Физико-химическое поведение ванадия и процессы с его участием в хлоридных расплавах

• Автор: Половов, Илья Борисович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 153 с. : ил

1. Окислительновосстановительные реакции, используемые

ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВАНАДИЙСОДЕРЖАЩИХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ

1.1 ПОДГОТОВКА ИСХОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ

1.2 Методы анализа исследуемых объектов и

1.2.1 Определение концентрации ванадия

1.2.2 Определение средней степени окислении ванадия

1.3 АНОДНОЕ РАСТВОРЕНИЕ ВАНАДИЯ В РАСПЛАВЕ КС1ЭКв

1.4 Хлорирование ванадия в КС1жв

1.5 ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ВАНАДИЯ С РАСПЛАВОМ Ха

КС1эквУС

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ I

2. ИОННОКООРДИНАЦИОННОЕ СОСТОЯНИЕ ВАНАДИЯ В РАЗБАВЛЕННЫХ ХЛОРИДНЫХ РАСПЛАВАХ
2.1 Экспериментальная техника и способы регистрации
ЭЛЕКТРОННЫХ С ПЕКТРОВ ПОГЛОЩЕНИЯ СОЛЕВЫХ РАСПЛАВОВ
2.1.1 Особенности изучения ЭСП солевых расплавов классическим методом.
2.1.1.1 Экспериментальная установка
2.1.1.2 Методика Iпроведения опытов
2.1.1.3 Расчет спектров поглощения
2.1.2 Особенности изучения ЭСП солевых расплавов методом ОАЭС
2.1.2.1 Экспериментальная установка и методика проведения
ЭКСПЕРИМЕНТОВ
2.1.2.2 Расчет спектров поглощения
2.2 ЭСП ИОНОВ ВАНАДИЯ III И ПРОДУКТОВ ИХ ОКИСЛЕНИЯ В Ма
КС1,кв
2.3 ЭСП ИОНОВ ВАНАДИЯ В ХаКС1ж
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 2
3. Равновесные потенциалы ванадия в расплавах на основе 1ЧаКС1экв
зл аппаратурное обеспечение электрохимических
ЭКСПЕРИМЕНТОВ. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
3.1.1 Управляемый гальваностат
3.1.2 ЭВМ СвС сотриег Р0
3.1.3 Вибратор н .модуль сопряжения
3.1.4 Остальное оборудование
3.1.5 Программное обеспечение автоматизированного
электрохимического комплекса
3.2 КОРРОЗИЯ ВАНАДИЯ В МаКС1жв
3.3 МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ РАВНОВЕСНЫХ
ЭЛЕКТРОДНЫХ ПОТЕНЦИАЛОВ ВАНАДИЯ В РАСПЛАВАХ НА ОСНОВЕ МаКС1,кн
3.4 ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 3
4. Кинетика электродных процессов в ванадий содержащих ХЛОРИДНЫХ ЭЛЕКТРОЛИТАХ
4.1 Кинетика анодного растворения ванадия
4.1.1 Методические особенности экспериментов
4.1.2 Полученные результаты и их обсуждение
4.1.2.1 Исследование поляризации ванадиевого анода в 1аКС1КВ
4.1.2.2 Поляризация ванадиевого анода в расплав .аКС1жв,
СОДЕРЖАЩИЙ ХЛОРИД ВААДИЯ II
4.2 Кинетика катодного осаждения ванадия из хлоридиых
РАСПЛАВОВ
4.2.1 Методические особенности изучения катодной поляризации
ванадия
4.2.2 Полученные результаты п их обсуждение
4.2.2.1 По ляризация ванадиевого катода в эквимольной смеси хлоридов
НАТРИЯ И КАЛИЯ
4.2.2.2 Кинетика катодного осаждения ванадия из хлорид пых расплавов
НА ОСНОВЕ аКС1з1Л,
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 4
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Слисок ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Приложение, разложение спектральных кривых на гауссовы
КОМПОНЕНТЫ МЕТОДОМ Ш.АТТА
ВВЕДЕНИЕ


Хлор получали электролизом расплава хлорида свинца при 0 С, хлороводород обработкой хлорида налрия концентрированной серной кислотой. Для удаления следов влаги газы пропускали через концентрированную серную кислоту. Па заключительной стадии подготовки солей осуществляли направленную перекристаллизацию расплава МаКС1жв под вакуумом. Главный эффект совмещения операций вакуумирования и кристаллизации плавления расплава состоит в том, что за счет деформации кристаллической решетки хлоридов натрия и калия под действием кристаллизационных сил процесс удаления растворенных в расплаве газов ускоряется, и, следовательно, отделение от примесей происходит в более интенсивном режиме. Направленную перекристаллизацию проводили под вакуумом в кварцевой лодочке на оригинальной установке, в которой движущейся частью является печь сопротивления, в проходов. Квалификация используемого в исследованиях дендритного металлического ванадия соответствовала техническим условиям ТУ. Суммарное содержание примесей дня ванадия марки ВЭЛ2 составляло не более 0. Ге 0. О 0. С 0. Для изготовления электродов использовали ванадий марки ВнМ1, приготовленный электроннолучевым переплавом, в котором суммарное содержание сертифицированных примесей было не более 0. Ге 0 0. О 0. С0. Дендригы размером от 2 до 5 мм или электроды из переплавленного ванадия перед использованием их в экспериментах подвергали травлению в ном растворе плавиковой кислоты, споласкивали дистиллированной водой и обезвоживали спиртом. Очистку инертного газа аргона проводили многократным пропусканием его через фильтр из циркониевой стружки, разогретой до 0 С. Корректная интерпретация экспериментальных данных при изучении поведения ванадия в хлоридных расплавах невозможна без определения концентрации и степени окисления металла в замороженных плавах электролитов. Для определения концентрации ванадия в замороженных пробах электролитов использовали один из вариантов объемного метода . Его достоинствами являются простота аппаратурного оформления, зкспрессгость и невысокая погрешность. Навеску электролита, содержащую от 3 до 6 мг ванадия растворяли в смеси концентрированных серной и ортофосфорний кислот по I мл, после чего разбавляли до мл водой. Полученный раствор охлаждали до С, а затем приливали по каплям 0. К окрашенному раствору в колбе по каплям вводили 0. Сразу же после этого добавляли г мочевины, взбалтывали и выдерживали минут. После этого приливали мл концентрированной серной кислоты. Раствор охлаждали, добавляли 3 4 капли фенилантраниловой кислоты ФАК, тщательно перемешивали и титровали раствором соли Мора с концентрацией около 0. В ряде случаев для контроля содержания ванадия использовали независимый атомноэмиссионный анализ. Измерения проводили на приборе ФРГ в заводской лаборатории ОАО Уралредмет. Результаты хорошо согласуются с полученными объемным методом, что свидетельствует о корректности описанной выше методики. Для определения средней степени окисления ванадия использовали хорошо себя зарекомендовавший метод оксидиметрии . Его можно использовать в тех случаях, когда окислительновосстановительный потенциал исследуемого солевого расплава достаточно далек как от потенциала выделения щелочного металла, так и от потенциала выделения хлора. Электрохимические свойства ванадия в хлоридных расплавах позволяют применять такой метод для контроля за протеканием окислительновосстановительных реакций с его участием. Навеску с известным содержанием металла от 8 до мг растворяли в мл раствора ванадата аммония с концентрацией 0. К полученному раствору добавляли капли раствора ФАК и титровали раствором соли Мора 0. АнмV
где Му молярная масса ванадия . Для проверки достоверности данной методики в одной и той же пробе определяли содержание двух и трехвалентного ванадия методом оксидиметрии и атомноэмиссионного анализа. Разница между полученными значениями находится в пределах погрешности оксидиметрического метода от 1. Для приготовления хлоридных электролитов, содержащих ванадий II, ряд исследователей применяли метод анодного растворения. Так, Г. Лайтинен и Дж.