MD4159C1 - Procedeu de regenerare electrochimică a electrolitului de fierare oxidat - Google Patents
Procedeu de regenerare electrochimică a electrolitului de fierare oxidat Download PDFInfo
- Publication number
- MD4159C1 MD4159C1 MDA20100117A MD20100117A MD4159C1 MD 4159 C1 MD4159 C1 MD 4159C1 MD A20100117 A MDA20100117 A MD A20100117A MD 20100117 A MD20100117 A MD 20100117A MD 4159 C1 MD4159 C1 MD 4159C1
- Authority
- MD
- Moldova
- Prior art keywords
- cathode
- nickel
- iii
- solution
- alloy
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 46
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 43
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 title claims abstract description 31
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 23
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 title claims abstract description 20
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 11
- 238000007747 plating Methods 0.000 title abstract 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims abstract description 16
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 11
- WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N ruthenium(iv) oxide Chemical compound O=[Ru]=O WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- UJRJCSCBZXLGKF-UHFFFAOYSA-N nickel rhenium Chemical group [Ni].[Re] UJRJCSCBZXLGKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910000691 Re alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N rhenium atom Chemical compound [Re] WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- -1 Fe(III) ions Chemical class 0.000 claims description 24
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 18
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 15
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 12
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 12
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L nickel sulfate Chemical compound [Ni+2].[O-]S([O-])(=O)=O LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 229910000363 nickel(II) sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 6
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 5
- FYWSTUCDSVYLPV-UHFFFAOYSA-N nitrooxythallium Chemical compound [Tl+].[O-][N+]([O-])=O FYWSTUCDSVYLPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- YPTUAQWMBNZZRN-UHFFFAOYSA-N dimethylaminoboron Chemical compound [B]N(C)C YPTUAQWMBNZZRN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000002386 leaching Methods 0.000 claims description 4
- RYCLIXPGLDDLTM-UHFFFAOYSA-J tetrapotassium;phosphonato phosphate Chemical compound [K+].[K+].[K+].[K+].[O-]P([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O RYCLIXPGLDDLTM-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 4
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 3
- RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K trisodium phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])([O-])=O RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 3
- VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N Fe3+ Chemical compound [Fe+3] VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 abstract description 4
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 abstract 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 17
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 14
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 13
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 9
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- NWIWEUGCAJTIJV-UHFFFAOYSA-N [B].[Ni].[Re] Chemical compound [B].[Ni].[Re] NWIWEUGCAJTIJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 description 2
- 229910000521 B alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 210000003850 cellular structure Anatomy 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- DMBHHRLKUKUOEG-UHFFFAOYSA-N diphenylamine Chemical compound C=1C=CC=CC=1NC1=CC=CC=C1 DMBHHRLKUKUOEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000006262 metallic foam Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- YZCKVEUIGOORGS-UHFFFAOYSA-N Hydrogen atom Chemical compound [H] YZCKVEUIGOORGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021577 Iron(II) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 235000010323 ascorbic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229960005070 ascorbic acid Drugs 0.000 description 1
- 239000011668 ascorbic acid Substances 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000007714 electro crystallization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- MSNWSDPPULHLDL-UHFFFAOYSA-K ferric hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Fe+3] MSNWSDPPULHLDL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- ZMZDMBWJUHKJPS-UHFFFAOYSA-N hydrogen thiocyanate Natural products SC#N ZMZDMBWJUHKJPS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L iron dichloride Chemical compound Cl[Fe]Cl NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 238000010943 off-gassing Methods 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 150000003281 rhenium Chemical class 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 229910000048 titanium hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
Abstract
Invenţia se referă la un procedeu de regenerare electrochimică a electrolitului de fierare oxidat şi poate fi utilizată în producţia galvanică pentru restabilirea pieselor uzate ale maşinilor şi mecanismelor.Procedeul, conform invenţiei, include reducerea electrochimică selectivă a ionilor de Fe(III) până la Fe(II) prin prelucrarea electrolitului în condiţii de flux pe catod volumic poros penetrabil, totodată în calitate de catod volumic poros penetrabil se utilizează nichel spumat cu grosimea de 0,5…1,5 cm, mărimea porilor de 0,25…1,00 mm şi suprafaţa specifică de 1000…6000 m2/m3, cu suprafaţa interioară a porilor modificată cu aliaj de nichel-reniu, aplicat prin depunerea chimico-catalitică dintr-o soluţie, conţinutul reniului în aliaj fiind de 10…12% mas., iar în calitate de anod se utilizează titan, placat cu dioxid de ruteniu. Procesul de reducere electrochimică selectivă a ionilor de Fe(III) se efectuează în condiţii de recirculare a electrolitului cu viteza fluxului prin catod de 1…2 L/m2·s şi densitatea catodică specifică a curentului continuu de 10…20 A/dm2.
Description
Invenţia se referă la un procedeu de regenerare electrochimică a electrolitului de fierare oxidat şi poate fi utilizată în producţia galvanică pentru restabilirea pieselor uzate ale maşinilor şi mecanismelor.
Este cunoscut procedeul de regenerare a electroliţilor uşor oxidabili pentru depunerea electrochimică a fierului, care include trecerea acestora prin electrodul volumic poros penetrabil. Depunerea acoperirilor de fier are loc din electroliţii ce conţin compuşi ai fierului bivalent, care au tendinţe de oxidare până la fier trivalent din cauza unui şir de factori ce se manifestă la prepararea electroliţilor noi sau în procesul exploatării lor, mai ales la întreruperile de lungă durată de funcţionare a electroliţilor, din cauza oxigenului, care se degajă în timpul proceselor anodice. Tendinţa de oxidare a electroliţilor ce conţin ioni de Fe(II) este cu atât mai mare, cu cât este mai înaltă temperatura şi cu cât este mai mică aciditatea electrolitului. Prezenţa în electrolit a unui număr sporit de ioni de Fe(III) duce la alcalinizarea şi formarea de hidroxizi în vecinătatea catodului cu formarea particulelor coloidale de hidroxid de fier(III), care în zona de electrocristalizare se includ în sediment şi înrăutăţesc calitatea lui. Aceasta duce la perturbarea întregului proces galvanic de depunere. Procesul de regenerare a electroliţilor oxidaţi conform procedeului se realizează prin electroliză, care are loc în blocul electrodic încorporat în băile galvanice funcţionale. În urma proceselor electrodice la suprafaţa catodului şi în vecinătatea lui la degajarea hidrogenului au loc procese care duc la reducerea selectivă a ionilor de Fe(III) până la Fe(II) [1].
Dezavantajul acestui procedeu constă în faptul că regenerarea are loc la viteze mici ale fluxului electrolitului şi în imposibilitatea intensificării procesului din cauza densităţilor mici de curent la electroliză.
În calitate de cea mai apropiată soluţie serveşte procedeul de regenerare a unui electrolit pentru depunerea acoperirilor feroase, care include reducerea ionilor de Fe(III) până la Fe(II) pe electrozi volumici poroşi penetrabili, unde în calitate de electrozi se utilizează materiale fibrocarbonice. Procesul de electroliză are loc la un regim al curentului periodic pulsativ în două etape. Reducerea ionilor de Fe(III) până la Fe(II) are loc în domeniul potenţialelor de la +0,6 până la -0,5 V (recalculat la un electrod normal de hidrogen), în acelaşi timp supratensiunea înaltă de degajare a hidrogenului pe grafit se află în afara limitelor acestor potenţiale, care constituie -0,6...-0,65 V [2].
Dezavantajele procedeului cunoscut constau în aceea că hidrogenul nu participă la procesul de reducere a ionilor de Fe(III) până la Fe(II), ceea ce duce la diminuarea indicilor de eficacitate a procesului de regenerare a electroliţilor oxidaţi.
Totodată, acest procedeu necesită aplicarea unor aparate nestandarde de redresare a curentului în impulsuri, care nu sunt produse în industrie, include un consum sporit de energie cu un coeficient redus de utilizare a energiei electrice.
Problema pe care o rezolvă prezenta invenţie constă în intensificarea procesului de regenerare, majorarea eficacităţii şi diminuarea cheltuielilor energetice.
Problema se soluţionează prin aceea că procedeul de regenerare electrochimică a electrolitului de fierare oxidat include reducerea electrochimică selectivă a ionilor de Fe(III) până la Fe(II) prin prelucrarea acestuia în condiţii de flux pe catod volumic poros penetrabil. În calitate de catod volumic poros penetrabil se utilizează nichel spumat cu grosimea de 0,5…1,5 cm, mărimea porilor de 0,25…1,00 mm şi suprafaţa specifică de 1000…6000 m2/m3, cu suprafaţa interioară a porilor modificată cu aliaj de nichel-reniu cu supratensiune redusă de degajare a hidrogenului, aplicat prin depunerea chimico-catalitică dintr-o soluţie, conţinutul reniului în aliaj fiind de 10…12% mas., iar în calitate de anod se utilizează titan, placat cu dioxid de ruteniu, cu supratensiune înaltă de degajare a oxigenului. Procesul de reducere electrochimică selectivă a ionilor de Fe(III) se efectuează în condiţii de recirculare a electrolitului cu viteza fluxului prin catod de 1…2 L/m2·s şi densitatea catodică specifică a curentului continuu de 10…20 A/dm2. Depunerea chimico-catalitică a aliajului de nichel-reniu se efectuează dintr-o soluţie, ce conţine, în g/L:
sulfat de nichel (NiSO4·7H2O) 30…35 perrenat de potasiu (KReO4) 5…6 pirofosfat de potasiu (K4P2O7) 90…100 dimetilaminoboran (C2NBH10) 1…3 nitrat de taliu (TlNO3) 0,001…0,002,
totodată depunerea se efectuează la o viteză a fluxului soluţiei de 1…3 cm/min, temperatura de 70…80°C, pH=10…11 şi raportul dintre aria suprafeţei la volumul soluţiei de 0,8…1,2 dm2/L, cu leşierea ulterioară a borului într-o soluţie ce conţine, în g/L:
hidroxid de sodiu (NaOH) 300…400 fosfat de sodiu (Na3PO4) 10…15
la temperatura de 130…145°C timp de 1…3 min.
Rezultatul tehnic constă în intensificarea procesului de regenerare, majorarea eficacităţii şi diminuarea cheltuielilor energetice.
Rezultatul tehnic se datorează utilizării materialelor volumice poroase fără acumulare din nichel spumat care asigură stabilitatea înaltă a electrozilor, iar modificarea suprafeţei poroase a acestora cu aliaj de nichel-reniu prin depunerea chimico-catalitică duce la diminuarea considerabilă a supratensiunii de degajare a hidrogenului în domeniul potenţialelor -0,1...-0,4 V, care se află în domeniul potenţialului reacţiei electrochimice de oxido-reducere Fe(III) → Fe(II). Totodată, hidrogenul în calitate de reducător activ, de rând cu reacţia electrochimică, devine un agent suplimentar pentru reducerea ionilor de Fe(III) în electrolitul de fierare, ceea ce majorează eficacitatea procesului de regenerare. În legătură cu aceasta, datorită suprapunerii acestor două procese redox, randamentul total de curent al reacţiei de reducere a ionilor de Fe(III) până la Fe(II) creşte substanţial. Aceasta diminuează cheltuielile energetice pentru procesul de electroliză şi, concomitent, majorează eficacitatea procesului de regenerare a electrolitului oxidat.
Astfel, procesul de regenerare pe electrod decurge prin două mecanisme: reducerea nemijlocită a ionilor de Fe(III) pe electrod conform schemei Fe(III) + e- → Fe(II), sau este legat de descărcarea ionilor de hidrogen, care are loc printr-un şir de reacţii: H+ + e- → Hads, care în continuare prin reacţia de recombinare formează molecule de hidrogen: Hads+ Hads→ H2, sau prin desorbţia electrochimică conform reacţiei lui Heyrovsky: H3O+ + Hads + e-→ H2 + H2O. Însă în prezenţa ionilor de Fe(III) în electrolit prevalează procesul de interacţiune a hidrogenului atomar în perioada descărcării lui conform schemei Fe(III) + Hads→ Fe(II) + H+. Aceasta contribuie la majorarea eficacităţii procesului de regenerare din contul desfăşurării concomitente a două procese redox de reducere a ionilor de Fe(III) până la Fe(II) - electrochimic şi chimic, conform descrierii mecanismelor ambelor procese şi condiţionează majorarea randamentului total de curent.
Este important în procesul electrochimic materialul anodului - titan placat cu dioxid de ruteniu (ORTA), care se produce industrial. Astfel de electrozi posedă supratensiune înaltă de degajare a oxigenului la electroliză, de aceea în limitele densităţilor de curent indicate nu se atinge potenţialul degajării lui ca oxidant, ceea ce micşorează posibilitatea formării repetate a ionilor de Fe(III) în electrolit.
Metalele spumate, în special nichelul, se produc în industria metalurgică prin diferite metode, inclusiv prin injectarea gazelor inerte în metalul topit sau prin stimularea formării locale a gazelor la introducerea reactivului pentru degajarea gazelor (de exemplu TiH2), datorită cărui fapt se formează o structura celulară cu pori străpunşi. Grosimea aleasă a catodului din nichel spumat de cca 0,5…1,5 cm cu mărimea porilor de 0,25…1,0 mm şi suprafaţa specifică de 1000…6000 m2/m3 sunt optime, la micşorarea lor scade eficacitatea procesului electrochimic, iar majorarea condiţionează diminuarea polarizării în interiorul electrodului.
Soluţia pentru depunerea aliajului nichel-reniu-bor se pregăteşte astfel. Preliminar se dizolvă în apă distilată fierbinte pirofosfatul de potasiu şi separat sărurile de nichel şi reniu, după care ele se amestecă. Apoi separat se dizolvă dimetilaminoboranul şi nitratul de taliu şi se introduc treptat în soluţia de bază, aducând volumul soluţiei până la cel prestabilit. Ca rezultat, în condiţii de flux a soluţiei prin materialul poros de nichel spumat cu structură celulară se formează un strat omogen de Ni-Re-B atât pe partea exterioară, cât şi în volumul interior al spumei metalice, cu viteza de depunere de 2…2,5 µm/oră. Pentru stabilitatea funcţionării electrodului volumic poros obţinut este suficient un strat de cca 4…5 µm.
La depunerea chimico-catalitică a acoperirii de nichel-reniu are loc şi depunerea concomitentă a borului în compoziţia ei. Este important că în procesul de depunere chimico-catalitică a acestui strat datorită introducerii în compoziţia soluţiei a nitratului de taliu are loc formarea unei nanostructuri pseudoamorfe a aliajului cu dimensiunea minimă a granulelor de 20 nm. O astfel de tehnologie de depunere a stratului decurge fără aplicarea curentului electric extern, este autocatalitică, datorită cărui fapt se asigură un grad înalt de omogenitate a stratului de nichel-reniu-bor în volumul interior al porilor spumei metalice cu structură celulară, care asigură proprietăţi electrocatalitice suprafeţei acestora.
În procesul de leşiere, efectuat în soluţie alcalină concentrată la temperaturi ridicate până la 130...145°C, borul din porii acoperirii se spală, formând astfel o structură microporoasă analogică „scheletului” din nichel, care posedă activitate electrocatalitică înaltă datorită apariţiei efectului sinergic. Ca rezultat, caracterul deosebit al microstructurii pe suprafaţa volumică poroasă, prezenţa reniului în componenţa aliajului de nichel facilitează diminuarea supratensiunii de degajare a hidrogenului în procesul de electroliză a soluţiilor apoase, condiţionând majorarea cantităţii de hidrogen la electroliză, micşorarea cheltuielilor energetice, precum şi majorarea productivităţii procesului de electroliză în condiţii de flux.
Procesul de regenerare a electrolitului oxidat poate fi realizat în blocuri electrodice încorporate sau de tip detaşabile, care pot funcţiona pentru regenerarea mai rapidă a electroliţilor în proces continuu de depunere a acoperirilor pe suprafaţa articolelor, ceea ce asigură îmbunătăţirea calităţii acoperirilor cu fier electrolitic sau cu aliaje ale acestuia.
Exemplu de realizare a invenţiei
Preliminar a fost pregătit electrodul volumic poros din nichel spumat cu grosimea de 1,0 cm, dimensiunile porilor de 0,25...1,0 mm şi suprafaţa specifică de 1000...6000 m2/m3. Modificarea suprafeţei cu aliaj de nichel-reniu-bor a fost efectuată într-o soluţie ce conţine, în g/L:
sulfat de nichel (NiSO4·7H2O) 30 perrenat de potasiu (KReO4) 5 pirofosfat de potasiu (K4P2O7) 100 dimetilaminoboran (C2NBH10) 3 nitrat de taliu (TINO3) 0,0015
totodată, depunerea s-a efectuat la o viteză a fluxului soluţiei de 1...3 cm/min, temperatura de 70...80°C, pH=10...11 şi raportul dintre aria suprafaţei la volumul soluţiei de 0,8...1,2 dm2/L.
Leşierea selectivă a borului din compoziţia stratului format a fost efectuată la temperatura de 145°C timp de 3 min într-o soluţie ce conţine, în g/L:
hidroxid de sodiu (NaOH) 350 fosfat de sodiu (Na3PO4) 15.
Apoi pentru testări a fost pregătit electrolitul de fierare standard prin dizolvarea a 300 g de FeCl2·4H2O într-un litru de apă distilată, la care s-au adăugat 15 ml de acid clorhidric. Electrolitul a fost menţinut în condiţii obişnuite timp de două zile, în care s-au acumulat până la 5,2 g/L ioni de Fe(III) în rezultatul oxidării ionilor de Fe(II) cu oxigenul din aer.
Pentru experimente a fost confecţionat blocul electrodic, care asigură posibilitatea circulării în flux a electrolitului oxidat cu viteza de 2 L/m2·s. În calitate de anod a servit electrodul din titan placat cu dioxid de ruteniu (ORTA).
Pentru comparare au fost realizate măsurări similare conform condiţiilor celei mai apropiate soluţii.
Viteza de regenerare a fost estimată după concentraţia remanentă de ioni de Fe(III) în soluţia apoasă. Analiza chimică a fost efectuată conform metodelor standarde: concentraţia ionilor de Fe(II) a fost determinată prin metoda bicromatică volumetrică în prezenţa difenilaminei, iar concentraţia ionilor de Fe(III) prin titrarea cu acid ascorbic în prezenţa ionilor de tiocianat.
Rezultatele sunt prezentate în tabel.
Tabel
Nr. d/o Condiţiile electrolizei Viteza fluxului electroli-tului, L/m2·s Durata preluc- rării, min Concentraţia remanentă de ioni de Fe(III) în soluţia apoasă, g/L Consumul specific de curent, kW·oră/L Randamen- tul total de curent, % Gradul de regene-rare, % Materialul electrodu- lui poros Densitatea catodică a curentului, A/dm2 Conform invenţiei 1. Nichel spumat Jk=15 A/dm2 (curent continuu) 2 35 0,12 0,05 115 99,5 Conform condiţiilor celei mai apropiate soluţii 2. Material carbonic fibros (Curent periodic pulsativ în două etape:) Jk1 imp. = 5 A/dm2 tk1 imp. =10 s Jk2 imp. = 30 A/dm2 tk2 imp. = 5 s tpauza = 15 s 0,6 80 0,15 0,08 97 99,0
În conformitate cu datele obţinute, durata de regenerare a electrolitului oxidat s-a micşorat de 2,3 ori, ceea ce denotă intensificarea procesului tehnologic şi atestă diminuarea volumului de muncă. Totodată, a crescut randamentul total de curent cu 18%, aceasta duce, respectiv, la diminuarea consumului specific de energie electrică cu aproape 40% la un grad mai înalt de regenerare a electroliţilor.
1. SU 1254066 A1 1986.08.30
2. MD 4032 B1 2010.04.30
Claims (2)
1. Procedeu de regenerare electrochimică a electrolitului de fierare oxidat care include reducerea electrochimică selectivă a ionilor de Fe(III) până la Fe(II) prin prelucrarea acestuia în condiţii de flux pe catod volumic poros penetrabil, caracterizat prin aceea că în calitate de catod volumic poros penetrabil se utilizează nichel spumat cu grosimea de 0,5…1,5 cm, mărimea porilor de 0,25…1,00 mm şi suprafaţa specifică de 1000…6000 m2/m3, cu suprafaţa interioară a porilor modificată cu aliaj de nichel-reniu, cu supratensiune redusă de degajare a hidrogenului, aplicat prin depunerea chimico-catalitică dintr-o soluţie, conţinutul reniului în aliaj fiind de 10…12% mas., iar în calitate de anod se utilizează titan, placat cu dioxid de ruteniu, cu supratensiune înaltă de degajare a oxigenului, totodată procesul de reducere electrochimică selectivă a ionilor de Fe(III) se efectuează în condiţii de recirculare a electrolitului cu viteza fluxului prin catod de 1…2 L/m2·s şi densitatea catodică specifică a curentului continuu de 10…20 A/dm2.
2. Procedeu, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că depunerea chimico-catalitică a aliajului de nichel-reniu se efectuează dintr-o soluţie ce conţine, în g/L:
sulfat de nichel (NiSO4·7H2O) 30…35 perrenat de potasiu (KReO4) 5…6 pirofosfat de potasiu (K4P2O7) 90…100 dimetilaminoboran (C2NBH10) 1…3 nitrat de taliu (TlNO3) 0,001…0,002,
totodată depunerea se efectuează la o viteză a fluxului soluţiei de 1…3 cm/min, temperatura de 70…80°C, pH=10…11 şi raportul dintre aria suprafeţei la volumul soluţiei de 0,8…1,2 dm2/L, cu leşierea ulterioară a borului într-o soluţie ce conţine, în g/L:
hidroxid de sodiu (NaOH) 300…400 fosfat de sodiu (Na3PO4) 10…15
la temperatura de 130…145°C timp de 1…3 min.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| MDA20100117A MD4159C1 (ro) | 2010-10-25 | 2010-10-25 | Procedeu de regenerare electrochimică a electrolitului de fierare oxidat |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| MDA20100117A MD4159C1 (ro) | 2010-10-25 | 2010-10-25 | Procedeu de regenerare electrochimică a electrolitului de fierare oxidat |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| MD4159B1 MD4159B1 (ro) | 2012-03-31 |
| MD4159C1 true MD4159C1 (ro) | 2012-10-31 |
Family
ID=45929353
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| MDA20100117A MD4159C1 (ro) | 2010-10-25 | 2010-10-25 | Procedeu de regenerare electrochimică a electrolitului de fierare oxidat |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| MD (1) | MD4159C1 (ro) |
Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU346389A1 (ru) * | В. А. Бабенко, П. Д. Дунищев, А. В. Митр ков, В. А. Чечеткина | Способ восстановления окисленного хлористого электролита железнения | ||
| SU1182094A1 (ru) * | 1984-04-12 | 1985-09-30 | Всесоюзный Проектно-Конструкторский Институт По Электробытовым Машинам И Приборам | Устройство дл регенерации хлористого электролита железнени |
| SU1254066A1 (ru) * | 1985-01-24 | 1986-08-30 | Институт Прикладной Физики Ан Мсср | Электродный блок дл электрохимической регенерации окисленного электролита |
| JPS63259089A (ja) * | 1987-04-16 | 1988-10-26 | Kawasaki Steel Corp | 鉄系めつき液中の第二鉄イオン電解還元方法 |
| SU1502668A1 (ru) * | 1987-08-10 | 1989-08-23 | Кишиневское Научно-Производственное Объединение Технологии Электробытового Машиностроения "Технология" | Устройство дл электрохимической регенерации окисленного электролита железнени |
| JPH0219500A (ja) * | 1988-07-05 | 1990-01-23 | Asahi Glass Co Ltd | 鉄メツキ液の再生処理方法 |
| JPH02175900A (ja) * | 1988-12-28 | 1990-07-09 | Nisshin Steel Co Ltd | 鉄系めっき液の３価の鉄イオン低減方法 |
| JPH05331696A (ja) * | 1992-06-01 | 1993-12-14 | Kobe Steel Ltd | 鉄系電気めつき方法 |
| JPH08176853A (ja) * | 1994-12-26 | 1996-07-09 | Shinko Electric Ind Co Ltd | 塩化第二鉄液の再生装置 |
| US20060249392A1 (en) * | 2005-05-05 | 2006-11-09 | Headway Technologies, Inc. | Method to reduce ferric ions in ferrous based plating baths |
| MD3455F2 (ro) * | 2006-01-26 | 2007-12-31 | Institutul De Fizica Aplicata Al Academiei De Stiinte A Moldovei | Procedeu de depunere a fierului electrolitic pe suprafete cilindrice |
| MD3661C2 (ro) * | 2005-06-03 | 2009-02-28 | Институт Прикладной Физики Академии Наук Молдовы | Procedeu de obţinere a acoperirilor galvanice de fier |
| MD4032B1 (ro) * | 2009-05-22 | 2010-04-30 | Universitatea De Stat Din Moldova | Procedeu de regenerare a unui electrolit pentru depunerea acoperirilor feroase |
| MD211Z (ro) * | 2009-06-11 | 2010-12-31 | Государственный Университет Молд0 | Instalaţie pentru regenerarea electrochimică a electrolitului cu conţinut de fier oxidat |
-
2010
- 2010-10-25 MD MDA20100117A patent/MD4159C1/ro not_active IP Right Cessation
Patent Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU346389A1 (ru) * | В. А. Бабенко, П. Д. Дунищев, А. В. Митр ков, В. А. Чечеткина | Способ восстановления окисленного хлористого электролита железнения | ||
| SU1182094A1 (ru) * | 1984-04-12 | 1985-09-30 | Всесоюзный Проектно-Конструкторский Институт По Электробытовым Машинам И Приборам | Устройство дл регенерации хлористого электролита железнени |
| SU1254066A1 (ru) * | 1985-01-24 | 1986-08-30 | Институт Прикладной Физики Ан Мсср | Электродный блок дл электрохимической регенерации окисленного электролита |
| JPS63259089A (ja) * | 1987-04-16 | 1988-10-26 | Kawasaki Steel Corp | 鉄系めつき液中の第二鉄イオン電解還元方法 |
| SU1502668A1 (ru) * | 1987-08-10 | 1989-08-23 | Кишиневское Научно-Производственное Объединение Технологии Электробытового Машиностроения "Технология" | Устройство дл электрохимической регенерации окисленного электролита железнени |
| JPH0219500A (ja) * | 1988-07-05 | 1990-01-23 | Asahi Glass Co Ltd | 鉄メツキ液の再生処理方法 |
| JPH02175900A (ja) * | 1988-12-28 | 1990-07-09 | Nisshin Steel Co Ltd | 鉄系めっき液の３価の鉄イオン低減方法 |
| JPH05331696A (ja) * | 1992-06-01 | 1993-12-14 | Kobe Steel Ltd | 鉄系電気めつき方法 |
| JPH08176853A (ja) * | 1994-12-26 | 1996-07-09 | Shinko Electric Ind Co Ltd | 塩化第二鉄液の再生装置 |
| US20060249392A1 (en) * | 2005-05-05 | 2006-11-09 | Headway Technologies, Inc. | Method to reduce ferric ions in ferrous based plating baths |
| JP2006312785A (ja) * | 2005-05-05 | 2006-11-16 | Headway Technologies Inc | 電気めっき法 |
| MD3661C2 (ro) * | 2005-06-03 | 2009-02-28 | Институт Прикладной Физики Академии Наук Молдовы | Procedeu de obţinere a acoperirilor galvanice de fier |
| MD3455F2 (ro) * | 2006-01-26 | 2007-12-31 | Institutul De Fizica Aplicata Al Academiei De Stiinte A Moldovei | Procedeu de depunere a fierului electrolitic pe suprafete cilindrice |
| MD4032B1 (ro) * | 2009-05-22 | 2010-04-30 | Universitatea De Stat Din Moldova | Procedeu de regenerare a unui electrolit pentru depunerea acoperirilor feroase |
| MD211Z (ro) * | 2009-06-11 | 2010-12-31 | Государственный Университет Молд0 | Instalaţie pentru regenerarea electrochimică a electrolitului cu conţinut de fier oxidat |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| MD4159B1 (ro) | 2012-03-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3455709B2 (ja) | めっき方法とそれに用いるめっき液前駆体 | |
| US20160083859A1 (en) | Method of electroplating plastic substrate | |
| CN103924267B (zh) | 一种在微电流作用下制备海绵镉的方法 | |
| AU2011341844A2 (en) | Electro-recovery of gold and silver from leaching solutions by means of simultaneous cathodic and anodic deposition | |
| Jian et al. | Electrodeposition of cobalt in double-membrane three-compartment electrolytic reactor | |
| CN102268714B (zh) | 一种电解提取金属镓用阴极的电化学预处理方法 | |
| CA1168617A (en) | Electrolytic production of hydroxylated nickel compound under acid condition | |
| US2317153A (en) | Process for the electrodeposition of manganese | |
| EP3699324B1 (en) | Electro-deposition method for producing metallic silver | |
| JPS62125859A (ja) | 触媒製造法 | |
| MD4159C1 (ro) | Procedeu de regenerare electrochimică a electrolitului de fierare oxidat | |
| Xu et al. | Preparation and Electrocatalytic Activity of Nanocrystalline Ni–Mo–Co Alloy Electrode for Hydrogen Evolution | |
| CN100585014C (zh) | 一种陶瓷隔膜电解槽及其制备方法和应用 | |
| CN101709489B (zh) | 一种用纯硫酸镍溶液直接电积生产镍粉的方法 | |
| JP4761143B2 (ja) | 銅の析出回収方法及びその装置 | |
| CN112794544A (zh) | 一种高氯含钯废水的处理方法 | |
| CN102363892A (zh) | 一种活性阴极的制造方法 | |
| Bieliński et al. | Modification of solution composition in the electro-chemical deposition of Ni-Fe alloy films | |
| CN100383285C (zh) | 水电解用电极及其制备方法 | |
| RO119838B1 (ro) | Procedeu pentru placarea galvanică, cu cupru, a substraturilor | |
| CN111197171A (zh) | 一种湿法提铜工艺 | |
| MD4207C1 (ro) | Procedeu de confecţionare a electrodului combinat volumic poros penetrabil şi procedeu de obţinere electrolitică a hidrogenului | |
| US2559874A (en) | Manganese electrowinning process | |
| CN102330108B (zh) | 一种处理锑冶炼砷碱渣中砷酸钠复合盐溶液的方法 | |
| Tsurtsumia et al. | Study of the influence of the electrolysis parameters on Mn-Zn, Mn-Cu and Mn-Cu-Zn alloys coating from electrolytes containing complexing ligands |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG4A | Patent for invention issued | ||
| MM4A | Patent for invention definitely lapsed due to non-payment of fees |