% при концентрации суспензии 5 г/л степень извлечения возрастает от 20,76% до 61,42%. суспензии. К технологической эффективности можно отнести оптимальную скорость перемешивания 400 об/мин, что позволяет равномерно распределять суспензию и усилить контакт между частицами и электродами, тем самым способствуя восстановлению. Состав электролита выбран таким образом, что в нем не образуются малорастворимые соединения серебра и отсутствуют побочные реакции, что снижает потери и обеспечивает чистоту извлекаемых металлов. Таким образом, метод электролиза с суспензионными электродами демонстрирует высокую эффективность как в плане извлечения металлов, так и с точки зрения минимизации энергетических и материальных затрат. Он обеспечивает почти полное извлечение ионов серебра и меди, особенно в разбавленных растворах, что имеет важное значение для переработки сточных вод и отработанных растворов. Процесс представляется перспективным для промышленного использования.

Efficiency (in Kazakh) : Металдарды бөліп алу мақсатында тотықсыздандыру процесінің тиімділігін күміс жағдайында ток тығыздығы 50 А/м2 болған кезде 99,28% - ға тең ток бойынша шығымға (ТШ) қарай бағалауға болады. Суспензия концентрациясының жоғарылауымен бөліп алу дәрежесі 55,3% - дан 100% - ға дейін артады. Суспензия концентрациясы 1-10 г/л аралығында ең жоғары бөліп алу дәрежесіне қол жеткізіледі (90,03–89,5%). Ерітіндіден күмісті толығымен бөліп алуға қол жеткізу, әдістің жоғары тиімділігін көрсетеді. Мыс иондарының тотықсыздануы кезінде ТШ 56,28% құрайды, 5 г/л суспензия концентрациясында бөліп алу дәрежесі 20,76% - дан 61,42% - ға дейін артады. Технологиялық тиімділікке оңтайлы араластыру жылдамдығы 400 айн/мин жатқызылады, бұл суспензияны біркелкі таратуға және бөлшектер мен электродтар арасындағы соқтығысуды күшейтуге мүмкіндік береді, осылайша тотықсыздануға ықпал етеді. Электролиттің құрамы күмістің аз еритін қосылыстары түзілмейтіндей және қосымша реакциялар болмайтындай таңдалады, бұл шығынды азайтады және алынған металдардың тазалығын қамтамасыз етеді. Осылайша, суспензиялық электродтар қолданатын электролиз әдісі металдарды бөліп алу тұрғысынан да, энергия мен материалдық шығындарды азайту тұрғысынан да жоғары тиімділікті көрсетеді. Ол күміс пен мыс иондарының, әсіресе сұйылтылған ерітінділерден толық дерлік бөліп алынуын қамтамасыз етеді, бұл ағызынды сулар мен пайдаланылған ерітінділерді өңдеу үшін өте маңызды. Процесс өнеркәсіпте пайдалану үшін перспективалы болып көрінеді.

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

Field of application (in Kazakh) : Химиялық лабораториялар, гальваникалық цехтар, түсті металлургияның мекемелері