Цинкование, электролиз, расчетная задача. Для получения цинкового порошка был использован электролиз натрий-цинкатного раствора с нерастворимыми анодами при катодной плотности тока 2500А/м2. Электролит в конце электролиза содержит 15г/дм3 Zn2+. Катодный выход по току 86%, среднее напряжение на ванне 3,8В. Расчитать скорость подачи свежего цинкатного раствора с 30г/дм3 Zn2+ в ванну с нагрузкой 8500А, чтобы поддерживать постоянство концентрации цинката в электролизере (изменением обьема, расходом воды и испарением пренебречь). Каков удельный расход электроэнергии на 1т цинкового порошка?

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для начала найдем сколько грамм цинка будет осаждено на катоде за единицу времени
Молекулярная масса цинка (Zn) = 65,38 г/мол
1 моль электронов = 1 Фарад = 96485 Кл/моль

m(г) = ItМ(Zn) / (nF) = 8500А t 65,38г/моль / (296485 Кл/моль) = 0,2855 т/ч

Далее найдем сколько грамм цинката будет преобразовано в цинк на катоде (учитывая катодный выход 86%)
0,2855 т 30 г/дм³ 86/100 = 7,53 г/ч

Теперь определим скорость подачи свежего цинкатного раствора, чтобы концентрация цинката в электролизере оставалась постоянной
C1V1 = C2V
30 г/дм³ V1 = 15 г/дм³ (V1 + V2
V2 = 15V1

Для поддержания постоянства концентрации цинката в электролизере скорость подачи свежего цинкатного раствора должна быть в 15 раз больше скорости осаждения цинка на катоде.

Удельный расход электроэнергии на 1т цинкового порошка можно рассчитать как отношение затраченной электроэнергии к массе цинка, которая была осаждена на катоде
E = UIt = 3,8 В 8500 А
Удельный расход = E / m(г) = (3,8 В 8500 А t) / (0,2855 т)