KÍNH CHÀO CÔ VÀ CÁC
BẠN


Điện phân và ứng dụng
I. Xử lý nước thải
II. Điện phân sản xuất
III. Tinh luyện kim loại bằng điện phân
IV. Mạ điện
V. Khoan điện hóa


I. Xử lý nước thải
1. Xử lý nước thải bằng điện phân
-. Sử dụng các quá trình oxi hóa anot và khử
của catot để làm nước thải khỏi các hợp chất
hòa tan và phân tán. Tất cả các quá trình này
điều xảy ra trên các điện cực khi cho dòng
điện một chiều đi qua nước thải.


- Oxi hóa anot và khử của catot
Sơ đồ bể điện phân:


- Trong quá trình oxi hóa , các chất trong nước thải bị
phân rã hoàn toàn tạo thành CO2, NH3 và H2O tạo
thành các chất không độc và đơn giãn hơn để có thể
tách ra bằng các phương pháp khác.
- Anot thường được làm từ các vật liệu không hòa tan
khác nhau có tính chất điện phân như graphit,

macnetit (Fe3O4) PbO2,… Catot được làm bằng
molipden, hợp kim của vonfram với sắt hay niken;
từ than chì, thép không gỉ và các kim loại khác được
phủ lớp molipden, vonfram hay hợp chất của chúng.
- Quá trình được tiến hành trong bể điện phân có hoặc
không có màng.


2. Khử độc xyanua
a. Oxi hóa của anot
Oxi hóa anot của xyanua
CNO- + 2H2O → NH4 + CO32Quá trình oxi hóa cũng có thể dẫn đến sự tạo
thành nitơ:
2CNO + 4OH- -6e → N2↑ + 2CO2↑ + H2O
→ Phương pháp này có hiệu quả xử lý gần
100%


b. Kỹ thuật oxi bằng NaOCl mới sinh
- Trong kỹ thuật này, NaOCl mới sinh do quá
trình điện phân dung dịch NaCl không có màng
ngăn sẽ oxi hóa CN- theo phản ứng:
CN- + ClO ↔ CNO- + Cl2CNO- + 3ClO- + 2H2O ↔ 2CO2↑ + 3Cl+2OH-


2. Khử kim loại nặng
- Các quá trình khử của catot được ứng dụng để
loại các ion kim loại ra khỏi nước thải với sự tạo
thành cặn, nhằm chuyển các cấu tử gây ô nhiễm
thành các hợp chất ít độc hơn hoặc về dạng dễ

tách ra khỏi nước như cặn, khí.
- Quá trình khử của catot đối với ion kim loại
xảy ra như sau:
Men+ + ne → Men


- Để xử lý nước thải chứa một số kim loại nặng,
người ta tiến hành quá trình làm sạch nước
thải ra khỏi các ion Hg2+, Pb2+, Cd2+, Cu2+
bằng quá trình khử trên catot được làm từ hỗn
hợp C và S. Các ion này lắng trên cực ở dạng
sunfua hoặc bisunfua và được tách ra bằng
phương pháp cơ học.
- Cũng có thể sử dụng các phản ứng khử tách
chất gây ô nhiễm bằng cách chuyển chúng
sang pha khí.


Ví dụ: khử NH4NO3 trên điện cực than chì
NH4NO3 + 2H+ + 2e → NH4NO2 + H2O
NH4NO2 → N2↑ + 2H2O


II. Điện phân sản xuất
1. Sản xuất các chất vô cơ
a. Điện phân nóng chảy
-. Phương pháp diện phân nóng chảy được dùng
để điều chế các kim loải hoạt động mạnh như:
Na,K, Mg, Ca,...
+ Nhôm được điều chế bằng phương pháp điện

phân nóng chảy Al2O3 nguyên chất ở 2000oC với
criolit.


•Catot: 2Al3+ + 6e → 2Al0
Anot: 3O2- → 2 + 6e
Hay: Al2O3 3O2↑


•+ Các kim loại kiềm được điều chế bằng cách
điện phân nóng chảy hidroxit hoặc muối clorua
của chúng trong điều kiện không cho sản phẩm
tiếp xúc với không khí. Riêng kim loại kiềm
thổ,thực tế chỉ điện phân muối clorua.
2MOH 2M + ↑ + H2O↑ (M= Na,K,.)
2MClx 2M + xCl2 (x=1,2)


b. Điện phân dung dịch
 Dùng để điều chế các kim loại hoạt động
trung bình và yếu: Fe, Cu, Ag,..
- Một lượng lớn xút, khí clo, khí oxi, khí hidro,
các hợp chất chứa oxi của clo (hypoclrit, clorat)
được sản xuất bằng phương pháp điện phân
dung dịch.


•
+ Xút và khí clo được sản xuất từ nguyên liệu vô
cùng rẻ là muối ăn.

NaCl → Na+ + ClCatot: 2H2O + 2e → H2↑ + 2OHAnot: 2Cl- → Cl2 + 2e
Hay:
2NaCl + 2H2O Cl2↑ + H2↑ + 2NaOH


+• Oxi và hidro có thể được điều chế bằng cách điện phân nước
2H2O 2H2↑ + O2↑
2. Tổng hợp các chất hữu cơ
a. Điện phân theo phương pháp Kolbe
Phân li trong dung dịch:
RCOONa → RCOO- + Na+
Phản ứng điện cực:
2Na+ 2Na 2NaOH + H2
2RCOONa
2RCOO- 2RCOO* R-R


b. Các hợp chất hữu cơ khác
- Ngày nay, người ta đã tiến hành tổng hợp các
chất hữu cơ bằng phương pháp điện phân,
trên catot khử các hợp chất có liên kết đôi
hoặc liên kết ba để tạo ra các hợp chất có
polime hoặc là no hóa các hidrocacbua không
no; khử hóa các hợp chất nitro... Trên anot
tiến hành phản ứng oxi hóa, phản ứng thế,
phản ứng kết hợp. Phản ứng flo hóa:
C2H6 + 12F- → C2F6 + 6HF + 12e


III. Tinh luyện kim loại bằng điện phân

Tinh luyện loại một số kim loại: Cu, Pb, Zn ,Fe,..
 Nguyên tắc: Dùng ngay kim loại cần tinh chế làm anot.
Khi điện phân, kim loại anot bị hòa tan chuyển vào dung
dịch và kết tủa lại trên catt dưới dạng tinh khiết.
- Luyện kẽm thông dụng nhất là điện phân dung dịch
ZnSO4. Mục đích xử lý quặng Zn là để tạo ra dung dịch
kẽm sunfat không có tạp chất, tránh ảnh hưởng không
tốt đến phản ứng catot.


- Đồng được sản xuất bằng các quá trình luyện
kim chứa nhiều tạp chất. Các kim loại tạp chất
có mặt ở anot đồng, như Fe, Zn cũng bị oxi hóa
thành Fe2+ Và Zn2+ trong dung dịch, song chúng
không bị khử ở catot tại thế khử đồng. Các kim
loại có thế dương điện hơn như vàng, bạc không
bị oxi hóa anot và đọng lại ở đáy bình điện phân
khi anot đồng bị hòa tan.


IV. Mạ điện
 Mạ điện dùng phương pháp điện phân để kết tủa trên
lớp kim loại hoặc hợp kim mỏng, để chống sự ăn mòn,
trang trí bề mặt, tăng tính dẫn điện, tăng kích thước, tăng
độ cứng bề mặt.
1. Mài điện hóa
Định nghĩa: Mài điện hóa là phương pháp đặc biệt của
phương pháp gia công điện hóa trong đó đá mài quay
(catot) là một đĩa mài hình vành khăn dẫn điện có gắn các
hạt kim cương, hoặc silic cô ranh đông, được dùng để tăng

cường sự hòa tan của bề mặt kim loại gia công (anot)


- Đặc điểm:


+ Đá mài phải dẫn điện, thông thường đá mài có
thành phần là graphit hạt mài và chất kết dính.
Dung dịch chất điện phân thường dùng là nước
thủy tinh hoặc dung dịch CaNO3
+ Khi gia công đá mài là điện cực âm, chi tiết gia
công là điện cực dương. Các hạt mài nhô lên tạo
khe hở giữa chi tiết và đá. Khe hở này chứa đầy
dung dịch chất điện phân. Khi có dòng điện một
chiều chạy qua, quá trình điện hóa- hòa tan điện
cực dương sẽ xảy ra trong vùng này.


+ Vật liệu bị hòa tan được tách khỏi bề mặt gia
công nhờ tác dụng cơ học của hạt mài khi đá mài
chuyển động. Vật liệu bị hòa tan cùng với chất
điện phân được những hạt mài chuyển động cuốn
ra, đồng thời chất điện phân mới được phun vào
chứa đầy vùng khe hở.
+ Phương pháp mài bằng điện phân chủ yếu sử
dụng để mài sắc hợp kim cứng.


2. Mạ điện
a) Đặc điểm

- Các bộ phận thiết yếu của bộ phận mạ điện:
+ Dung dịch mạ gồm có muối dẫn điện, ion kim loại sẽ kết
tủa thành lớp mạ, chất đệm, các phụ gia.
+ Catot dẫn điện chình là vật cần được mạ.
+ Anot dẫn điện, có thể tan hoặc không tan; các chỗ nối
tiếp điện cần phải bắt chặt, bảo đảm tiếp xúc điện tốt.
+ Bể mạ bằng thép, thép lót cao su, polyvinylclorua, chịu
được dung dịch mạ.
+ Nguồn điện một chiều


- Mạ điện thường dùng anot hòa tan. Khi có dòng
điện di qua, kim loại hòa tan do sự phân cực
chuyển về phía dương
Me – ne → Me+n (Me là kim loại gốc)
- Trên anot, ngoài quá trình hòa tan còn có khí oxi
thoát ra. Trong môi trường kiềm, oxi thoát ra
theo phản ứng:
4OH- -4e → 2H2O + O2↑
- Trong môi trường axit, oxi thoát ra theo phản ứng:
2H2O – 4e → 4H+ + O2↑