ThS Là NGC TRUNG (CH BIÃN) GIAO TRÇNH Ï ÀN MON V BAO VÃÛ Ì Í KIM LOAI Û Â Nàơng, thạng - 2005 (Lỉu hnh näüi bäü) LÅÌI GIÅÏI THIÃÛU Àn mn v bo vãû kim loải l mäüt ngnh khoa hc cọ liãn quan âãún nhiãưu lénh vỉûc khạc nhau: kim loải hc, hoạ lê, hoạ phán tờch, hoaù polimer, hoaù trổồỡng, hoaù silicat Giaùo trỗnh âỉåüc soản tho ngàõn gn, sục têch nhàịm giụp cho giạo viãn v sinh viãn dãù âc v nàõm bàõt õổồỹc vỏỳn õóử mọỹt caùch dóự daỡng Nhỗn chung, caùc chỉång âỉåüc thiãút kãú tỉì pháưn âënh tênh, mä t bao gäưm ngun lê v cạc cháút nhiãût âäüng âãún pháưn âënh lỉåüng bao gäưm cạc phỉång phạp ngàn cn v cạc phỉång phạp kiãøm tra Âàûc biãût, pháưn cúi cng âãư cáûp âãún mäüt säú ỉïng dủng mang tờnh thổỷc tóỳ cao Thỏỷt vỏỷy, giaùo trỗnh naỡy coù thãø cung cáúp thäng tin cho baûn âoüc mäüt säú kiãún thỉïc mong mún Mäüt säú kiãún thỉïc vãư âiãûn hoaù õaợ õổồỹc trỗnh baỡy khaù chi tióỳt caùc chỉång 2, chỉång v chỉång 4, nhàịm giụp cho sinh viãn cọ mäüt cäng củ âãø nghiãn cỉïu vãư nhỉỵng váún âãư phán têch v bo vãû kim loải àn mn Chỉång âãư cáûp âãún váún âãư thủ âäüng hoạ kim loải v cạc phỉång phạp âiãûn hoạ chäúng àn mn Chỉång giåïi thiãûu täøng quan vãư cạc dảng àn mn thỉåìng gàûp thỉûc tãú Hai chỉång cúi âãư cáûp âãún cạc nhán täú nh hỉåíng âãún täúc âäü àn mn v mäüt säú phỉång phạp cọ hiãûu qu âỉåüc sỉí dủng âãø chäúng àn moỡn thổỷc tóỳ Giaùo trỗnh naỡy khọng phaới laỡ mäüt cáøm nang cho váún âãư àn mn v chäúng àn mn Âiãưu cáưn nháún mảnh l âãư cáûp âãún ngun lê v mäüt säú phỉång phạp â âỉåüc nghiãn cỉïu âãø lm gim àn mn ca kim loải thỉûc thãú cäng nghiãûp hiãûn Tháût váûy, mủc õờch cuớa giaùo trỗnh naỡy nhũm giồùi thióỷu mọỹt caùch khại quạt vãư ngun l v cạch phng chäúng àn mn kim loải cho cạc sinh viãn khäng thüc chun ngnh âiãûn hoạ v àn mn kim loải åí cạc trỉåìng Âải hc v Cao âàóng k thût åí cạc nàm thỉï hai v thỉï ba hồûc cọ thãø lm cå såí cho cạc ngỉåìi bàõt âáưu nghiãn cỉïu vãư ngnh khoa hc ny Tạc gi xin chán thnh cm ån Bäü män Cäng nghãû hoạ hc, Khoa Hoạ k thût, lnh âảo trỉåìng Âải Hc Bạch Khoa  Nàơng cng Âải Hc  Nàơng â tảo mi âiãưu kióỷn thuỏỷn lồỹi quaù trỗnh bión soaỷn vaỡ xuỏỳt baớn giaùo trỗnh naỡy Tuy vỏỷy, giaùo trỗnh naỡy coỡn ráút nhiãưu khiãúm khuút, ráút mong âỉåüc sỉû gọp ca cạc âäüc gi âàûc biãût l ca âäưng nghiãûp, sinh viãn v cạc nh nghiãn cỉïu lénh vỉûc n moỡn vaỡ chọỳng n moỡn õóứ giaùo trỗnh ngaỡy mäüt hon thiãûn hån Xin chán thnh cm ån  Nàơng, ngy 20 thng 06 nàm 2003 ThS Là NGC TRUNG CHặNG M ệU I/ Tỗnh hỗnh n moỡn v bo vãû kim loải ca thãú giåïi v Viãût Nam II/ Âải cỉång àn mn: Âënh nghéa: Àn mn kim loải l sỉû tỉû phạ hu kim loải tạc dủng hoạ hc v âiãûn hoạ giỉỵa chụng våïi mäi trỉåìng bãn ngoi Nọi mäüt cạch khạc àn moỡn laỡ quaù trỗnh chuyóứn bióỳn kim loaỷi tổỡ daỷng ngun täú thnh dảng håüp cháút Sỉû àn mn thỉåìng bàõt âáưu xy trãn bãư màût kim loải, räưi quaù trỗnh phaùt trióứn vaỡo sỏu keỡm theo sổỷ bióỳn âäøi thnh pháưn v cháút hoạ lê ca kim loải v håüp kim Kim loải cọ thãø ho tan mäüt pháưn hay ton bäü tảo cạc sn pháøm àn mn dỉåïi dảng kãút ta trãn bãư màût kim loaûi (låïp gè, oxyt, hydrat, ) Phán loaûi 2.1 Theo cồ cỏỳu cuớa quaù trỗnh n moỡn - n mn hoạ hc - Àn mn âiãûn hoạ 2.2 Theo õióửu kióỷn cuớa quaù trỗnh n moỡn - n moỡn khê - Àn moìn khê quyãøn - Àn moìn cháút âiãûn gii - Àn mn âáút - Àn moìn doìng âiãûn ngoaìi - Àn moìn tiãúp xục - Àn mn ỉïng sút - Àn mn vi sinh váût 2.3 Theo âàûc trỉng ca dảng n moỡn (Hỗnh 1.1) - n moỡn õóửu (theùp cacbon dung dëch axit sunphuaric) - Àn mn khäng âãưu (thẹp cacbon nỉåïc biãøn) - Àn mn chn lỉûa, tỉïc chè mäüt pha bë phạ hu (gang axit) - Àn mn vãút, tảo thnh nhỉỵng vãút di trãn bãư màût (âäưng thau nỉåïc biãøn) - Àn mn häú (àn mn âáút) - Àn mn âiãøm, âỉåìng kênh tỉì 0.1 ÷ mm (thẹp khäng gè nỉåïc biãøn) - Àn mn dỉåïi bãư màût - Àn mn giỉỵa cạc tinh thãø (thẹp crom åí 500 oC ÷ 800oC) - Àn mn nỉït, tạc âäüng âäưng thåìi giỉỵa àn mn v cå hc (àn mn cạnh tuọỳc bin) Hỗnh 1.1 CHặNG N MOèN IN HOAẽ I/ Khại niãûm 1.1 Giåïi thiãûu: Khi nghiãn cỉïu sỉû lm viãûc ca pin Cu-Zn dung dëch âiãûn gii no âọ ta tháúy phêa Zn mn dáưn hiãûn tỉåüng ho tan Nhỉ váûy Zn âọng vai tr anod pin Cu-Zn Cạc phn ỉïng âiãûn cỉûc xy nhæ sau: Cu 2+ (l ) + Zn(r ) ⇔ Cu (r ) + Zn 2+ (l ) Zn ZnSO4 Quaù trỗnh anod Cỏửu nọỳi CuSO4 Cu (r) Quaù trỗnh catod Zn(r) Zn2+(l) Cu2+(l) Cu (r) Trong thổỷc tóỳ quaù trỗnh n moỡn xaớy trón cuỡng mọỹt kim loải, nghéa l trãn âọ âäưng thåìi xy quaù trỗnh anod vaỡ catod, õổa õóỳn sổỷ phaù huyớ kim loaỷi K A K A A Hỗnh 2.1 1.2 Phn ỉïng âiãûn hoạ: K thût âiãûn hoạ âỉåüc sỉí dủng räüng ri ké thût v âåìi säúng Tuy nhiãn, àn mn v ngnh mả âiãûn váún âãư cáưn quan tám âọ l âàûc ca bãư màût phán pha giỉỵa kim loải-dung dëch: vê dủ, täúc âäü phn ỉïng tải bãư màût, cháút ca låïp maỡng trón bóử mỷt hoỷc hỗnh daỷng cuớa bóử mỷt Cäng củ âãø kho sạt v nghiãn cỉïu cạc cháút trãn l thãú v dng Tỉì hai thäng säú ny chụng ta cọ thãø suy lûn mi thỉï cọ thãø xy trãn bãư màût phán pha Khi chụng ta nhụng mäüt kim loải vo dung dëch âiãûn li, thỗ kim loaỷi coù khuynh hổồùng phaớn ổùng vồùi dung dëch âiãûn li âọ: kim loải cọ thãø ho tan âãø tảo thnh cation hồûc cạc cation dung dëch cọ thãø kãút ta thnh kim loải: Fe → Fe 2+ + 2e Vê dủ: Hồûc Fe 2+ + 2e → Fe Kãút qu ca nhỉỵng phn ỉïng ny l kim loải cọ khuynh hỉåïng têch tủ âiãûn têch ám hồûc dỉång Sỉû têch tủ nhỉỵng âiãûn têch ny s lm thay âäøi âiãûn thãú ca kim loải v âiãûn thãú s âảt âãún giạ trë täúc âäü ca hai phn ỉïng âảt cán bàịng Âiãûn thãú ny gi l âiãûn thãú cán bàịng Mäüt âiãưu quan trng, cho mäüt mnh kim loặ vo dung dëch âiãûn li åí âiãûn thãú cán bàịng ca nọ, âiãưu ny khäng cọ nghi l täúc âäü ho tan kim loải v phn ỉïng kãút ta kim loải l bàịng khäng Phaớn ổùng õióỷn hoaù luọn luọn laỡ mọỹt quaù trỗnh chuøn âiãûn têch, chụng ta cọ thãø âënh nghéa täúc âäü ca cạc phn ỉïng ny bàịng máût âäü dng Khi täúc âäü phn ỉïng ho tan kim loải bàịng tọỳc õọỹ phaớn ổùng kóỳt tuớa kim loaỷi thỗ chuùng ta cọ thãø âënh nghéa täúc âäü ca cạc phn ỉïng ny bàịng máût âäü dng trao âäøi Trong àn mn kim loải cọ hai phn ỉïng quan trng khạc l phn ỉïng khỉí oxy ho tan âãø tảo thnh ion hydroxyl v phn ỉïng khỉí ion hydro hồûc phán tỉí nỉåïc âãø tảo thnh khê hydro: O2 + H O + 4e → 4OH − H + + 2e → H 2 H O + 2e → H + 2OH − Sæû cán bàịng giỉỵa mäüt hồûc nhiãưu phn ỉïng catod våïi phn ổùng anod hoaỡ tan kim loaỷi thỗ ta xaùc õởnh âỉåüc máût âäü dng àn mn Mäüt nhỉỵng ỉïng dủng phỉång phạp âiãûn hoạ âãø nghiãn cỉïu àn mn l xạc âënh âäü låïn ca máût âäü dng àn moỡn vaỡ cồ chóỳ cuớa quaù trỗnh n moỡn 1.3 Âënh lût Faraday: Cạc phn ỉïng âiãûn hoạ hồûc sn xút electron hồûc tiãu thủ electron Dng electron âỉåüc âo bàịng dng I (A) Theo âënh lût Faraday tè lãû giỉỵa khäúi lỉåüng cháút phn ỉïng m, våïi dng I, âỉåüc xạc âënh sau: m= Ita nF (1) F: hàòng säú Faraday (=96500 coulomb) n: säú electron trao âäøi a: khäúi lỉåüng ngun tỉí t: thåìi gian Chia phổồng trỗnh (1) cho thồỡi gian t vaỡ dióỷn tờch bãư màût A, ta xạc âënh âỉåüc täúc âäü àn moìn r: r= i: máût âäü doìng ( i = I ) A m ia = tA nF (2) Phæång trỗnh (2) chố tố lóỷ giổợa khọỳi lổồỹng kim loaûi máút âi trãn mäüt âån vë diãûn têch mäüt âån vë thåìi gian (vê dủ: mg/dm2/ngy) v máût âäü dng I (vê dủ: mA/cm2) II/ Âiãûn thãú âiãûn cỉûc: 2.1 Låïp âiãûn têch kẹp: Khi cho kim loải tióỳp xuùc vồùi chỏỳt õióỷn giaới thỗ xaớy sổỷ tạc dủng giỉỵa kim loải våïi cháút âiãûn gii âọ Trãn giåïi hản phán chia giỉỵa hai pha âiãûn cỉûc-dung dëch s xút hiãûn låïp âiãûn têch kẹp (chiãưu dy ca låïp ny