الكترووينينگ نيكل از محلول سولفاتي با عيار پائين

كارشناسي ارشد

در اين پژوهش الكتروينينگ نيكل از محلول¬هاي كم‌عيار سولفاتي به‌صورت پيوسته، با استفاده از سلول ديافراگم‌دار در مقياس آزمايشگاهي موردبررسي قرارگرفته است. نخست آزمايش‌هاي مقدماتي¬ به هدف بررسي كارايي سلول و پيدا كردن تركيب مناسب الكتروليت انجام شد. نتايج نشان داد كه تركيب بهينه شامل g/L20 اسيد بوريك، g/L20 سولفات سديم، g/L 1/0 تيواوره، و pH 2/4 تا 7/4 است. براي آزمايش‌هاي اصلي، يك راهبرد دو مرحله‌اي مدنظر قرار گرفت، به اين صورت كه در مرحله اول به¬منظور مشخص كردن متغيرهاي اصلي فرآيند و محدوده‌هاي مناسب براي آن¬ها، آزمايش‌هايي در قالب طرح عاملي ¬كامل دو سطحي با انتخاب چهار متغير دما، سرعت جريان ويژه، چگالي جريان و غلظت نيكل به انجام رسيد و تأثير اين عوامل و برهم‌كنش آن‌ها بر يكديگر روي بازده ‌جريان، مصرف ويژه انرژي، تغيير pH آنوليت و كيفيت محصول كاتدي بررسي گرديد. در مرحله بعد، با در نظر گرفتن نتايج مرحله قبل از متدولوژي رويه پاسخ براي بهينه‌سازي فرايند استفاده و آزمايش‌هايي در قالب طرح مركب مركزي طراحي شد. نتايج اين مرحله مشخص كرد كه افزايش سرعت جريان ويژه الكتروليت موجب افزايش بازده جريان و كاهش تغييرات اسيديته آنوليت و كنترل بهتر pH در غلظت¬هاي پايين مي‌شود، اما بر ولتاژ الكترووينينگ و كيفيت رسوب كاتدي به‌دست‌آمده اثر معني‌داري ندارد. همچنين افزايش چگالي جريان موجب بالا رفتن ولتاژ سيستم و افزايش تغييرات pH آنوليت، و از سوي ديگر موجب افت كيفيت رسوب كاتدي مي‌گردد. افزايش غلظت يون نيكل در الكتروليت سبب شد كه بازده جريان به‌طور چشمگيري افزايش پيدا كند و كيفيت رسوب كاتدي بهبود يابد و درعين‌حال، به كم شدن ولتاژ سيستم و كاهش تغييرات اسيديته آنوليت منجر شود. درنهايت، بهينه¬سازي چندگانه بر اساس تابع مطلوبيت انجام گرفت و شرايط بهينه به‌صورت سرعت جريان ويژه الكتروليت h−1 8/4، چگالي جريان A/dm2 5/2 و غلظت نيكل g/L 30 به دست آمد. با انجام آزمايش عملي در شرايط بهينه، بازده جريان معادل 78/92%، ولتاژ 91/2 ولت و رسوب كاتدي براق، يكپارچه، بدون حفره و با استحكام و چسبندگي مناسب به¬دست آمد. به‌منظور بررسي پايايي سيستم، دو آزمايش¬ 5 و 10 ساعته انجام گرفت و معلوم شد كه با سيستم طراحي شده مي¬توان عمليات الكترووينينگ را با حفظ شاخص‌هاي عملكردي به-صورت پيوسته ادامه داد. همچنين به منظور بررسي كارايي روش در بازيابي نيكل از محلول‌هاي واقعي، محلول‌هاي حاصل از فروشويي دو كاتاليست مستعمل، پس از حذف ناخالصي، تحت شرايط بهينه مورد عمليات الكترووينينگ قرار گرفت كه براي محلول با غلظت نيكل 39/31 گرم بر ليتر، بازده جريان و ولتاژ به‌ترتيب 89/90 % و90/2 ولت، و براي محلول با غلظت نيكل 88/25 گرم بر ليتر، 70/87 % و 2/3 ولت به دست آمد. واژه‌هاي كليدي: الكترووينينگ نيكل، سلول ديافراگم‌دار، كاتاليست نيكل، طرح عاملي كامل دوسطحي، طرح مركب مركزي.

190841

دانشگاه علم و صنعت ايران

استخراج فلزات

دكتر عليرضا ذاكري