ThS Là NGC TRUNG (CH BIÃN) GIAO Ï TRÇNH ÀN MONÌ V BA VÃÛ KIM LOAIÛ 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 têch, hoạ polimer, hoạ mäi trỉåìng, hoạ silicat Giạo trçnh âỉåüc soản tho ngàõn gn, sục têch nhàòm giụp cho giạo viãn v sinh viãn dãù âc v nàõm bàõt âỉåüc váún âãư mäüt cạch dãù dng Nhçn chung, cạc 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 thỉûc tãú cao Tháût váûy, giạo trçnh ny cọ thãø cung cáúp thäng tin cho âc mäüt säú kiãún thỉïc mong mún Mäüt säú kiãún thỉïc vãư âiãûn hoạ â âỉåüc trçnh by khạ chi tiãút cạc chỉång 2, chỉång v chỉång 4, nhàòm 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 mn thỉûc tãú Giạo trçnh ny khäng phi l 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 âêch ca giạo trçnh ny nhàòm giåïi thiãûu mäüt cạch 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 kiãûn thûn låüi quạ trçnh biãn soản v xút bn giạo trçnh ny Tuy váûy, giạo trçnh ny cn 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 àn mn v chäúng àn mn âãø giạo trçnh ngy mäüt hon thiãûn hån Xin chán thnh cm ån  Nàơng, ngy 20 thng 06 nàm 2003 ThS Là NGC TRUNG CHỈÅNG MÅÍ ÂÁƯU I/ Tçnh hçnh àn mn 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 mn l quạ trçnh chuøn biãún kim loải tỉì dảng ngun täú thnh dảng håüp cháút Sỉû àn mn thỉåìng bàõt âáưu xy trãn bãư màût kim loải, räưi quạ trçnh phạt triãøn vo sáu km theo sỉû biãún 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 loải (låïp gè, oxyt, hydrat, ) Phán loải 2.1 Theo cå cáúu ca quạ trçnh àn mn - Àn mn hoạ hc - Àn mn âiãûn hoạ 2.2 Theo âiãưu kiãûn ca quạ trçnh àn mn - Àn mn khê - Àn mn khê quøn - Àn mn cháút âiãûn gii - Àn mn âáút - Àn mn dng âiãûn ngoi - Àn mn tiãúp xục - Àn mn ỉïng sút - Àn mn vi sinh váût 2.3 Theo âàûc trỉng ca dảng àn mn (Hçnh 1.1) - Àn mn âãưu (thẹp 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 túc bin) Hçnh 1.1 CHỈÅNG ÀN MN ÂIÃÛN HOẠ 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 sau: Cu 2+ (l ) + Zn(r ) ⇔ Cu (r ) + Zn 2+ (l ) Zn ZnSO4 Quạ trçnh anod  Cáưu näúi CuSO4 Cu (r) Quạ trçnh catod Zn(r) Zn2+(l)  Cu2+(l) Cu (r) Trong thỉûc tãú quạ trçnh àn mn xy trãn cng mäüt kim loải, nghéa l trãn âọ âäưng thåìi xy quạ trçnh anod v catod, âỉa âãún sỉû phạ hu kim loải K A K A A Hçnh 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 mng trãn bãư màût hồûc hçnh dảng ca bãư màût 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, thç kim loải cọ khuynh hỉåïng phn ỉïng våïi 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 bàòng Âiãûn thãú ny gi l âiãûn thãú cán bàòng Mäüt âiãưu quan trng, cho mäüt mnh kim loặ vo dung dëch âiãûn li åí âiãûn thãú cán bàòng ca nọ, âiãưu ny khäng cọ nghi l täúc âäü ho tan kim loải v phn ỉïng kãút ta kim loải l bàòng khäng Phn ỉïng âiãûn hoạ ln ln l mäüt quạ trçnh chuøn âiãûn têch, chụng ta cọ thãø âënh nghéa täúc âäü ca cạc phn ỉïng ny bàòng máût âäü dng Khi täúc âäü phn ỉïng ho tan kim loải bàòng täúc âäü phn ỉïng kãút ta kim loải thç chụng ta cọ thãø âënh nghéa täúc âäü ca cạc phn ỉïng ny bàòng 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 − Sỉû cán bàòng giỉỵa mäüt hồûc nhiãưu phn ỉïng catod våïi phn ỉïng anod ho tan kim loải thç ta xạc âënh 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 mn v cå chãú ca quạ trçnh àn mn 1.3 Âënh lût Faraday: Cạc phn ỉïng âiãûn hoạ hồûc sn xút electron hồûc tiãu thủ electron Dng electron âỉåüc âo bàòng 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 phỉång trçnh (1) cho thåìi gian t v diãûn têch bãư màût A, ta xạc âënh âỉåüc täúc âäü àn mn r: r= i: máût âäü dng ( i = I ) A m ia = tA nF (2) Phỉång trçnh (2) chè tè lãû giỉỵa khäúi lỉåüng kim loải 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 tiãúp xục våïi cháút âiãûn gii thç xy sỉû 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