ВЫБОР РЕЖИМА АНОДНОЙ ОБРАБОТКИ ГРАФИТА В ОТРАБОТАННОМ АЗОТНОКИСЛОМ РАСТВОРЕ ТРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕРМОРАСШИРЯЮЩИХСЯ СОЕДИНЕНИЙ ГРАФИТА
Аннотация
Показана возможность использования отходов гальванических производств для синтеза терморасширяющихся соединений графита. В качестве примера был взят электролит на основе отработанного азотнокислого раствора травления медных деталей, содержащий в своем составе катионы различных металлов, тем самым решен экологический вопрос, связанный с проблемой утилизации растворов, содержащих в своем составе анионы азотной или серной кислот. Методом потенциодинамических кривых исследованы процессы, протекающие при синтезе терморасширяющихся соединений графита на платиновом и графитовом электродах в исследуемом электролите. Токи на потенциодинамических кривых до достижения потенциала выделения кислорода обуславливаются процессом окисления поверхностно функциональных групп с последующим интеркалированием графитовой матрицы. Выявлено, что потенциал выделения кислорода в электролите на основе отработанного азотнокислого раствора травления медных деталей несколько ниже, чем в 58% HNO3, из-за присутствия в составе катионов металлов. Свободные катионы металлов оттягивают на себя часть молекул воды, образуя гидратные оболочки, при этом катионы меди образуют комплексы, где молекулы H2O является лигандами, что затрудняет выделение кислорода. При электрохимическом синтезе терморасширяющихся соединений графита были применены потенциостатический и гальваностатический режимы. Выбран интервал потенциалов 1,8 - 2,2 В для проведения синтеза в потенциостатическом режиме. Даны рекомендации по применению гальваностатического режима с током анодной обработки 60 - 140 мА (на 1 г графита) для синтеза терморасширяющихся соединений графита в промышленных объемах. Полученный таким образом терморасширенный графит характеризуется насыпной плотностью менее 2 г/дм3.
Литература
Yakovlev A.V., Finaenov A.I., Yakovleva E.V., Finaenova E.V. Application of thermoexpanded graphite in water purification and water treatment processes. Zurn. Prikl. Khim. 2004. V. 77. N 11. P. 1833 - 1835 (in Russian).
Finaeonov A.I., Kolchenko A.S., Yakovlev A.V., Finaenova E.V., Kolesnikova M.A. Adsorbents based on thermally expanded graphite. Vestn SGTU. 2011. N 2. P. 46 - 54 (in Russian).
Finaenov A.I., Kolchenko A.S., Zabudkov S.L., Finaenova E.V., Krasnov V.V. Electrochemical preparation of thermally expanding graphite compounds for carbon-containing composites. Vestn SGTU. 2011. N 1. P. 39 - 45 (in Russian).
Karavaev D.M., Khanov A.M., Degtyarev A.I., Makarova L.E., Smirnov D.V., Isaev O.Yu. Mechanical properties of a composite material based on thermally expanded graphite. Izv. Samar. Тauch. Tsentra RAN. 2012. V. 14. N 1. P. 562-564 (in Russian).
Kurenkova M.Yu., Popova S.S., Finaenov A.I. On the possibility of using thermally expanded graphite in elec-trodes of lithium current sources. Digest of articles of young scientists on the materials of All-Russian Confer-ence. "Actual problems of electrochemical technology", Saratov: Izd-vo SGTU. 2005. P. 168 - 174 (in Russian).
Finaenov A.I., Shpak I.E., Afonina A.V., Zabudkov S.L., Yakovlev A.V. Thermally expanded graphite in electrodes of chemical current sources. Vestn SGTU. 2012. N 4. P. 107 - 112 (in Russian).
Sorokina N.Ye., Nikolskaya I.V., Ionov S.G., Avdeev V.V. Acceptortype graphite intercalation compounds and new carbon materials based on them. Izv. Akad. Nauk. Ser. Khim. 2005. N 8. P. 1699 - 1716 (in Russian).
Style E.B. Carriers and supported catalysts. M.: Khimiya. 1991. 240 p. (in Russian).
Yakovlev A.V., Yakovleva E.V., Finaenov A.I. Thermoexpanded graphite: synthesis, properties and prospects of application. Zhurn. Prikl. Khim. 2006. V. 79. N 11. P. 1761 - 1771 (in Russian).
Medvedeva M.V., Zabudkov S.L., Yakovlev A.V., Finaenov A.I. Anodic synthesis of intercalated compounds for the production of highly disintegrated thermo-expanded graphite. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2013. V. 56. N 7. P. 21 - 23 (in Russian).
Sorokina N.E., Maksimova N.V., Avdeev V.V. Synthesis of intercalated compounds in the graphite system HNO3-H3PO4. Neorg. Mat. 2001. V. 37. N 4. P. 1 - 7 (in Russian).
Trifonov A.I., Kramskoy D.A., Krasnov A.V. Influence of temperature and concentration of sulphate electrolyte on the properties and rate of anodic formation of graphite bisulfate. Carbon: the fundamental problems of science, materials science, technology: Sat. scientific works of the 2nd International Conference. 2003. P. 210 (in Russian).
Zabudkov S.L., Medvedeva M.V., Mokrousov A.A., Finaenov A.I. Application in electrochemical synthesis of thermally expanding graphite compounds of electrolytes based on galvanic waste instead of acid solutions. The Eighth International Conference "Carbon: the fundamental problems of science, materials science, technology". 2012. P. 182 - 183 (in Russian).
Zabudkov S.L., Medvedeva M.V., Mokrousov A.A., Finaenov A.I. Electrochemical synthesis of thermoexpanded graphite compounds in spent nitric acid etching solutions. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2013. V. 56. N 5. P. 115-118 (in Russian).
GOST 28959-91 Nitric acid technical. Method for deter-mining the concentration by measuring the density. (in Russian).
Medvedeva M.V., Zabudkov S.L., Yakovlev A.V., Finaenov A.I. Electrochemical synthesis of thermally expanding graphite compounds in electrolytes based on galvanic waste products. Neorg. Mat. 2014. N 9. P. 59 - 65 (in Russian).
Tarasevich Yu.I. Adsorption properties of natural carbon adsorbents and thermally expanded graphite. Zhurn. Prikl. Khim. 2003. V. 76. N 10. P. 1619 - 1624 (in Russian).
Avdeev V.V., Sorokina N.E., Tverezovskaya O.A., Serdan A.A., Finaenov A.I. Synthesis and physico-chemical properties of the compounds of introduction in the graphite-HNO3 system. Neorg. Mat. 1999. V. 35. N 4. P. 435-439. (in Russian).
Zabudkov S.L., Medvedeva M.V., Frolov I.N., Finaenov A.I. Dependence of the kinetics of anodic intercalation of graphite and the properties of the obtained compounds on the composition of nitric acid electrolytes. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2015. V. 58. N 5. P. 62 - 65 (in Russian).
Frolov I.N., Zabudkov S.L., Vakulina M.V., Finaenov A.I. Anodic treatment of graphite in a composite nitrate-containing electrolyte to produce thermally expandable compounds. Actual problems of the theory and practice of electrochemical processes with the materials of the III International Scientific Conference of Young Scientists. 2017. P. 154 - 158 (in Russian).
Frolov I.N., Zabudkov S.L., Vakulina M.V., Finaenov A.I. Choice of the mode of anodic oxidation of graphite in a composite nitrate-containing electrolyte for the pro-duction of thermoexpanded compounds. Actual problems of the theory and practice of electrochemical processes with the materials of the III International Scientific Con-ference of Young Scientists. 2017. P. 141 - 146 (in Russian).
