Натрийн цианидыг цахилгаанаар бүрэх цайрын процесс: цогц шинжилгээ

Оршил

Цахилгаанаар бүрэх нь металл гадаргуугийн шинж чанарыг сайжруулахын тулд янз бүрийн салбарт өргөн хэрэглэгддэг процесс юм. Цахилгаанаар бүрэх янз бүрийн аргуудын дунд Натрийн цианид Цайрыг цахилгаанаар бүрэх нь өвөрмөц шинж чанар, давуу талуудаас шалтгаалан чухал байр суурийг эзэлдэг. Энэ нийтлэл нь нарийвчилсан дүн шинжилгээ хийх зорилготой юм Натрийн цианидыг цахилгаанаар бүрэх цайр үйл явц, түүний зарчим, үйл явцын үе шатууд, ванны найрлага, үйл ажиллагааны асуудлуудыг хамарна.

Цайрыг цианит натрийн цахилгаанаар бүрэх зарчим

Дахь натрийн цианид цайрын цахилгаанаар бүрэх процессын гол зарчим нь электролиз дээр суурилдаг. Галын банн нь цайрын ион болон бусад бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг агуулдаг. Цахилгаан гүйдэл хэрэглэх үед ваннд байгаа цайрын ионууд катод (хэврэх объект) дээр буурч, цайрын атомууд катодын гадаргуу дээр хуримтлагдаж, цайрын бүрээсийг үүсгэдэг. оршихуй Натрийн цианид усанд орох нь чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэ нь цайрын ионуудтай тогтвортой цогцолбор үүсгэдэг цогцолборын үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэхүү иж бүрдэл нь цайрын хуримтлалыг хянахад тусалдаг ба хуримтлагдсан цайрын давхаргын чанарыг сайжруулдаг. Жишээлбэл, урвалыг энгийн байдлаар илэрхийлж болно: Zn(CN)₄²⁻ + 2e⁻ → Zn + 4CN⁻ катод дээр. Zn(CN)₄²⁻ хэлбэрийн цайрын нийлмэл ионууд нь ваннд илүү тогтвортой байдаг бөгөөд энэ нь нарийн төвөгтэй бус системтэй харьцуулахад цайрын хуримтлалыг жигд, нарийн ширхэгтэй болгодог.

Үйл явцын алхамууд

1. Субстратын урьдчилсан боловсруулалт

Цахилгаанаар бүрэхээс өмнө субстратыг (хавчих металл объект) сайтар урьдчилан боловсруулах шаардлагатай. Энэ алхам нь цайрын бүрээсийг сайн наалдуулахын тулд зайлшгүй шаардлагатай.

• Дуусах: Газрын гадаргуу дээрх тос, тос, органик бохирдуулагчийг арилгахын тулд эхлээд гадаргууг тосоор цэвэрлэнэ. Энэ нь субстратыг гадаргуугийн идэвхтэй бодис агуулсан шүлтлэг уусмалд дүрэх шүлтлэг тос арилгах гэх мэт аргуудын тусламжтайгаар хүрч болно. Шүлтлэг уусмал нь тостой урвалд орж, түүнийг эмульс болгож, угаах боломжийг олгодог. Жишээлбэл, ердийн шүлтлэг тос арилгах уусмал нь натрийн гидроксид, натрийн карбонат, натрийн додецил сульфат зэрэг гадаргуугийн идэвхтэй бодис агуулсан байж болно.

• Даршилж авах: Тосыг арилгасны дараа даршилж, зэв, исэл болон бусад органик бус хольцыг субстратын гадаргуугаас зайлуулна. Давсны хүчил эсвэл хүхрийн хүчил зэрэг хүчлийн уусмалыг даршилж авахад ихэвчлэн ашигладаг. Хүчил нь гадаргуу дээрх ислүүдтэй урвалд орж, тэдгээрийг уусгана. Жишээлбэл, ган дэвсгэр дээр зэв (төмрийн исэл) үүссэн тохиолдолд давсны хүчилтэй урвалд орно: Fe₂O₃ + 6HCl → 2FeCl₃ + 3H₂O. Даршилсаны дараа субстратыг усаар сайтар зайлж, үлдсэн хүчлийг зайлуулна.

2. Цахилгаан бүрэх банн бэлтгэх

Натри дахь нэн чухал үе шат бол цахилгаан бүрэх банн бэлтгэх явдал юм цианид цайрын цахилгаанаар бүрэх процесс.

• Орц: Банны үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь цайрын ионуудын эх үүсвэр болох цайрын исэл (ZnO), цогцолбор үүсгэгч бодис болох натрийн цианид (NaCN), дамжуулагч давс болох натрийн гидроксид (NaOH) юм. Үүнээс гадна өнгөлгөөний чанарыг сайжруулахын тулд гэрэлтүүлэгч гэх мэт бусад нэмэлтүүдийг оруулж болно. Цианидын электродоор бүрсэн энгийн ванны найрлага нь ZnO 8 - 12 г/л, NaCN 10 - 20 г/л, NaOH 80 - 120 г/л байж болно.

• Холих үйл явц: Эхлээд усны нэг хэсэг (баннны нийт эзэлхүүний гуравны нэг орчим) бүрэх саванд хийнэ. Дараа нь шаардлагатай хэмжээний натрийн цианид, натрийн гидроксидыг нэмж, бүрэн уусах хүртэл хутгана. Дараа нь цайрын ислийг тасралтгүй хутгах явцад уусмалд аажмаар нэмнэ. Цайрын исэл нь натрийн гидроксид ба цианид натрийн урвалд орж шаардлагатай цогцолборыг үүсгэдэг. Цайрын ислийг нэмсний дараа банн нь хүссэн хэмжээгээр усаар шингэлнэ. Эцэст нь үйлдвэрлэгчийн зааврын дагуу нэмэлтүүдийг нэмнэ.

3. Цахилгаан бүрэх үйл явц

• Цахилгаан бүрэх үүрийг тохируулах: Цахилгаанаар бүрэх эс нь бүрэх банн, катод (хавлах субстрат), анод зэргээс бүрдэнэ. Анод нь ихэвчлэн цайрын металлаар хийгдсэн байдаг. Баннаар цахилгаан гүйдэл дамжих үед цайрын ионууд нь анодоос ванн руу уусч, катод дээр нэгэн зэрэг хуримтлагддаг. Катодын нэгж талбайд ногдох гүйдлийн хэмжээ болох гүйдлийн нягтыг сайтар хянадаг. Натрийн цианидын цахилгаанаар бүрэх цайрын хувьд ердийн гүйдлийн нягт нь 1-5 А/дм² хооронд хэлбэлздэг. Бага гүйдлийн нягтрал нь тунадасны хурдыг удаашруулж болох боловч илүү жигд, нарийн ширхэгтэй бүрээсийг бий болгоно. Нөгөөтэйгүүр, өндөр гүйдлийн нягтрал нь тунадасжилтыг ихэсгэх боловч өндөр гүйдэлтэй газар тэгш бус бүрэх, бүрээсийг шатаах зэрэг асуудлуудыг үүсгэж болно.

• Температур ба өдөөлт: Цахилгаан бүрэх банны температур нь бүрэх үйл явцад нөлөөлдөг. Ерөнхийдөө ванны температурыг 20 - 40 ° C-ийн хооронд байлгадаг. Илүү өндөр температур нь тунадасжилтыг ихэсгэх боловч катодын туйлшралыг бууруулж, бүдүүн ширхэгтэй бүрээсийг бий болгодог. Катодын эргэн тойронд ионуудын жигд тархалтыг хангахын тулд ванны хутгах нь чухал юм. Үүнийг хутгагч ашиглах, эсвэл агаарын хөөс зэрэг механик хутгах замаар хийж болно. Хөдөлгөөн нь катодын гадаргуугийн ойролцоо цайрын ионыг нөхөж, жигд бус бүрэхэд хүргэдэг концентрацийн градиент үүсэхээс сэргийлдэг.

4. Эмчилгээний дараах эмчилгээ

• Угааж байна: Цахилгаанаар бүрсэний дараа бүрсэн объектыг усаар сайтар зайлж, гадаргуу дээр нь бүрсэн уусмалын үлдэгдэлийг арилгана. Уусмалын ихэнх хэсгийг арилгахын тулд эхлээд хүйтэн усаар зайлж, дараа нь бүх бохирдуулагчийг бүрэн арилгахын тулд цэвэр усаар нэмэлт зайлж угаана.

• Хромжуулах: Цайр бүрсэн давхаргын зэврэлтэнд тэсвэртэй байдлыг нэмэгдүүлэхийн тулд хромжуулах ажлыг ихэвчлэн хийдэг. Бүрсэн объектыг хромын хүчил эсвэл түүний давс агуулсан хромжуулах уусмалд дүрнэ. Хроматжуулах процесс нь цайрын бүрхүүлийн гадаргуу дээр нимгэн, хамгаалалтын хромат хувиргах давхарга үүсгэдэг. Энэ давхарга нь зэврэлтээс хамгаалах нэмэлт хамгаалалт болж, хаалт болж, гадаргууг маажих үед өөрөө өөрийгөө эдгээдэг. Шар хроматжуулах, хөх-цагаан хромжуулах, хар хроматжуулах зэрэг янз бүрийн төрлийн хроматжуулалт байдаг бөгөөд тус бүр нь зэврэлтэнд тэсвэртэй байдал, гоо зүйн үзэмжийн өөр өөр түвшинг санал болгодог.

• Хатаах: Эцэст нь бүрсэн болон хромжуулсан объектыг хатаана. Жижиг хэсгүүдийн хувьд тэдгээрийг халуун агаараар төвөөс зугтах хатаагчаар хатааж, харин том хэсгүүдийг өрөөний температурт хатааж болно. Хатаах нь усны толбо үүсэхээс сэргийлж, бүрхүүлийн урт хугацааны тогтвортой байдлыг хангахад чухал ач холбогдолтой.

Банны найрлага ба түүний нөлөө

1. Цайрын исэл (ZnO)

Цайрын оксид нь галын банн дахь цайрын ионуудын эх үүсвэр юм. Усанд орох цайрын ислийн концентраци нь цайрын хуримтлалд нөлөөлдөг. Цайрын оксидын өндөр концентраци нь ерөнхийдөө их хэмжээний хуримтлал үүсгэдэг. Гэсэн хэдий ч цайрын ионы концентраци хэт өндөр байвал шидэлтийн хүч муу (бүрхүүлгийн уусмал нь нарийн төвөгтэй хэлбэртэй объектууд дээр жигд бүрэх чадвар) болон бүдүүн ширхэгтэй бүрэх зэрэг асуудал үүсгэж болно. Цианид багатай ваннд цайрын ислийн тохиромжтой концентраци нь ихэвчлэн өмнө дурдсан хязгаарт (8-12 г/л) байдаг бөгөөд энэ нь тунадасжилтын хурд болон бүрэх чанар хоёрын тэнцвэрийг хангадаг.

2. Натрийн цианид (NaCN)

Цианит натри нь ваннд нийлэгжүүлэгч бодис болдог. Энэ нь Zn(CN)₄²⁻ зэрэг цайрын ионуудтай нэгдэл үүсгэдэг. Цианидын натрийн концентраци нь эдгээр нэгдлүүдийн тогтвортой байдал, улмаар цайрын хуримтлалд нөлөөлдөг. Цианидын өндөр агууламжтай ваннд натрийн цианидын харьцангуй өндөр концентрацийг ашигладаг бөгөөд энэ нь маш сайн шидэх хүч, маш нарийн ширхэгтэй бүрээстэй байдаг. Гэсэн хэдий ч цианид ихтэй ваннууд нь цианидын хоруу чанараас шалтгаалан байгаль орчин, аюулгүй байдалд ихээхэн эрсдэл учруулдаг. Үүний эсрэгээр, орчин үед илүү өргөн хэрэглэгддэг цианид багатай ваннууд нь цианит натрийн бага концентрацийг (жишээ нь, 10 - 20 г/л) хэрэглэдэг. Эдгээр ваннууд нь байгаль орчин, аюулгүй байдлын асуудлыг тодорхой хэмжээгээр багасгаж, сайн шидэх хүч, бүрэх чанарыг санал болгодог. Цианит натрийн цайрын ислийн харьцаа (NaCN/ZnO харьцаа) мөн чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Тохиромжтой харьцаа нь тогтвортой цогцолбор үүсэх, бүрэх оновчтой нөхцлийг бүрдүүлдэг. Жишээлбэл, зарим хэрэглээнд NaCN/ZnO харьцаа 1.5 - 2.5 орчим байвал илүүд үздэг.

3. Натрийн гидроксид (NaOH)

Натрийн гидроксид нь ваннд дамжуулагч давсны үүрэг гүйцэтгэдэг тул уусмалын цахилгаан дамжуулах чанарыг нэмэгдүүлдэг. Энэ нь цахилгаанаар бүрэх үед гүйдлийг илүү үр дүнтэй дамжуулах боломжийг олгодог. Мөн ванны рН-ийг хадгалахад тусалдаг. Натрийн цианидын цахилгаанаар бүрэх цайрын ванны рН нь ихэвчлэн шүлтлэг мужид, ойролцоогоор рН 12 - 14 байдаг. Тогтвортой рН нь нэгдлүүдийн тогтвортой байдал болон ерөнхий бүрэх үйл явцад чухал үүрэгтэй. Хэрэв рН хэт бага байвал цогцолборууд задарч, бүрэх үр дүн муу болно. Нөгөөтэйгүүр, рН хэт өндөр байвал анод хэт их зэврэлт үүсэх, ваннд цайрын гидроксидын тунадас үүсэх зэрэг асуудал үүсдэг.

4. Нэмэлт бодисууд

• Гэрэлтүүлэгч: Цайрын бүрээсийг гэрэлтүүлэх, гялалзуулахын тулд цайруулагчийг ваннд нэмдэг. Эдгээр нь атомын түвшинд хуримтлагдсан цайрын давхаргын гадаргуугийн морфологийг өөрчлөх замаар ажилладаг. Сахарин, кумарин, зарим дөрөвдөгч аммонийн давс зэрэг органик нэгдлүүдийг гэрэлтүүлэгч болгон ашигладаг. Жишээлбэл, сахарин нь цахилгаанаар бүрэх үед катодын гадаргуу дээр шингэж, цайрын талстуудын тодорхой чиглэлд өсөлтийг саатуулж, гөлгөр, тод гадаргуу үүсэхийг дэмждэг.

• Түвшин: Түвшин тэгшлэгч нь цахилгаанаар бүрэх үед субстратын гадаргуу дээрх аливаа жигд бус байдлыг жигд болгоход тусалдаг. Тэдгээр нь субстратын өндөр гүйдэлтэй нягтралтай хэсгүүдэд тунадаг бөгөөд энэ нь өндөр ба бага гүйдлийн нягтралтай бүсүүдийн зузаанын зөрүүг багасгаж, илүү жигд бүрэх боломжийг олгодог. Зарим полимер ба гадаргуугийн идэвхт бодисууд нь галын баннд тэгшлэгч болж чаддаг.

• Антиоксидант ба тогтворжуулагч: Эдгээр нэмэлтүүд нь ванны бүрэлдэхүүн хэсгүүд, ялангуяа цианидын ионуудын исэлдэлтээс урьдчилан сэргийлэхэд ашиглагддаг. Цианид нь агаар, тодорхой хольцтой үед исэлдэж болох бөгөөд энэ нь цогцолбор үүсгэгчийн үр нөлөөг бууруулж, ванны химийн найрлагад өөрчлөлт оруулахад хүргэдэг. Хүчилтөрөгчийг зайлуулж, цианидын исэлдэлтээс урьдчилан сэргийлэхийн тулд натрийн сульфит зэрэг антиоксидантуудыг ваннд нэмж болно. Цаг хугацаа өнгөрөх тусам ванны тогтвортой байдлыг хадгалахын тулд тогтворжуулагчийг нэмж оруулснаар өнгөлгөөний үр дүнг тогтвортой байлгах болно.

Үйл ажиллагааны анхаарах зүйлс

1. Аюулгүй байдлын урьдчилан сэргийлэх арга хэмжээ

Натрийн цианит нь маш хортой тул цахилгаанаар бүрэх үйл явцтай харьцах, ажиллуулах явцад аюулгүй байдлын урьдчилан сэргийлэх арга хэмжээг чанд дагаж мөрдөх ёстой. Процедурт оролцож буй бүх ажилтнууд бээлий, нүдний шил, амьсгалын аппарат зэрэг зохих хувийн хамгаалалтын хэрэгслийг өмсөх ёстой. Хорт утаа хуримтлагдахаас сэргийлж цахилгаанаар бүрсэн талбай нь агааржуулалт сайтай байх ёстой. Цианит натрийн асгаралт, осол гарсан тохиолдолд яаралтай тусламжийн арга хэмжээг дагаж мөрдөнө. Үүнд цианидыг зохих химийн бодисоор (гипохлоритын уусмал гэх мэт) саармагжуулах, аюулгүй байдлын холбогдох байгууллагад мэдэгдэх зэрэг багтаж болно.

2. Ванны засвар үйлчилгээ

• Тогтмол шинжилгээ: Цайрын исэл, натрийн цианид, натрийн гидроксид болон нэмэлтүүдийн концентрацийг оновчтой хязгаарт байлгахын тулд цахилгаан хавтангийн найрлагад тогтмол дүн шинжилгээ хийж байх ёстой. Эдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн концентрацийг тодорхойлохын тулд титрлэх зэрэг аналитик аргуудыг ашиглаж болно. Жишээлбэл, цайрын ионы концентрацийг стандарт EDTA (этилендиаминтетра цууны хүчил) уусмалаар ванны дээжийг титрлэх замаар тодорхойлж болно.

• Бохирдлын хяналт: Усанд орох бохирдол нь түүхий эдэд агуулагдах хольц, өнгөлгөөний явцад субстратаас гадны бодис ялгарах, урвалын бүтээгдэхүүн үүсэх зэрэг янз бүрийн эх үүсвэрээс үүсч болно. Бохирдлыг хянахын тулд ванны зөв шүүлтүүрийг хийх шаардлагатай. Тохиромжтой шүүлтүүр хэрэгсэл бүхий шүүлтүүрийн систем нь хатуу тоосонцор болон зарим органик бохирдуулагчийг зайлуулж чадна. Үүнээс гадна банныг үе үе цэвэршүүлэх шаардлагатай байж болно. Жишээлбэл, ваннд хүнд металлын хольц (зэс, хар тугалга гэх мэт) хуримтлагдвал эдгээр хольцтой тунадас үүсгэдэг химийн бодис нэмж, дараа нь шүүж цэвэрлэх замаар зайлуулж болно.

• Бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг дүүргэх: Цахилгаанаар бүрэх үйл явц үргэлжилж байгаа тул ваннд байгаа эд ангиуд зарцуулагдана. Цайр нь катод дээр хуримтлагддаг бөгөөд зарим цогцолбор үүсгэгч бодисууд болон нэмэлтүүд задардаг эсвэл гаж нөлөөнд хэрэглэж болно. Тиймээс ванны найрлагыг хадгалахын тулд цайрын исэл, натрийн цианид, натрийн гидроксид, нэмэлт бодисыг тогтмол дүүргэх шаардлагатай. Бүрэх хугацаа, бүрсэн эд ангиудын хэмжээ, ванны шинжилгээний үр дүнд үндэслэн дүүргэлтийн хурдыг тодорхойлж болно.

3. Алдаа засах

• Бүрхүүлийн наалдац муу: Хэрэв цайрын бүрээс нь субстраттай наалдац муутай байвал болзошгүй шалтгаан нь субстратын урьдчилсан боловсруулалт хангалтгүй, ванны зохисгүй найрлага (рН буруу эсвэл цогцолбор үүсгэгч бодисын концентраци бага гэх мэт), эсвэл ваннд их хэмжээний бохирдол байж болно. Энэ асуудлыг шийдэхийн тулд урьдчилан боловсруулах үйл явцыг хянаж, оновчтой болгох хэрэгтэй. Банны найрлагад дүн шинжилгээ хийж, шаардлагатай бол тохируулж, бохирдлыг бууруулах арга хэмжээ авна.

• Тэгш бус бүрэх: Тэгш бус бүрэх нь цахилгаан бүрхүүлийн үүрэнд гүйдлийн буруу хуваарилалт, ванны жигд бус хутгалт, субстратын геометрийн өөрчлөлт зэрэг хүчин зүйлээс шалтгаалж болно. Энэ асуудлыг шийдэхийн тулд гүйдлийн жигд тархалтыг хангахын тулд цахилгаан хавтангийн эсийн тохиргоог тохируулж болно. Утгах аргыг оновчтой болгож, бэхэлгээг субстратыг жигд бүрэхийг дэмжих байдлаар барьж болно. Нарийн төвөгтэй хэлбэрийн субстратын хувьд тусгай бүрэх техник эсвэл туслах анод ашиглах шаардлагатай байж болно.

• Уйтгартай эсвэл бараан бүрхүүл: Уйтгартай эсвэл бараан цайрын бүрээс нь ванны доторх гэрэлтүүлэгчийн концентраци хангалтгүй, хольцын өндөр түвшин эсвэл бүрэх параметрийн буруу (гүйдлийн хэт өндөр нягтрал эсвэл ванны температур гэх мэт) зэргээс шалтгаалж болно. Гэрэлтүүлэгчийн концентрацийг шалгаж, шаардлагатай бол тохируулах шаардлагатай. Бохирдлыг арилгахын тулд банныг цэвэрлэж, бүрэх параметрүүдийг оновчтой болгох хэрэгтэй.

Дүгнэлт

Натрийн цианидыг цахилгаанаар бүрэх цайрын процесс нь металл эд зүйлсийг зэврэлтээс хамгаалах, гоёл чимэглэлийн өнгөлгөө өгөхөд өргөн хэрэглэгддэг бөгөөд чухал арга юм. Өндөр чанартай өнгөлгөөний үр дүнд хүрэхийн тулд түүний зарчим, үйл явцын үе шат, ванны найрлага, үйл ажиллагааны талаархи ойлголтыг ойлгох нь чухал юм. Хэдийгээр энэ нь цианит натрийн хэрэглээтэй холбоотой байгаль орчин, аюулгүй байдлын зарим сорилттой, аюулгүй байдлын зохих арга хэмжээг авч, байгаль орчинд ээлтэй хувилбаруудыг (цианид эсвэл цианид агуулаагүй процесс гэх мэт) хөгжүүлэхтэй холбоотой боловч автомашин, сансар судлал, электроник зэрэг төрөл бүрийн салбарт чухал үүрэг гүйцэтгэсээр байна. Үйлдвэрлэгчид үйл явцын бүх талыг сайтар хянаж чадвал маш сайн чанар, гүйцэтгэлтэй цайр бүрсэн бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх боломжтой.