Тезисы
апрель 2017

Електрохімічна поведінка струмопровідної основи газогенеруючого електрода


Макогонюк О. О. , Косогін О. В. , Кушмирук А. І.
Химия и современные технологии
Abstract / Full Text

Синільна кислота, або ціанід гідрогену, міститься в деяких рослинах, коксовому газі, тютюновому димі, виділяється внаслідок розкладання нейлону та поліуретанів. Разом з тим ціанід гідрогену є важливою для промисловості речовиною – він є сировиною для отримання акрилонітрилу, використовується для вилучення благородних металів з руд. Солі синільної кислоти – ціаніди – застосовуються в гальвано-пластиці, у виробництві ароматичних речовин, хімічних волокон, пластмас, органічного скла, гербіцидів. Висока токсичність синільної кислоти – вона віднесена до речовин 1-го класу небезпеки, ГДК складає 0,1 мг/м3 – вимагає наявності в місцях її використання спеціальних аналітичних комплексів. Визначення ціанистого водню проводиться як традиційними хіміко-аналітичними методами, так і інструментальними, зокрема, з використанням потенціометричних та амперметричних електрохімічних сенсорів, які потребують систематичної діагностики та періодичного калібрування. Загально визнані методи діагностики та калібрування передбачають застосування еталонних балонних газових сумішей, а для деяких газів можливо застосування генераторів повірочних газів. Застосування такого генератора як вбудованого внутрішнього еталону газоаналітичної системи моніторингу повітряного середовища дозволить автоматизувати процеси повірки й калібрування, збільшити їх частоту при значному зниженні витрат на їх проведення, завдяки чому зросте точність і надійність вимірювання вмісту ціанистого водню у повітрі. При побудові системи, яка складається з генератора повірочної суміші та газоаналізатора, доцільно, щоб складові системи мали схожий принцип дії, що полегшить керування нею.

Електрохімічний синтез синільної кислоти можливий з менш токсичних речовин, які мають більшу стійкість до змін умов навколишнього середовища. Зокрема, відома здатність гексаціаноферрату (ІІІ) калію (червоної кров’яної солі) до реагування з кислотами, що призводить до виділення ціановодню

.

Контрольованого підкислення розчину можливо досягти, якщо на аноді електрохімічного генератора буде перебігати процес виділення кисню

.

Проте червона кров’яна сіль є сильним окисником і може витрачатись на побічні реакції на катоді або за рахунок взаємодії із домішками органічного характеру з повітря навколишнього середовища. Також утворення ціановодню можливе при анодному окисненні роданідів

.

Такий процес може бути реалізований на матеріалах з високою перенапругою виділення кисню, але зважаючи на високу вартість благородних металів, доцільніше використовувати матеріали, де тонкий шар каталітично-активного благородного металу нанесений на інертну струмопровідну основу. Такою основою може виступати титан, що вирізняється високою стійкістю у великій кількості технологічних середовищ

На поверхні титанового електрода в розчині 1 моль/л KSCN, що має рН близько 5, досить швидко встановлюється значення безструмового потенціалу 0,2…0,25 В. Значення струмів при анодній поляризації (крива 1, рис. 1) вказують на інертність титану за даних умов, і лише при потенціалах більших 1,5 В спостерігається поява струму, пов’язаного з виділення кисню. Окиснення роданід-іону при даному рН також не відбувається. Проте зниження рН до рН 1,2 призводить до появи на поляризаційній кривій хвилі струму, пов’язаної, ймовірно, з окисненням SCN до CN, та наступного зростання струму виділення кисню (крива 2, рис. 1). В діапазоні потенціалів –0,5…+1,0 В густина струму не перевищує 10 мкА/см2, що відповідає інертності титанової основи за даних умов.

З метою перевірки можливості застосування титану як основи каталітично-активного матеріалу для анодного утворення ціановодню на поверхню титану методом термохімічного розкладання був нанесений шар платини із розрахунку 20 мг Pt/г Ті. На поверхні платинованого титану значний струм окиснення роданіду з’являється вже при потенціалі 0,4 В (крива 2, рис. 2), тоді як на чистому титані протікання співмірних струмів відбувається при потенціалах на 1 В вище (крива 1, рис. 2).

Рисунок 1 – Вольтамперометричні криві на титановому електроді в розчині 1 моль/л KSCN за рН 5 (1) та рН 1,2 (2)

Рисунок 2 – Вольтамперометричні криві на титановому (1) та платинованому титановому (2) електродах в розчині 1 моль/л KSCN, рН 1,2