Nghiên cứu ảnh hưởng của pH và nồng độ Ion clo cho đến quá trình hòa tan Anot FE

Ảnh hưởng của nồng độ ion clo và pH đến sự hòa tan anôt của Fe trong dung dịch nước đã được nghiên cứu bằng phương pháp đo đường cong phân cực và phổ tổng trở điện hóa (EIS). Các kết quả thu được cho thấy rằng tốc độ hòa tan anôt tăng tuyến tính với sự tăng nồng độ ion Cl-. Tốc độ hòa tan anôt giảm khi pH tăng và đạt giá trị cao nhất ở pH = 3,0 và thấp nhất tại pH = 11,0. Dạng đồ thị Nyquist của phổ tổng trở gồm một bán cầu. Đường kính của bán cầu phụ thuộc vào pH dung dịch.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu ảnh hưởng của pH và nồng độ Ion clo cho đến quá trình hòa tan Anot FE NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA pH VÀ NỒNG ĐỘ ION CLO CHO ĐẾN QUÁ TRÌNH HOÀ TAN ANÔT FE STUDY ON THE INFLUENCE OF pH AND CHLORIDE ION CONCENTRATION ON THE ANODIC DISSOLUTION OF IRON LÊ TỰ HẢI Trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng TÓM TẮT Ảnh hưởng của nồng độ ion clo và pH đến sự hòa tan anôt của Fe trong dung dịch nước đã được nghiên cứu bằng phương pháp đo đường cong phân cực và phổ tổng trở điện hóa (EIS). Các kết quả thu được cho thấy rằng tốc độ hòa tan anôt tăng tuyến tính với sự tăng nồng độ ion Cl-. Tốc độ hòa tan anôt giảm khi pH tăng và đạt giá trị cao nhất ở pH = 3,0 và thấp nhất tại pH = 11,0. Dạng đồ thị Nyquist của phổ tổng trở gồm một bán cầu. Đường kính của bán cầu phụ thuộc vào pH dung dịch. ABSTRACT The effect of chloride ion concentration and pH on the anodic dissolution of Iron in aqueous solutions has been studied by using electrochemical polarization curves and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). It has been discovered that the rate of anodic dissolution - increased linearly with increasing Cl concentration. With increasing pH, the rate of anodic dissolution decreased, being highest at pH 3.0 and lowest at pH 11.0. The Nyquist impedance plots consisted only of one semicircle. The diameter of semicircle was dependent upon solution pH. 1. Më ®Çu Ph-¬ng ph¸p keo tô ®iÖn hãa ®-îc sö dông réng r·i ®Ó xö lý n-íc th¶i chøa chÊt th¶i thùc phÈm, kim lo¹i nÆng, c¸c hîp chÊt h÷u c¬ vµ n-íc th¶i dÇu [1,2]. Keo tô ®iÖn hãa còng ®-îc sö dông ®Ó t¸ch c¸c hîp chÊt ph«tphat vµ xö lý n-íc th¶i cña nhµ m¸y dÖt [3]. Trong ph-¬ng ph¸p keo tô ®iÖn hãa, chÊt keo tô ®-îc t¹o thµnh b»ng ph¶n øng oxi hãa ®iÖn cùc an«t hßa tan. Qu¸ tr×nh hßa tan an«t kim lo¹i ¶nh h-ëng ®Õn hiÖu suÊt qu¸ tr×nh keo tô ®iÖn hãa vµ chÞu ¶nh h-ëng cña mét sè yÕu tè trong m«i tr-êng. Trong bµi b¸o nµy, ¶nh h-ëng cña ion clo vµ pH dung dÞch ®Õn qu¸ tr×nh hßa tan an«t s¾t ®-îc nghiªn cøu b»ng ph-¬ng ph¸p ®o ®-êng cong ph©n cùc an«t thÕ ®éng vµ ph-¬ng ph¸p phæ tæng trë ®iÖn hãa (EIS).  2. Ph-¬ng ph¸p thùc nghiÖm PhÐp ®o phæ tæng trë vµ ®-êng cong ph©n cùc ®-îc tiÕn hµnh trong b×nh ®o 3 ®iÖn cùc: §iÖn cùc so s¸nh lµ ®iÖn cùc calomen b·o hßa (SCE), ®iÖn cùc phô lµ thanh graphit, ®iÖn cùc lµm viÖc lµ mét ®Üa s¾t (Fe 99,7%) cã diÖn tÝch 1cm2. Tr-íc mçi phÐp ®o, bÒ mÆt ®iÖn cùc ®-îc tÈy c¬ häc b»ng giÊy nh¸m SiC (1200), tÈy mì trong axeton vµ röa l¹i b»ng n-íc cÊt. §-êng cong ph©n cùc an«t thu ®-îc b»ng ph-¬ng ph¸p quÐt thÕ tuyÕn tÝnh víi tèc ®é quÐt thÕ 5mV/s tõ -1V ®Õn +1V so víi (SCE). Phæ tæng trë ®-îc ®o trong vïng tÇn sè 10mHz - 10KHz víi thÕ A.C lµ 10mV. TÊt c¶ c¸c phÐp ®o ®iÖn hãa ®-îc tiÕn hµnh trªn thiÕt bÞ PAR- potentiostat- model 273A vµ 1025FRD (Frequency Response Detector) [4]. Qu¸ tr×nh hßa tan an«t Fe ®-îc nghiªn cøu trong dung dÞch NaCl cã nång ®é 0,01M; 0,03M; 0,1M vµ 0,3M ë c¸c gi¸ trÞ pH kh¸c nhau. pH dung dÞch ®-îc ®iÒu chØnh b»ng dung dÞch HCl vµ NaOH ®Ëm ®Æc. 3. KÕt qu¶ vµ th¶o luËn 3.1.§-êng cong ph©n cùc an«t thÕ ®éng KÕt qu¶ ®o ®-êng cong ph©n cùc cña Fe trong c¸c dung dÞch NaCl t¹i gi¸ trÞ pH= 3,0; 7,0; 11,0 ®-îc tr×nh bµy ë h×nh 1. (a) (b)  (c) H×nh 1. §-êng cong ph©n cùc an«t Fe trong dung dÞch c¸c NaCl ë c¸c m«i tr-êng: a- pH=3,0; b- pH = 7,0; c- pH = 11,0 C¸c kÕt qu¶ ®o cho thÊy Fe dÔ bÞ hßa tan ë vïng thÕ an«t trong dung dÞch trung tÝnh vµ axit; ®ång thêi kh«ng cã mµng thô ®éng h×nh thµnh trªn bÒ mÆt ®iÖn cùc. Trong dung dÞch kiÒm (pH = 11,0), trªn bÒ mÆt ®iÖn cùc cã t¹o mµng thô ®éng trong vïng thÕ thô ®éng. Tèc ®é hßa tan an«t Fe trong c¸c m«i tr-êng pH kh¸c nhau t¨ng khi nång ®é NaCl t¨ng. Nguyªn nh©n nµy lµ do ion Cl- t-¬ng t¸c víi mµng vµ ph¸ hñy nã theo c¸c ph¶n øng sau: FeOOH + Cl- FeOCl + OH- (1) FeOCl + H2O Fe3+ + Cl- + 2OH- (2) ¶nh h-ëng cña pH ®Õn ®-êng cong ph©n cùc an«t Fe trong c¸c dung dÞch NaCl ®-îc tr×nh bµy ë h×nh 2. (a) (b)  (c) (d) H×nh 2. §-êng cong ph©n cùc an«t Fe trong dung dÞch NaCl cã nång ®é: a- 0,01M; b- 0,03M; c- 0,1M; d- 0,3M Tèc ®é hßa tan an«t Fe t¨ng khi pH gi¶m. Ph¶n øng hßa tan Fe trong c¸c m«i tr-êng nh- sau: Fe Fe2+ + 2e (3) ...