硫酸锰溶液的电解机理样稿.doc

硫酸锰溶液电解---电解机理
[导读]
    电解二氧化锰阴、阳极电化学过程机理比较复杂，其总反应为
               MnSO4+2H2O===MnO2+H2SO4+H2                  (1)
    1)阴极过程
    电解二氧化锰通常采取碳棒或紫铜管作用阴极。在负电极化下，关键发生析氢反应。
           2H++2e-===H2(g)                                    (2)
    当PH2=100Pa,φ25=0-;φ100=0-
    即温度由25℃上升至100℃析氢反应(2)析出电势伴随pH值增加而变负。
    鉴于前人对于高离子强度酸性复杂硫酸溶液中(尤其当高温情况下)离子平均活度系数尚无数据，钟竹前、梅光贵拟以浓度替换活度计算高浓度酸性硫酸盐pH值，并导出了一个近似计算式，并进行了计算：
10pHθ10-pH+{1+10pHθ[(SO42-)T-(H+)T]}·10-pH-[H+]T=0 (3)
式中  (SO42-)T——溶液中SO42-组分总浓度，mol/L
  (H+)T——浓液中H+组分总浓度，mol/L.
 
pHθ——SO42-+H+=HSO4-反应标准[(SO42-)=(HSO42-)]平衡pH值。
计算所得各温度 pHθ值以下：
温度/℃
25
40
60
80
100
pHθ





    依据(3)式计算得到：
    (1)在固定[SO42-]T=~100℃情况下各[H+]T时pH值见图1。
    (2)在固定[H+]T=~100℃情况下各[SO42-]T时pH值 ，见图2。
    从图1和图2可清楚看出，伴随[SO-4]T增加，尤其是温度升高，溶液中pH值增大。而溶液中pH值增大，对电解中阳极电流效率提升将显示重大作用。
    2)阳极过程
    电解二氧化锰现在均采取Ti玻纹板或Ti-Mn合金涂层为阳极，从钟竹前、梅光贵制作Ti-H2O系φ-pH图(图3)能够看出，在阳极氧化条件下，Ti表面生成TiO2，从而展现出不溶钝化状态。
    Ti-H2O系φ-pH图相关反应式以下：
    Ti2++2e-===Ti                                                (1)   
 φθ25=-
    Ti3++e-===Ti2+                                              (2)
         φθ25=-
    TiO+2H+===Ti2++H2O                                    (3)
         pHθ25==
    TiO+2H++2e-===Ti+H2O                                (4)
         φ25=--
    Ti2O3