金属の電解精製

電解精製は、電気分解のプロセスによる金属の抽出と精製に使用される技術です。銅、ニッケル、金、鉛、銀、亜鉛などの金属は、電解精製を使用して精製できます。

電気分解

金属の電解精製の原理

電解精製では、アノードは精製される不純な金属であり、カソードは高純度金属の薄いストリップです。溶液に使用される電解質は金属塩です。電流が電解質を通過すると、アノードからの純粋な金属が電解質に溶解し、カソードに堆積します。不溶性不純物は陽極の底に沈み、陽極泥として知られています。可溶性不純物は溶液に戻ります。

電解質およびその他の条件は、不純物を含む金属がカソードからアノードに移動することなく、金属のアノード溶解および析出が高効率で発生するように適切に選択する必要があります。

必要に応じて、添加剤を電解質に追加して、両方の電極で正しい動作を強制する必要があります。塩化物イオンは、溶解を促進するための一般的な添加剤です。

いくつかの重要な金属の電解精製

• 銅

不純物を含む銅がアノードとして使用され、高純度の銅の薄いストリップがカソードとして使用されます。硫酸銅溶液が電解質として使用されます。電流が電解液を通過すると、アノードからの純銅が電解液に溶解し、同じ量の銅がカソードに堆積します。したがって、陰極の厚さは時間とともに増加する。可溶性不純物は溶液に入り、不溶性不純物は陽極泥として沈降します。陽極泥には、アンチモン、セレン、テルル、銀、金、プラチナが含まれています。

陰極で起こる反応:

Cu2+ + 2e- —> Cu

陽極で起こる反応:

Cu – 2e- —> Cu2+

銅の特性と用途:

• ゴールド

陽極に金合金、陰極に純金の薄板を使用しています。使用する電解液は塩酸です。電流が電解質を通過するとイオン化され、溶解した金がアノードからカソードに移動するため、カソードでの金の純度が向上します。この方法は、Wohlwill のサイクルと呼ばれることがよくあります。

陰極で起こる反応:

Au+ + e- —> Au

陽極で起こる反応:

Au – e- —> Au+

• シルバー

陽極には粗銀、陰極には純銀を使用します。このプロセスでは、電解液として硝酸浴が使用されます。約 99.9% の純銀が陰極で微細な針状の結晶形態で得られます。

陰極で起こる反応:

Ag+ + e- —> Ag

陽極で起こる反応:

Ag – e- —> Ag+

• 亜鉛

粗亜鉛がアノードとして使用され、亜鉛の純粋なストリップがカソードとして使用されます。電解質として酸性化した ZnSO4 が使用されます。電流が電解液を通過すると、アノードからの純粋な亜鉛が溶解し、カソードに堆積します。可溶性不純物は溶液に入り、不溶性不純物は陽極泥として沈降します。

陰極で起こる反応:

Zn2+ + 2e- —> Zn

陽極で起こる反応:

Zn – 2e- —> Zn2+

• ニッケル

ニッケルの電解精錬では、純ニッケルがカソードに析出します。硫酸ニッケル溶液または塩化ニッケル溶液を電解質として使用することができる。この場合、陽極泥には Au、Ag、および Pt が含まれています。

陰極で起こる反応:

Ni2+ + 2e- —> Ni

陽極で起こる反応:

Ni – 2e- —> Ni2+

結論

電解精製は、電気分解による金属の抽出と精製のプロセスです。不純な金属がアノードとして使用され、純粋な金属の薄いストリップがカソードとして使用されます。金属塩の溶液が電解質として使用されます。その過程で純粋な金属がカソードに堆積し、不溶性の不純物がアノードの泥として沈殿します。銅、ニッケル、金、鉛、銀、亜鉛などの金属は、電解精製を使用して精製できます。