RU2288299C2 - Добавки, ингибирующие выделение водорода при электролитическом выделении цинка - Google Patents
Добавки, ингибирующие выделение водорода при электролитическом выделении цинка Download PDFInfo
- Publication number
- RU2288299C2 RU2288299C2 RU2004107493/02A RU2004107493A RU2288299C2 RU 2288299 C2 RU2288299 C2 RU 2288299C2 RU 2004107493/02 A RU2004107493/02 A RU 2004107493/02A RU 2004107493 A RU2004107493 A RU 2004107493A RU 2288299 C2 RU2288299 C2 RU 2288299C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- zinc
- electrolytic
- cpc
- electrolyte
- additives
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C1/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of solutions
- C25C1/16—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of solutions of zinc, cadmium or mercury
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Primary Cells (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам электроосаждения цинка, в которых используются добавки, ингибирующие выделение водорода и/или повышающие выход по току цинка. В предложенном способе в качестве такой добавки используют соль цетилпиридиния, преимущественно цетилпиридинийхлорид с концентрацией 0,05 мМ. Исследованы составы электролитов, содержащие: а) сурьму и в) сурьму и клей, обеспечивается повышение выхода по току при использовании обоих электролитов. 8 з.п. ф-лы, 5 табл.
Description
ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к добавкам для электролитического выделения цинка, которые ингибируют выделение водорода и/или улучшают выход по току при электроосаждении цинка, в особенности добавок на основе цетилпиридиния.
ОБОСНОВАНИЕ
Улучшение эффективности использования энергии способа электролитического выделения цинка путем ингибирования вредной реакции выделения водорода, протекающей параллельно с осаждением цинка, составляет основную технологическую и промышленную потребность. Один из способов минимизации катодного выделения водорода заключается в использовании добавок, обычно органических соединений, которые селективно повышают перенапряжение, соответствующее выделению водорода. Mackinnon et al. (Journal of Applied Electrochemistry, Volume 20, pages 728-736, 1990) и Scott et al. (Journal of Applied Electrochemistry, Volume 18, pages 120-127, 1988) описывают применение животного клея в сочетании с сурьмой для улучшения выхода по току при электролитическом выделении цинка по сравнению с несодержащими добавки электролитами.
Существует потребность в улучшенных добавках, которые минимизируют выделение водорода во время электролитического выделения цинка, обеспечивая при этом такие же либо улучшенные характеристики по сравнению с традиционными добавками.
Таким образом, цель настоящего изобретения состоит в обеспечении улучшенных добавок для электролитического выделения цинка, минимизирующих выделение водорода и обеспечивающих при этом подобные либо улучшенные характеристики по сравнению с традиционными добавками.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Цетилпиридинийхлорид (CPC - ЦПХ), соль цетилпиридиния, исследовали в качестве добавки в способе электролитического выделения цинка в двух отдельных электролитических композициях для электролитического выделения цинка: 1) с сурьмой и 2) с сурьмой и клеем.
ЦПХ-добавка оказывает наиболее существенное влияние в присутствии сурьмы или комбинации сурьма + клей, где указанная добавка повышает выход по току на 23,2% и 7,6%, соответственно. Кроме того, присутствие 0,05 мМ ЦПХ не увеличивает полное напряжение на клеммах ячейки.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Способы и аппараты
Промышленные испытательные ячейки типа стакана, содержащие промышленный электролит для электровыделения (жидкость), подсоединяют к источнику питания и помещают на водяную баню при 37°C. Аноды и катоды изготовлены из свинца и алюминия, соответственно. Поставляемые для лабораторий MSDS пластины показаны для электролита следующего состава: сульфат цинка 28-34 мас.%, сульфат магния 9-15 г/л (грамм/литр) и марганец 1,5-2,5 г/л.
Дав возможность температуре внутри испытательных ячеек достигнуть требуемой величины 37°C, через неперемешиваемый электролит пропускают в течение 4 либо 20 часов постоянный ток в 0,045 A, представляющий плотность тока электровыделения 450 ампер/метр2. После завершения эксперимента электродный узел удаляют из стеклянного стакана, промывают дистиллированной водой и катодный осадок тщательно соскабливают и взвешивают с точностью до четвертого знака, используя цифровые аналитические весы Mettler AE 100. Испытательные ячейки промывают между экспериментами дистиллированной водой и ацетоном для удаления следов органических добавок. Также выполняют повторные опыты и оценивают среднее квадратичное отклонение.
Выход по току для электролитического осаждения цинка рассчитывают по закону Фарадея:
где CE - выход по току для электролитического осаждения Zn (%)
z - число обмениваемых электронов [=2]
F - число Фарадея [=96485,3 Кл моль-1]
md - количество осадившегося цинка (г)
I - приложенный ток [=0,045 A]
t - время (с)
AZn - атомная масса цинка [=65,39].
Цетилпиридинийхлориду (ЦПХ) (напр., Sigma-Aldrich, U.S.) соответствует следующая структура:
С21Н38N+Cl-
Пример 1
Жидкость для электролитического выделения цинка с содержанием сурьмы
Сурьму (Sb) при концентрации 0,04 мг/л (миллиграмм/литр) добавляют в виде тартрата сурьма-калий к электролиту для электролитического выделения цинка. Проводят опыт в течение четырех и двадцати часов. Экспериментальные результаты четырехчасовых опытов сведены в таблицу 1.
В отсутствии ЦПХ-добавки в электролите Sb оказывает отрицательное влияние на выход по току, т.е., выход по току составляет от 65,1% (ячейка № 15) до 74,7% (ячейка № 14). В среднем, выход по току в отсутствии ЦПХ-добавки составляет 69,9%. Добавление ЦПХ улучшает выход по току в среднем на 23,2%, т.е. от 69,9% до 93,1%.
| Таблица 1 | |||
| Влияние ЦПХ на выход по току при электролитическом выделении цинка в электролите, содержащем 0,04 мг/л Sb (в виде Sb-тартрата) | |||
| Условия: Температура: 37°C Время: 4 часа |
Выход по току (%) в ячейке № |
Средний выход по току (%) | |
| 14 | 15 | ||
| Без добавки | 74,7 | 65,1 ±1,0 |
69,9 ±6,8 |
| ЦПХ 0,05 мМ (мМ=миллимолярный) | 93,7 | 92,7 ±2,9 |
93,1 ±0,9 |
Влияние ЦПХ в длительном (20 часов) эксперименте показано в таблице 2. В отсутствие ЦПХ-добавки выход по току для ячейки № 15 составляет всего 36,6%, тогда как в присутствии 0,05 мМ ЦПХ выход по току для электролитического выделения цинка составляет 58,9%. Таким образом, в присутствии ЦПХ-добавки выход по току выше на 22,3%.
| Таблица 2 | |
| Влияние ЦПХ на выход по току в 20-часовом эксперименте при электролитическом выделении цинка в электролите, содержащем 0,04 мг/л Sb |
|
| Условия: Температура: 37°C Время: 20 часов |
Выход по току (%) в ячейке № |
| 15 | |
| Без добавки | 36,6 |
| ЦПХ 0,05 мМ | 58,9 |
Пример 2
Жидкость для электролитического выделения цинка, содержащая как сурьму, так и клей.
Эксперименты, подобные приведенным в примере 1, осуществляют с электролитом, содержащим 0,04 мг/л Sb и 10 мг/л клея (например, "ракушечный" клей, поставляемый Hudson Industries, Johnstown, New York). Проводят 4- и 20-часовые опыты. Влияние ЦПХ-добавки на выход по току при электролитическом выделении цинка в 4-часовых экспериментах показано в таблице 3.
Наличие клея минимизирует до некоторой степени отрицательное воздействие сурьмы, приводя к выходам по току от 88,9 до 90%. Однако добавление 0,05 мМ ЦПХ вызывает дополнительное увеличение выхода по току, т.е., в среднем от 89,4% в отсутствии ЦПХ до 97% в присутствии ЦПХ (таблица 3).
| Таблица 3 | |||
| Влияние ЦПХ на выход по току при электролитическом выделении цинка в электролите, содержащем 0,04 мг/л Sb (в виде Sb-тартрата) + 10 мг/л клея | |||
| Условия: Температура: 37°C Время: 4 часа |
Выход по току (%) в ячейке № |
Средний выход по току (%) | |
| 13 | 16 | ||
| Без добавки | 88,9 | 90,0 ±0,9 |
89,4 ±0,8 |
| ЦПХ 0,05 мМ | 98,3 | 95,8 | 97,0 ±1,8 |
20-часовые эксперименты (таблица 4) показывают, что ЦПХ при 0,05 мМ концентрации повышает выход по току ячейки № 16 от 77,2 до 87,3%.
| Таблица 4 | |
| Влияние ЦПХ на выход по току в 20-часовом эксперименте при электролитическом выделении цинка в электролите, содержащем 0,04 мг/л Sb и 10 мг/л клея | |
| Условия: Температура: 37°C Время: 20 часов |
Выход по току (%) в ячейке № |
| 16 | |
| Без добавки | 77,2 |
| ЦПХ 0,05 мМ | 87,3 |
Напряжение на клеммах ячейки является другим важным критерием качества электролитического способа. Увеличение напряжения на клеммах ячейки означает увеличение количества потребляемой энергии и, следовательно, менее эффективный электролитический способ. Таблица 5 показывает, что использование 0,05 мМ ЦПХ в сочетании с Sb и клеем не вызывает роста напряжения на клеммах ячейки.
| Таблица 5 | |
| Влияние ЦПХ на среднее напряжение на клеммах ячейки в 4-часовых экспериментах с содержанием 0,04 мг/л Sb и 10 мг/л клея в электролите | |
| Условия: Температура: 37°C Время: 4 часа |
Среднее напряжение на клеммах ячейки (V) |
| Без добавки | 2,83 |
| ЦПХ 0,05 мМ | 2,83 |
Таким образом, хотя настоящее изобретение описано со ссылкой на иллюстративные варианты выполнения, данное описание не следует истолковывать как ограничивающее объем притязаний. Различные модификации иллюстративных вариантов выполнения, а также другие варианты выполнения настоящего изобретения будут очевидны для специалиста в данной области при ссылке на данное описание. Таким образом, подразумевается, что приложенная формула изобретения охватывает любые такие модификации или варианты выполнения, как входящие в объем изобретения.
Claims (9)
1. Способ улучшенного электролитического выделения цинка, включающий добавление соли цетилпиридиния в качестве добавки к электролиту для электровыделения цинка.
2. Способ по п.1, в котором указанная соль цетилпиридиния представляет собой цетилпиридинийгалогенид.
3. Способ по п.2, в котором указанный цетилпиридинийгалогенид представляет собой цетилпиридинийхлорид.
4. Способ по п.3, в котором указанный цетилпиридинийхлорид присутствует в указанной жидкости для электролитического выделения цинка при 0,05 мМ концентрации.
5. Способ по п.1, в котором указанный электролит для электролитического выделения цинка содержит сульфат цинка.
6. Способ по п.1, в котором указанный электролит для электролитического выделения цинка содержит сурьму.
7. Способ по п.1, в котором указанный электролит для электролитического выделения цинка содержит клей.
8. Способ по п.7, в котором указанный клей представляет собой животный клей.
9. Способ по п.8, в котором указанный животный клей представляет собой желатин.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US31182501P | 2001-08-14 | 2001-08-14 | |
| US60/311,825 | 2001-08-14 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004107493A RU2004107493A (ru) | 2005-06-10 |
| RU2288299C2 true RU2288299C2 (ru) | 2006-11-27 |
Family
ID=23208657
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004107493/02A RU2288299C2 (ru) | 2001-08-14 | 2002-08-13 | Добавки, ингибирующие выделение водорода при электролитическом выделении цинка |
Country Status (16)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20050011769A1 (ru) |
| EP (1) | EP1417357B1 (ru) |
| JP (1) | JP2004537653A (ru) |
| KR (1) | KR100599993B1 (ru) |
| CN (1) | CN100342061C (ru) |
| AU (1) | AU2002322888B2 (ru) |
| BR (1) | BR0211933A (ru) |
| CA (1) | CA2457071C (ru) |
| DE (1) | DE60203301T2 (ru) |
| ES (1) | ES2238586T3 (ru) |
| HK (1) | HK1075920A1 (ru) |
| MX (1) | MXPA04001459A (ru) |
| NO (1) | NO20040651L (ru) |
| RU (1) | RU2288299C2 (ru) |
| WO (1) | WO2003016593A2 (ru) |
| ZA (1) | ZA200405167B (ru) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100540748C (zh) * | 2006-06-15 | 2009-09-16 | 云南冶金集团总公司 | 组合胶质添加剂 |
| CN103993330A (zh) * | 2014-05-07 | 2014-08-20 | 成都理工大学 | 锌氨络合物水溶液电解锌技术 |
| CN106676578B (zh) * | 2015-11-11 | 2018-09-28 | 沈阳有色金属研究院 | 一种锌电积新型高效联合添加剂 |
| CN110512236B (zh) * | 2019-09-27 | 2021-05-04 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种组合添加剂及其在电积锌中的应用 |
| CN115133159A (zh) * | 2022-09-01 | 2022-09-30 | 河南师范大学 | 一种功能性水系锌离子电池电解液及其制备方法和应用 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4028199A (en) * | 1974-08-05 | 1977-06-07 | National Development Research Corporation | Method of producing metal powder |
| CA1064852A (en) * | 1975-12-31 | 1979-10-23 | Cominco Ltd. | Method for evaluating a system for electrodeposition of metals |
| CA1111125A (en) * | 1978-07-05 | 1981-10-20 | Robert C. Kerby | Method and apparatus for control of electrowinning of zinc |
| US4699696A (en) * | 1986-04-15 | 1987-10-13 | Omi International Corporation | Zinc-nickel alloy electrolyte and process |
| US4717458A (en) * | 1986-10-20 | 1988-01-05 | Omi International Corporation | Zinc and zinc alloy electrolyte and process |
| CN1023818C (zh) * | 1991-03-19 | 1994-02-16 | 昆明工学院 | 热镀锌渣真空蒸馏提锌方法及其设备 |
| US5635051A (en) * | 1995-08-30 | 1997-06-03 | The Regents Of The University Of California | Intense yet energy-efficient process for electrowinning of zinc in mobile particle beds |
| US6086691A (en) * | 1997-08-04 | 2000-07-11 | Lehockey; Edward M. | Metallurgical process for manufacturing electrowinning lead alloy electrodes |
| CN1065919C (zh) * | 1998-04-24 | 2001-05-16 | 昆明理工大学 | 硬锌真空蒸馏提锌和富集锗铟银 |
| US6238542B1 (en) * | 1998-09-15 | 2001-05-29 | Thomas Helden | Water soluble brighteners for zinc and zinc alloy electrolytes |
| EP1013799A1 (en) * | 1998-12-23 | 2000-06-28 | Half Tone Ltd. | Solution and process for the electrodeposition of gold and gold alloys |
-
2002
- 2002-08-13 RU RU2004107493/02A patent/RU2288299C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2002-08-13 ES ES02754027T patent/ES2238586T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2002-08-13 AU AU2002322888A patent/AU2002322888B2/en not_active Ceased
- 2002-08-13 CA CA002457071A patent/CA2457071C/en not_active Expired - Fee Related
- 2002-08-13 US US10/486,711 patent/US20050011769A1/en not_active Abandoned
- 2002-08-13 WO PCT/CA2002/001250 patent/WO2003016593A2/en active IP Right Grant
- 2002-08-13 KR KR1020047002247A patent/KR100599993B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2002-08-13 JP JP2003520877A patent/JP2004537653A/ja not_active Ceased
- 2002-08-13 MX MXPA04001459A patent/MXPA04001459A/es not_active Application Discontinuation
- 2002-08-13 DE DE60203301T patent/DE60203301T2/de not_active Expired - Fee Related
- 2002-08-13 CN CNB028160207A patent/CN100342061C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2002-08-13 EP EP02754027A patent/EP1417357B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-08-13 BR BR0211933-1A patent/BR0211933A/pt not_active IP Right Cessation
-
2004
- 2004-02-13 NO NO20040651A patent/NO20040651L/no not_active Application Discontinuation
- 2004-06-29 ZA ZA200405167A patent/ZA200405167B/en unknown
-
2005
- 2005-09-14 HK HK05108025A patent/HK1075920A1/xx not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ЛАКЕРНИК М.М. и др. Металлургия цинка и кадмия. М., Металлургия, 1969, с.319-325. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1417357B1 (en) | 2005-03-16 |
| WO2003016593A3 (en) | 2003-10-09 |
| RU2004107493A (ru) | 2005-06-10 |
| CN1653209A (zh) | 2005-08-10 |
| HK1075920A1 (en) | 2005-12-30 |
| BR0211933A (pt) | 2004-10-26 |
| KR100599993B1 (ko) | 2006-07-13 |
| DE60203301T2 (de) | 2006-04-13 |
| ZA200405167B (en) | 2005-06-27 |
| KR20040044443A (ko) | 2004-05-28 |
| CA2457071C (en) | 2007-05-29 |
| ES2238586T3 (es) | 2005-09-01 |
| DE60203301D1 (de) | 2005-04-21 |
| WO2003016593A2 (en) | 2003-02-27 |
| AU2002322888B2 (en) | 2007-06-21 |
| EP1417357A2 (en) | 2004-05-12 |
| MXPA04001459A (es) | 2005-02-17 |
| CA2457071A1 (en) | 2003-02-27 |
| US20050011769A1 (en) | 2005-01-20 |
| JP2004537653A (ja) | 2004-12-16 |
| CN100342061C (zh) | 2007-10-10 |
| NO20040651L (no) | 2004-04-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1228325A (en) | Zinc dendrite inhibitor | |
| RU2288524C2 (ru) | Способ и продукты для улучшения рабочих характеристик батарей/топливных элементов | |
| JPS59111277A (ja) | 亜鉛―臭素二次電池 | |
| US2706213A (en) | Primary cells | |
| RU2288299C2 (ru) | Добавки, ингибирующие выделение водорода при электролитическом выделении цинка | |
| NO20013378D0 (no) | Aluminiumelektroutvinningsceller med oksygenutviklende anoder | |
| AU2002322888A1 (en) | Hydrogen evolution inhibiting additives for zinc electrowinning | |
| CN1269237C (zh) | 催化剂在备用阀调节的铅酸电池中的应用 | |
| JPS61206180A (ja) | 亜鉛‐臭素電池の電解液 | |
| JP2005248319A (ja) | 有機溶媒のゲル電解質を用いた金属の電気めっき方法 | |
| Lu et al. | Effects of current density and nickel as an impurity on zinc electrowinning | |
| RU2303841C1 (ru) | Электрический аккумулятор и способы его работы | |
| US2796394A (en) | Separating and recovering nonferrous alloys from ferrous materials coated therewith | |
| CN1636297A (zh) | 电化学电池及其可互换的电解液 | |
| US4154662A (en) | Process and apparatus for the electrolytic production of hydrogen | |
| RU2233913C1 (ru) | Способ электролитического рафинирования меди | |
| NO129315B (ru) | ||
| SU58770A1 (ru) | Способ электролитического получени свинцового порошка | |
| SU591532A1 (ru) | Способ алюминидировани ванади | |
| SU1181337A1 (ru) | Электролит дл осаждени ниобиевых покрытий | |
| Venkateswaran et al. | ELECTROVVINNING OF ZINC _ EFFECT OF METALLIC IMPURITIES AND ADDITION AGENTS | |
| Zhang et al. | Effects of antimony (III) on zinc electrodeposition from acidic sulfate electrolyte containing [BMIM] HSO 4 | |
| CN118017101A (zh) | 一种镁空气电池用添加缓蚀剂的电解液及应用 | |
| Licht | UNUSUAL ELECTROCHEMISTRY IN THE HIGH POWER DOMAIN OF THE ALUMINUM SULFUR BATTERY | |
| JPH02175886A (ja) | リチウム一次電池およびその陽極活物質、並びに該陽極活物質に用いられる二酸化マンガンの製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080814 |