特选硫酸锰溶液的电解--机理.doc

硫酸锰溶液的电解--机理
硫酸锰溶液的电解---电解机理
[导读]
   电解二氧化锰阴、阳极电化学过程的机理比较复杂,其总反响为
               MnSO4+2H2O===MnO2+H2SO4+H2         
硫酸锰溶液的电解--机理
硫酸锰溶液的电解---电解机理
[导读]
   电解二氧化锰阴、阳极电化学过程的机理比较复杂,其总反响为
               MnSO4+2H2O===MnO2+H2SO4+H2                (1)
   1)阴极过程
   电解二氧化锰一般采用碳棒或紫铜管作用阴极。在负电极化下,主要发生析氢反响。
          2H++2e-===H2(g)                                  (2)
   当PH2=100Pa,φ25=0-;φ100=0-
   即温度由25℃上升至100℃析氢反响(2)的析出电势随着pH值的增加而变负。
   鉴于前人对于高离子强度酸性复杂硫酸溶液中(特别当高温情况下)离子平均活度系数尚无数据,钟竹前、梅光贵拟以浓度代替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-组分的总浓度,mol/L
 (H+)T——浓液中H+组分的总浓度,mol/L.
 
pHθ——SO42-+H+=HSO4-反响的标准[(SO42-)=(HSO42-)]平衡pH值。
计算所得各温度的pHθ值如下:
温度/℃
25
40
60
80
100
pHθ





   根据(3)式计算得到:
   (1)在固定[SO42-]T=~100℃情况下各[H+]T时的pH值见图1。
   (2)在固定[H+]T=~100℃情况下各[SO42-]T时的pH值,见图2。
   从图1和图2可清楚看出,随着[SO-4]T的增加,特别是温度的升高,溶液中的pH值增大。而溶液中pH值的增大,对电解中的阳极电流效率提高将显示重大的作用。
   2)阳极过程
   电解二氧化锰目前均采用Ti玻纹板或Ti-Mn合金涂层为阳极,从钟竹前、梅光贵制作的Ti-H
2O系φ-pH图(图3)可以看出,在阳极的氧化条件下,Ti外表生成TiO2,从而呈现出不溶钝化状态。
   Ti-H2O系φ-pH图的有关反响式如下:
   Ti2++2e-===Ti                                               (1)   
 φθ25=-
   Ti3++e-===Ti2+                                              (2)
        φθ25=-
   TiO+2H+===Ti2++H2O                                   (3)
         pH
θ25==
   TiO+2H++2e-===Ti+H2O                               (4)
        φ25=--
   Ti2O3+2H++2e-===2Ti+H2O+O2                    (5)
        φ25=--
   Ti2O3+6H++2e-===2Ti2++3H2O                    (6)
        φ25=--
   TiO2+4H++2e-===Ti2++2H2O                      (7)
        φ25=--
   TiO2+4H++e-===Ti3++2H2O                          (8)
        φ25=--
   2TiO2+2H++2e-===Ti2O3+H2O                    (9)
        φ25=--
   钛作为阳极具有优异的机械性能和耐腐蚀性能,密度小,强度高,并且有较好的可加工性,易于成型。然而,钛作为电解过程中的阳极使用时,很易产生钝