有色冶金原理第九章_湿法冶金电解过程.pptx

1;2;电解池;4;电解精炼法(简称电解法)和电解沉积法(简称电积法) 电解法采用可溶阳极，而电积法采用不可溶阳极。 电解精炼通常是火法冶金过程的最后精炼工序； 电解沉积通 常是湿法冶金过程的最后精炼工序。;6;7;分解电压：理论分解电压；实际分解电压; 2、实际分解电压 能使电解质溶液连续不断地发生电解反应所必须的最小电压叫作电解质的实际分解电压。显然，实际分解电压比理论分解电压大，有时甚至大很多。 实际分解电压（Vf）简称分解电压，是阳极实际析出电位（ εK ）与阴极实际析出电位之差： Vf = εA－εK 显而易见，当得知阳、阴极在实际电解时的偏离值——超电位时就可以算出某一电解的实际分解电压。;9.2 极化现象（动力学现象） ; （1）反应离子由溶液本体向双电层外界移动并继续经双电层向电极表面靠近。这一阶段，在很大程度上靠扩散速度来实现，扩散则是由于溶质在溶液本体与双电层外界的浓度差引起的； （2） 反应离子在电极表面或双电层中进行电极反应前的转化过程，例如表面吸附或发生化学变化； （3） 在电极上的电子传递——电化学氧化或电化学还原反应； （4） 反应产物在电极表面或双电层中进行电极反应后的转化过程，例如自电极表面的脱附，反应产物的复合、分解或其他化学变化； （5）反应产物形成新相，或反应产物自电极表面向溶液本体中或向液体电极的内部传递 ; 在这些连续而复杂的反应过程中，一般说来总存在着某一最慢步骤，整个电极反应过程的动力学，就由最慢步骤的动力学所决定。若电化学步骤最慢，则整个电极反应的反应速度，就由电化学动力学基本规律所决定。若扩散速度最慢，则整个电极反应有速度，就由扩散动力学基本规律所决定。 根据极化产生的不同原因，通常把极化现象大致分为两类：浓差极化和电化学极化。; 为了定量表述极化的程度，引入了超电位的概念。超电位（△ε或者η）：实际电极电位（ε）与平衡电位（εe）的差值。 △ε对阳极过程来说为正值，而对阴极过程来说为负值，习惯上超电位用正值表示： 阳极过程的超电位（△εA）表示为： △εA= εA－εe（A） 阴极过程的超电位（△εK）表示为： △εK = εe（K）－ εK 结论：超电位越大，表明电极反应偏离平衡状态越远，即电极极化程度越大。 ;超电压（△V），就是实际分解电压(Vf)与理论分解电压（Ve）之差值： △V = Vf－Ve = εA － εK －（εe（A）－εe（K）） = εA － εe（A）+ εe（K）－εK =△εA+△εK =η A+η K ;极化曲线;影响超电位的因素有哪些？如何定量计算？;9.3 阴极过程 ;H3O++e→H2 + H2O (在酸性介质中) H2O+e→H2 + OH— (在碱性介质中) O2+2H2O+4e→4OH Mei z+ + zie→Mei;19;（2）氢的析出超电位 现代认为氢在金属阴极上析出时产生超电位的原因，在于氢离子放电阶段缓慢 。 氢离子在阴极上放电析出的超电位具有很大的实际意义。就电解水制取氢而言，氢的超电位高是不利的，因为它会消耗过多的电能。但是对于有色金属冶金，诸如锌、铜等的水溶液电解，较高的氢的超电位对金属的析出是有利的。 ; 氢的超电位与许多因素有关，主要的是：阴极材料、电流密度、电解液温度、溶液的成分等等，它服从于塔费尔方程式：; 实践证明，就大多数金属的纯净表面而言，式中经验常数具有几乎相同的数值（100～140mV），这说明表面电场对氢析出反应的活化效应大致相同。有时也有较高的值（140mV），原因之一可能是电极表面状态发生了变化，如氧化现象的出现。 式中常数对不同材料的电极，其值是很不相同的，表示不同电极表面对氢析出过程有着很不相同的催化能力。按值的大小，可将常用的电极材料大致分为三类：; （1）高超电位金属，其 值在1.0～1.5V，主要有Pb、Cd、Hg、Tl、Zn、Ga、Bi、Sn等； （2）中超电位金属，其 值在0.5～0.7V，主要有Fe、Co、Ni、Cu、W、Au等； （3）低超电位金属，其 值在0.1～0.3V，其中最主要的是Pt和Pd等铂族元素。 ;;（1）电流密度的影响 氢的超电位随着电流密度的提高而增大。 （2）电解液温度的影响 温度升高，氢的超电位降低，容易在阴极上放电析出。 （3）电解液组成的影响 溶液中某些杂质在阴极析出后局部地改变了阴极材料的性质，而使得局部阴极上氢的超电位有所改变。如当溶液中铜、钴、