Мыс оксидінің фотокаталитикалық қасиеттері

Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 42 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасының білім және ғылым министрлігі

Әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті

Орманбек Риха

КҮН БАТЕРИЯСЫНЫҢ БЕЛСЕНДІ ЭЛЕМЕНТТЕРІН CU ₂ O НЕГІЗІНДЕ ЖАСАП ШЫГАРУ

ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС

Мамандығы: 050720 - «Бейорганикалық заттардың химиялық технологиясы»

Алматы 2016ж

Қазақстан Республикасының білім және ғылым министрлігі

Әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті

Химия және химиялық технология факультеті

Химиялық физика және материалтану кафедрасы

Қорғауға жіберілді:

Кафедра меңгерушісі х. ғ. к

Тулепов М. И.

« » маусым 2016ж.

Тақырыбы: «КҮН БАТЕРИЯСЫНЫҢ БЕЛСЕНДІ ЭЛЕМЕНТТЕРІН CU ₂ O НЕГІЗІНДЕ ЖАСАП ШЫГАРУ»

ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС

Мамандығы 050720 - «Бейорганикалық заттардың химиялық технологиясы»

Орындаған 4-курс студенті Орманбек Р

Ғылыми жетекші:

ф. -м. ғ. к, доцент Искакова К. А.

Норма бақылаушы: Жапекова А. О

Алматы, 2016ж

РЕФЕРАТ

Дипломдық жұмыс 49 беттен, 27 суреттен, 3 кестеден, 37 пайдаланған әдебиеттен тұрады.

Түйінді сөздер - Күн батериясы, фотоэлемент, фототүрлендіргіш, мыс төсеншелері, анодтық тотықтыру, ұяшық, электролит.

Зерттеу нысаны - мыс (I) оксиді - фотосезгіштік қасиет.

Жұмыстың мақсаты мен міндеттері : Күн энергетикасының перспективті материалы - мыс оксиді екенін дәлелдей отырып, мыс (I) оксиді қатысында жасалған үлгінің фотосезгіштігін анықтау.

Зерттеу әдістері: электрохимиялық анодтық тотықтыру әдісі, инфрақызыл спектрометр, рентген-спектральді анализ әдісі, сканирлеуші электронды микроскопия әдісі, электронды микроскопия.

Алынған нәтижелер: Мыс (I) оксидінің қатысы арқылы күн батериясының негізгі қабаты алдынды, алынған үлгінің фотосезгіштігін анықтадық.

РЕФЕРАТ

Дипломная работа содержит из 49 страниц, 27 рисунков, 3 таблиц, 37 источников литературы.

Ключевые слова - Солнечные батареи, фотоэлемент, фотопреобразователь, медные покрытия, анодные окисления, ячейки, электролит.

Объект исследования - Фоточувствительные свойства оксида меди.

Цель и задачи работы: Доказать, что оксид меди - перспективный материал солнечной энергетики, определение фоточувствительности образца оксида меди(I) .

Методы исследования : метод электрохимического анодного окисления, ИК-спектрометр, рентгено-спектральный метод анализа, метод электронной сканирующей микроскопии, электронная микроскопия.

Полученные результаты: Получен основной слой солнечной батареи на основе оксида меди (I), определена фоточувствительность полученного образца.

ABSTRACT

Diploma thesis contains 49 pages, 27 drawings, 3 tables, 37 literature sources.

Keywords - the solar batteries, the solar cell, the photovoltaic converters, the copper coatings, the anodic oxidation, the cell, the electrolyte.

Object of research - Photosensitive properties of the copper oxide.

Aim and tasks: Prove that the copper oxide - prospective material of solar energy, the definition of photosensitivity of the sample copper oxide (I) .

Methods: the method of electrochemical anodic oxidation, the infrared spectrometer, X-ray spectral analysis method, the method of scanning electron microscopy, the electron microscopy.

Results and their practical application : Received base the layer solar cell based on copper oxide (I), defined the photosensitivity of the resulting sample.

МАЗМҰНЫ

КІРІСПЕ . . . 7

І ӘДЕБИ ШОЛУ . . . 9

Күн энергиясын электр энегиясына айналдыру . . . 9
Альтернативті күн энергетикасының перспективті материалы - мыс оксиді . . . 10
Электрохимиялық жемірілу әдісі арқылы Cu2O-Cu алу . . . 14
Мыс (I) оксидінің фотокаталитикалық қасиеттері . . . 18
Мыс (I) оксидінің химиялық қасиеттері . . . 22
Мыс (I) оксидінің оптикалық қасиеттері . . . 23

1. 7 Магнетрондық тозаңдату арқылы Cu ₂ O алу . . . 27

ІІ ТӘЖІРИБЕ МЕТОДИКАСЫ . . . 35

2. 1 Мыс төсенішін электрохимиялық анодтық тотықтыру үшін ұяшық жасау . . . 35

2. 2 Металдық мыс тосенішін электрохимиялық анодтау әдісі . . . 38

2. 3 Төсенше бетіне SnO ₂ ні отырғызу . . . 40

ІІІ ТӘЖІРИБЕ НӘТИЖЕЛЕРІН ТАЛҚЫЛАУ . . . 41

3. 1 Алынған мыс оксидінің фототүрлендіру параметрлерін анықтау . . . 41

3. 2 Үлгінің фотосезгіштік спектірін талқылау . . . 43

ҚОРЫТЫНДЫ . . . 46

ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ . . . 49

КІРІСПЕ

Қазіргі кезде адамзаттың барлық материялдық және рухани қажетті киім-кешегі, көлігі, үй жайы, тамағы, байланыс және жол қатынас, теледидар т. б құрал жабдықтары электр энергиясы пайдалану арқылы іске асырылады. Электр энергиясы адамзат қолданымындағы басқа энергия түрлерімен салыстырғанда әмбебап энергия болып табылады. Өйткені электр энергиясы басқа энергияларды түрлендіру арқылы оңай алуға, аса көп шығынсыз алыс жерлерге жеткізуге және тұтынушылар арасында оңай таратуға болады. Ал қазіргі біз пайдаланып отырған энергия көздері - жер асты пайда қазба қорлары- мұнай, көмір, табиғи газ барлық энергия қорлары 90% құрайды. Табиғи қорлар қашан болсада бітеді және одан әрі не болары белгісіз. Ғалымдарымыздың жуықтаған есептеулері бойынша қазіргі қарқынды тұтыну екпіні жалғаса берсе, табиғаттағы газ қоры шамамен 50 жылға, мұнай қоры 40-50 жылға ғана жететін сияқты. Сондықтан энергияны үнемді қолдана отырып, онымен тікелей бәсекеге түсе алатын басқа да энергия түрлерін қарастыру.

Біз өмір сүріп жатқан жер бетінде қуатты үш энергия көзі бар. Олар: күн сәулесі энергиясы, тәуліктік қуаты 174000Твт, жер арсынан үстіне қарай бағытталған жылу энегиясы, тәулікттік қуаты 32Твт, теңіз тасқыны энергиясы, тәуліктік қуаты 3Твт. Бізге осы энергиялардың ішінен пайдалануға тиімдісі күн энергиясы. Себебі күн сәулесі энегиясының 30%-ы Жердің жоғары атмосфералық қабатынан шағылысып, ғарыш кеңістініне тарайды. Ал оның қалған 70% жер бетіне тарайды. Соның өзі жер асты жылуы мен теңіз тасқыны энергияларын қуатынан шамамен 3500 есе артық. Бұл өте көп энергия, жылына жер бетіне түсетін күн энегиясы 7, 5*1017кВт/сағ.

Бүгінгі күнде күн энергиясын электр энергиясына айналдыру өзекті мәселелердің бірі. Жаһандану дәурінде энергетикалық сұранысты қанағаттандыра алатын энергия көзі - күн энергиясын қолдану. Күн энергиясының маңызды артықшылықтарының бірі қоршаған ортаға қауіпсіздігі және арнайы жеткізу құралдарының қажет еместігі болып табылады. Қазіргі уақытта экологиялық таза электр энергия көздерін қолдануда немесе жаңа түрлерін жасауда аса назар қойылып отыр. Осындай энергия көздерін алуда күн энергиясын түрлендіретін фотоэлектрлік жартылай өткізгіштер алдыңғы қатарда тұр.

Бұл құрылғылардың артықшылықтары қалдықсыз жұмыс істейді және қарапайым, кез-келген климаттық жағдайларда қолдануға болады. Ал кемшілігіне келсек пайдалы жұмыстың төмен болуы (0, 5-28% диапазон аралығында) және алынатын энергияның құнының жоғары болуы. Сол себепті арзан және эффективтілігі жоғары күн элементтерін жасау осы кемшіліктерден шығудың жолы бола алады.

Осы материалдардың бірі Cu ₂ O болуы мүмкін. Маңызды жартылай өткізгіштердің бірі Cu ₂ O қасиеттері ХХ ғасырдың 20-шы жылдарынан бері зерттеліп келе жатыр. Мысалы, В. П. Жузе және Б. В. Курчатов алғашқы рет термиялық тотықтыру арқылы алынған Cu ₂ O мыс тотығында қоспалық және меншіктік өткізгіштік облыстарының болатынын тәжірибеде көрсеткен. Бұдан кешірек осы теорияға негізделіп жасалған мыстотықты түзеткіштер кеңінен қолданысқа кіре бастады, және оның фотоэлектрлік қасиеттері зерттеле бастады. Кейіннен Cu ₂ O қызығушылық жаңа жартылай өткізгішті қосылыстар пайда бола бастағаннан кейін азая бастады. Соған қарамастан оған деген қызығушылық жоғалған емес, себебі, оның қасиеттері туралы жаңалықтар үнемі шығып отырады және электроникада қолданысының жаңа мүмкіндіктері шыға бастады.

1 ӘДЕБИ ШОЛУ

Күн энергиясын электр энегиясына айналдыру

Бүгінгі күнде күн энергиясын электр энергиясына түрлендіретін эффективті құрылғыларды өндіру маңызды мәселеге айналып отыр. Бүгінгі таңда күн энергиясын электр энергиясына түрлендіретін эффективті құрылғыларды өндіру маңызды мәселеге айналып отыр. Ал енді осы Күн энергетикасын қолданудың артықшылықтары мен кемшіліктеріне келетін болсақ. Күн энергетикасының басты артықшылықтары :

Жалпыға жеткіліктігі және көздің таусылмайтындығы (Күннің) ;
Қоршаған орта үшін теориялық толық қауіпсіздігі;
Электртасымалдау сызығының түзілуіне әкелмейтін энергия өндірудің ортақтандырылған жүйесі;

Күн энергетикасының негізгі кемшіліктері болып:

Алынатын электр энергиясының өздік құнының жоғары болуы;
Күн энергиясын алудың тұрақсыздығы. Күн жүйелері түнде жұмыстамайды, ал кешке және таңертең станция тиімділігі бірнеше есеге төмендейді,
Күн фотоэлементтерінің қымбаттылығы.
Күн элементтерінің ПӘК - ң жеткіліксіздігі
Фотопанельдердің бетін шаңнан және басқа да кірлерден тазарту қажет. Олардың ауданы бірнеше шаршы шақырым болғанда бұл қиындықтар туғызуы мүмкін. Oсындaй кeмшіліктeріне қaрaмaстaн Күн энeргeтикaсынa дeгeн сұрaныстaр жыл сaйын aртып кeлeді. Әp eлдің ғaлымдaры oсы қoсымшa энeргия түpінe eрeкшe мән бepіп, oны дaмытy жoлдaрын қaрacтыpyмeн aйнaлыcудa. Oсығaн oрай Күн энeргияcын элeктp энeргиясынa aйнaлдыpaтын құpылғылapды пaйдaлaну дeңгейі жылдaн-жылғa өсіп кeлeді. Мысaлы: 2005 жылы жұқa қaбыpшaқты фoтoэлeмeнттеp нapықтың 6%-ын құрaсa, 2006 жылы бұл көрсeткіш 7%-ға жeтті, ал 2007 жылы 8%-ғa, aл 2009 жылы 16, 8%-ғa дейін өсті. Яғни 1999 жылдaн 2006 жылғa дeйін жұқa қaбыpшaқты фoтoэлeмeнттeр өндірісі жыл сaйын oртaшa eсeппeн 80%-ғa өсіп oтыр. Aл Күн энeргияcының Eуpoпа eлдeріндe қoлдaнылyынa шoлу жaсaсaқ, 2010 жылы Гeрмaниядa элeктp энeргияcының 2%-ы фoтoэлектpлік құpылғылaрдaн aлынсa, Испaниядa бұл көpceткіш 2, 7%-ды құрaйды [1] .

Күн энeргияcын элeктр энepгияcынa aйнaлдыpaтын қoндыpғылapдың біpі - Күн бaтaрeялaры. Күн бaтaрeяcы нeмeсe фoтoэлектрлік генератор - Күн сәулесінің энергиясын электр энергиясына айналдыратын шала өткізгішті фотоэлектрлік түрлендіргіштен (ФЭТ) тұратын ток көзі. Көптеген тізбектей-параллель қосылған ФЭТ-тер Күн батареясын қажетті кернеу және ток күшімен қамтамасыз етеді. Жеке ФЭТ-тің электр қозғаушы күші 0, 5-0, 55 В-қа тең және ол оның ауданына тәуелсіз (1 см² ауданға келетін қысқа тұйықталу тогының шамасы - 35-40 мА) [2] . Күн батареясындағы ток шамасы оның жарықтану жағдайына байланысты. Яғни күн сәулелері Күн батареясы бетіне перпендикуляр түскенде, ол ең үлкен мәніне жетеді. Қазіргі Күн батареяларының пайдалы әсер коэффициенті - 8-10%, олай болса 1 м² ауданға тең келетін қуат шамамен 130 Вт-қа тең. Температура жоғарылаған сайын (25ºС-тан жоғары) ФЭТ-тегі кернеудің төмендеуіне байланысты Күн батареясының пайдалы әсер коэффициенті кеміп, Күн батареяларының жиынтық қуаты ондаған, тіпті жүздеген кВт-қа жетеді

Жылма-жыл Күн батареяларының түрлері жаңа технологиялық тұрғыдан жетілдіріліп, толықтырыла түсуде. Соңғы уақытта Санта-Барбарадағы Калифорния университетінің полимерлер және органикалық қатты бөлшектер орталығының мүшесі, Нобель сыйлығының лауреаты Алан Хигер мен Гванджудағы Корей ғылым және технология институтының ғылыми қызметкері Кванхе Ли мен олардың әріптестері тандемдік полимерлі Күн батареяларын жасап шығарды. Жаңа батареялар авторлары спектрдің кеңірек диапазонын қолдану үшін жұтылу сипаттамалары әр түрлі екі фотоэлектрлік ұяшықтарды бір бүтінге жалғастырды. Нәтижесінде батареяның пайдалы әсер коэффициенті 6, 5%-ға тең болды. Күн батареясының бұл түрі өзінің арзандылығы және оны жасаудағы қарапайымдылығымен ерекшеленеді.

Энергия түрлендірудің фотоэлектрлік әдісіне қызығушылық эксплуатациядағы тұрақты, арзан және жоғары эффективті күн элементтерін жасаудың шынайы мүмкіндігінің туындауына негізделген. Жартылай өткізгішті элементтер негізіндегі фотоэлектрлік түрлендіргіштердің негізгі артықшылықтары мынада:

- фототүрлендіргіш қондырғылардың модульді болуы;

- қозғалмалы бөлігінің болмауы;

- жөндеуіне және қызмет етуіне кететін шығынның аздығы;

- қондырғының ұзақ жұмысы және құрудың тездігі;

- қоршаған ортаға кері әсерлерінің жоқтығы.

1. 2 Альтернативті күн энергетикасының перспективті материалы - мыс оксиді

Фототүрлендіргіштің экономикалық эффективтілігі үшін ең алдымен, жаңа перспективті фотоактивті материалдардың қолданылуын талап етіледі. Және соған сәйкес жоғары пайдалы әсер коффицентіне ие күн элементтері қажет болып табылады. Мұндай материалдардың бірі бір валентті мыс оксиді болуы мүмкін. Мыстың бір валентті оксиді шектелген аумағы кең E _g ≈2эВ жартылайөткізгіш материал болып табылады. Күн энергиясының электр энергиясына түрлендірудің теориялық эффективтілігі Cu ₂ O үшін 9-12%-ды құрайды. Мұндай жартылайөткізгішті материал алудың тиімді төрт тәсілі бар. Олар: термиялық тотықтыру [3], электрлік тұндыру [4], химиялық тұндыру [5], анодтық тотықтыру [6] .

Алынған материалда фотоэлектрлік қасиетін зерттеу және мысты анодтық тотықтыру төмен температуралы аз шығынды әдіс бойынша қарастырылған.

Соңғы материал ретінде мысты таңдаудың тиімділігі келесі пікірге әкеледі. Мыспен салыстырғанда эффективті фототүрлендіруге арналған қазіргі материалдардың (Si, GaAs) құны жоғары. Тыйым салынған аумағы кең ~ 2 эВ мыс оксидінде күн сәулеленуінің барлық спектрі тиімдірек қолданылады. Аз шығынды және жоғары температуралы процесс үшін қажетті күн элементінің басым көпшілігі p-n ауысу негізінде жүргізіледі. Бұл жағдайда Cu ₂ O қабықшасы аз шығынды анодтық тозаңдату әдісімен жүргізіледі. Жартылайөткізгішті күн элементтері жоғары температураға сезімтал болып келеді, себебі, фокустаушы жүйені қолданудың эффективтілігі төмендеу әсерінен жартылайөткізгіш қызады. Және оның фототүрлендіргішінің эффективтілігі төмендейді. Тыйым салынған аумағы ~ 2 эВ мыс оксиді (І) қыздырудың жоғары температурасына төтеп бере алатын қолайлы жағдайда болады. Мыс жоғары жылуөткізгіштікке ие, жылуды жақсы таратады, ол фокустаушы жүйені салқындатудың қосымша жүйелерінсіз күн батареяларын пайдалануға мүмкіндік береді. Анодтық тозаңдату әдісі үшін алынатын құрылымның аумағына ешқандай шектеу қойылмайды.

Күкірт қышқылының сулы ерітіндісінде, сілтілі ерітіндісінде, тұз қышқылы мыс негізіндегі оттекті қабықша түзудің электрохимиялық әдістері белгілі. Бұл әдістің басты қиыншылығы қабықша құрамында екі оксидтің болуы (Cu ₂ O и CuO), сонда фотоактивті құрамды қабықша - бір валентті мыс оксиді болады.

Бұл жұмыста электролит ретінде 5%-ды сульфоаминді қышқылы NH ₂ SO ₃ H таңдап алынған [7] . Ертеде мұндай құрылымды электролит әдебиеттерде талқыға салынбаған болатын. Сульфоамин қышқылының ерітінділері теріні күйдірмейді және тәжірибеде қауіпсіз. Төсеніш ретінде М1(99, 94% мыс) маркалы электртехникалық мыс фольга қолданылды. Фольга бетін анодтау алдында механикалық түрде оксидтерден тазартып, одан кейін қалған оксидтерден бетін қосымша тазалау үшін катодты жатқызу жүргізілді. Бақыланатын мыс оксидін түзу Cu ₂ O процесі гальванастатикалық режимде бөлме температурасында, j=10 мА/см ² , j=50 мА/см ² , j=100 мА/см ² ток тығыздықтарында және t=30 мин, t=60 мин, t=90 мин уақыт аралығында жүргізілді. Анодтау уақытын ары қарай арттыру фотожауап қалыңдығының айтарлықтай артуына әкелмейді.

Cu ₂ O қабықшасындағы бірінші тест аммикты сулы ерітіндісінің құрамына әсері болды, онда Cu ₂ O еріп, түссіз комплекс [Cu(NH ₃ ) ₂ ] ⁺ түзеді, ол [Cu(NH ₃ ) ₄ (H ₂ O) ₂ ] ²⁺ дейін ауада көк түске дейін тез тотығады. Cu ₂ O жартылайөткізгішті қасиетін дәлелдеу үшін термоэлектр қозғаушы күші әдісімен электр өткізгіштілігінің температураға тәуелділігі және алынған қабықшаның өткізгіш типі зерттелінді. Анодтық тотықтыру әдісімен алынған барлық қабықшалар р-типті өткізгіштікке ие екені анықталды.

$C:\Users\Nuspherato\Desktop\Диплом\Медь\Медь\ВСТАВИТЬ В СТРУКТУРНЫЕ СВОЙСТВА.JPG$

Сурет 1. Cu ₂ O қабатты үлгінің беттік қабаты

Алынған материалдың электрлік қасиетін зерттеуде температураның 0°C-тан 100°C дейін арттырамыз. Сол кезінде Cu ₂ O электр өткізгіштігі экспоненциалды түрде өседі, және ол жылулық генерация әсерінен заряд тасымалдаушылардың концентрациясының артуымен түсіндіріледі. Бұл өлшеулер бойынша Cu ₂ O тыйым салынған аумағының ені 2, 04 эВ құрайды

Cu ₂ O қабықшасының құрылымдық қасиеттері электронды микроскопиясы және МИИ-4 микроскопы көмегімен зерттелінді. 1-Суретте 260 есе үлкейтілген тәжірибелік үлгінің беттік көрінісі келтірілген. Суреттің сол жағында Cu ₂ O, оң жағында мыс фольганың соңғы беті көрсетілген. 2-суретте үлгінің сұлбасы көрсетілген. Фольга қалыңдығының айтарлықтай бөлімін құрайтын оксид қабаты жақсы бейнеленген.

$C:\Users\Nuspherato\Desktop\Диплом\Медь\Медь\P1040738.JPG$

Сурет 2. Cu ₂ O қабатты мыс фольганың бейнесі.

Сурет 3. Cu ₂ O рентгенограммасы

Сурет 4. Cu ₂ O қабықшасының электронды микроскопиясы

Қысқа тұйықталудың жарық тогы режимінде тіркеу арқылы гальванометр көмегімен Cu ₂ O қабықшасының фотоэлектрлік қасиеті зерттелінді. Анодтау режимінде фотожауап мәні бойынша оңтайлы мән ток тығыздығында j=10 мА/см ² және анодтау процесінің уақыты 90 минутты қамтиды.

Анодтық тозаңдату процесі кезінде ток тығыздығын арттырғанда реакция полировка сатысана өтеді, сол кезде фотожауап параметрі лезде нашарлайды (5-сурет)

Сурет 5. Қысқа тұйықталған ток үлгісінің жарық интенсивтілігіне тәуелділік графигі

5-Сурет Сәйкесінше 30 мин; 60 мин; 90 мин уақыт аралығында алынған қысқа тұйықталған ток үлгісінің жарық интенсивтілігіне тәуелділік графигі (j=10 мА/см ² ) .

Әдеби және тәжірибелік бөлімдерді салыстыра келе, төмен температуралы, қол жетімді, аз шығынды анодтық тозаңдату әдісімен алынған Cu ₂ O қабықшалары, аз энергетиканың қажеттілігі үшін арзан шикізаттан күн батареяларын жасаудың негізі болуы мүмкін. Фототүрлендіргіш активтілігінің артуы технологияның мүлтіксіз болуына байланысты болып табылады. Яғни, ол дегеніміз мысалға анодты процесс параметрінің оптимизациясы, жинақтаушы контакт жасаудың тәсілі және материалдар жинақтау, т. б

1. 3 Электрохимиялық жемірілу әдісі арқылы Cu ₂ O-Cu алу

Мысты желімдеу процесі CuCl көмегімен жүзеге асады. . Желімдеудің маңызы кері реакцияға негізделген :

CuCl ₂ + Cu ==> CuCl

CuCl суыққа төзімді болғандықтан, процесс өте жай жүреді. Бірақ, температураны 75-80°С-тан арттырғанда CuCl ыстық суда гидролизденетіндіктен, процесс тез іске асады: CuCl ==> CuCl ₂ + Cu. Мыс фольганы желімдеуде процесс мысты қорытпа ерітіндісінде шамалы қанығуына дейін активті өтеді, онан соң бөліп алынған мысты қоспа мен оның ерітіндісі арасында тепе-теңдік орнайды. Мысты қоспа еруі фольгаға қарағанда айтарлықтай эффективті және ол көлемнің барлық аумағында болып, процессті тежейді. Бұл компактті мыспен салыстырмалы түрдегі жоғары беттік энергиямен байланысты. Мысты фильтрация қолдану арқылы немесе басқа да әдістермен жойып, тепе-теңдік орнатуға болады.

CuCl бөлінуіне жарықтың төменгі деңгейіндегі оттегі тотықтырғыштарының болуы да әсер етеді. H ₂ O ₂ секілді күшті тотықтырғыштар прцессті бірнеше есе арттырады. Осы кезде CuCl ₂ және мыстың негізгі тұзы CuCl(OH) жасыл ерімейтін тұнба түзіледі. Ауада қаныққан ерітінді беті CuCl(OH) және оттегі мен ауаның көмірқышқыл газы әсерінен CuCO ₃ ·Cu(OH) ₂ -ден құралған қабықшамен жабылады. Тәжірибе бойынша, егер мысты желімдеу жиі өткізіліп тұрмаса желімдеуден соң мысты тең тұнба ретінде бөліп алып, «демалатын» бір ғана ерітіндіні пайдалануға да болады (Сонымен қатар, тұнбада CuCl, CuCl(OH) және CuCO ₃ ·Cu(OH) ₂ да кездеседі) . Салқындату жылдамдығына тәуелді түзілген мыс және тұз тұнбасының қатынасы өзгереді. Мысалы, егер ерітіндіні салқын сумен тез сұйылтса, ерітіндінің лайланғанын байқаймыз. Тұныған соң ол ашық жасыл түске енеді, аздап суытқаннан соң мысқа қанықтау тұнба түседі. Біздің жағдайда процесс қанығуға дейін бармауға тиіс. Бұған екі жолмен қол жеткізуге болады. Олар: ерітінді көлемін арттыру және мысты жою.

Электрохимиялық желімдеу тәсілі арнайы фторопласты ячейкада жүргізіледі. Отың конструкциясы келесі суретте көрсетілген.

Сурет 6. Электрохимиялық жемірілу әдісіне арналған фторпласты ұяшықтың сызба-нұсқасы.

Мысты жою жағдайында: металдық қоспаны сүзгіден өткізу немесе бір валентті мыстың екіншісіне алмасуы арқылы жүргізіледі. Егер мысты оттекпен немесе оттек құрамды тотықтырғышпен тотықтырсақ, негізгі тұз түріндегі хлоридтің кей бөлігін жоғалтамыз. Сонымен қатар, тұз қышқылын қосуға болады, бұл жағдайда тепе -теңдікті CuCl ₂ жағына жылжытамыз.

4CuCl+4HCl + O ₂ ==> CuCl ₂ + H ₂ O
CuCl(OH) + HCl ==> CuCl ₂ + H ₂ O
CuCO ₃ ·Cu(OH) ₂ + 4HCl ==> 2CuCl ₂ + H ₂ O + CO ₂

Өзіміз білетіндей, тұз қышқылы тапшы емес, мысалы, өндірісте қажетсіз қалдық ретінде жиі қалып жатады және бұл CuCl ₂ ерітіндісін регенерациялау үшін ең арзан әдіс. Бірақ, үлкен кемшілігі, 75-80°С температурада тұз қышқылы ерітіндіден интенсивті түрде булана бастайды. Осыдан жағымсыз иіс және бірнеше күннен соң жанында тұрған металдық заттардың күшті коррозиясына әкеледі.

Бұл мәселеден шығу жолы - герметикалық сыйымдылықты қолдану және қышқылды қажет жағдайда аз үлеспен қосу. Қорғаушы қабат 80-100 °C температурада механикалық және қышқылға төзімді болуы керек. Бұл ең үнемді және экологиялық желіндеу (регенерация және герметикалық құрылғыны қолданса) .

NaCl и CuSO ₄ құймасының көмегімен желімдеу

Желімдеуде кері реакция өтеді:

2NaCl + CuSO ₄ ==> Na ₂ SO ₄ + CuCl ₂

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.