2.3. Mục đích và thiết bị nghiên cứu
Các iôn kim loại trong dung dịch có xu hướng thiên tích, nhưng phân bố các ion kim loại theo thời gian và chiều cao của dung dịch thì cho đến nay chưa thấy có các số liệu được công bố. Cho nên để có thể áp dụng thuộc tính này của các iôn kim loại vào quá trình điều chế dung dịch điện phân, cần có sự nghiên cứu một cách định lượng.
Sơ đồ thiết bị điện phân điều chế dung dịch SnSO4 theo phương pháp điện hóa cực ngang được mô tả trên hình 1. Khi iôn kim loại tan ra ở anốt, do thiên tích, nồng độ iôn Sn2+ sẽ tập trung nằm ở phần đáy bể phía dưới anốt. Dung dịch SnSO4 được tháo ra ở đáy bể dung dịch axit bổ sung được cho vào ở phía trên của bể điện phân. Quá trình thao tác phải đảm bảo sao cho không làm sáo trộn dung dịch trong bể điện phân.
Các thí nghiệm đã tiến hành với những điều kiện sau:
– Chế độ dung dịch: axit sunfuric 120g/l
– Anốt sạch >99,95%Sn, đúc tấm
– Catốt là thép tấm không gỉ
– Mật độ dòng điện ia = (150 – 200)A/m2
– Thể tích bể điện phân: 4 lít
Hình 1. Sơ đồ cấu tạo bể điện phân chế tạo dung dịch
3. Kết quả và thảo luận
3.1. Nồng độ dung dịch lấy được theo thời gian điện phân
Lượng dung dịch Sn2+ rút ra theo thời gian điện phân được ghi trong bảng 1 và hình 2.
| Thời gian (h) | Lượng dd rút ra (ml) | Tỷ trọng (g/cm2) | Hàm lượng Sn (g/l) |
| 10 | 500 | 1,11 | 25 |
| 15 | 500 | 1,13 | 35 |
| 20 | 500 | 1,175 | 64 |
| 25 | 500 | 1,230 | 98 |
| 30 | 500 | 1,255 | 120 |
Bảng 1. Số lượng, nồng độ và tỷ trọng dung dịch theo thời gian điện phân (Da = 150A/m2)
Với thời gian diện phân là 10 giờ, rút ra 500 ml dung dịch, nồng độ thiếc chỉ đạt 30 g/l. Nhưng sau 25 giờ lượng dung dịch rút ra 500 ml đạt tới nồng độ 120 g/l.
Hình 2. Đồ thị quan hệ giữa tỷ trọng và hàm lượng thiếc trong dung dịch
Nhận xét:
– Thời gian chạy bể càng lâu, nồng độ iôn Sn2+ trong dung dịch càng cao.
– Khi chạy bể ở mật độ dòng 150A/m2, dung dịch rất ổn định, không có hiện tượng thoát khí ôxy từ anốt do anốt bị thụ động.
