Рабочая программа для подготовки инженеров по специальности 250300 "Технология электрохимических производств"

Вид материала

Рабочая программа

Содержание Всего аудиторных занятий 118 часов Самостоятельная (внеаудиторная) работа 100 часов Общая трудоемкость 218 часов 2. Содержание теоретического курса (64 часа) 2.2. Гальванотехника (16 часов) 2.3. Гидрометаллургия золота и серебра (12 часов) 2.4. Электрохимическая обработка титановых имплантатов (8 часов) 3. Тематика лабораторных работ (36 часов) 4. Содержание практических занятий (18 часов) 6. Текущий и итоговый контроль Плановый объем учебной нагрузки Контрольные точки, объемы работ и максимальное количество Итого 210 420 505 7. Учебно – методическое обеспечение дисциплины 7.5. Учебная литература.

Подобный материал:

• Рабочая программа по Теоретической электрохимии для специальности 250300 Технология, 375.63kb.
• Рабочая программа по дисциплине «Спецглавы электрохимии химических источников тока», 235.2kb.
• Специальность 250300 – Технология электрохимических производств, 39.29kb.
• Рабочая программа дисциплины транспортное страхование грузов Блок дисциплин направления,, 67.7kb.
• Рабочая программа практики для направления/специальности 210202 65 «Проектирование, 371.17kb.
• Рабочая программа по дисциплине ен. Р. 02 Физико-химические методы исследования поверхности, 160.83kb.
• Рабочая программа по дисциплине дс. 02. 02 «Технологическое оборудование отрасли», 255.51kb.
• Рабочая программа по дисциплине «Инженерная экология химических производств» Направление, 53.14kb.
• Рабочая программа для направления (специальности), 68.28kb.
• Методические указания к выполнению лабораторной работы по курсу «Основные направления, 102.41kb.

Министерство образования Российской Федерации

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ


УТВЕРЖДАЮ

Декан ХТФ

_____________В.М.Погребенков

“_____”________________2003г.

Прикладная электрохимия

Рабочая программа

для подготовки инженеров по специальности 250300

“Технология электрохимических производств”


Факультет – Химико-технологический (ХТФ)

Обеспечивающая кафедра: общая химическая технология (ОХТ)


Курс: пятый

Семестр: девятый


Учебный план набора 1999г., исправленный в 2003г.


Распределение учебного времени

Лекции 64 часа

Лабораторные занятия 36 часа

Практические занятия 18 часов

Всего аудиторных занятий 118 часов

Самостоятельная (внеаудиторная) работа 100 часов

Общая трудоемкость 218 часов

2003г.


А
6

7
ннотация


Рабочая программа “Прикладная электрохимия” предназначена для подготовки на химико – технологическом факультете ТПУ инженеров по специальности 250 300 - “Технология электрохимических производств”.

Рабочая программа определяет объем, содержание, порядок изучения и преподавания дисциплины, а также способы контроля результатов ее усвоения.

Подготовлена доцентом кафедры ОХТ Налесником О.И.

Предисловие

1. Рабочая программа “Прикладная электрохимия” подготовлена на основе ГОС по подготовке дипломированного специалиста - инженера по специальности 250 300 “Технология электрохимических производств”, утвержденного 27.03.00 (приказ №221).
   
2. Рассмотрена и одобрена на заседании кафедры ОХТ 21.03.2003г.,
   

протокол №36.

3. Разработчик – доцент кафедры ОХТ О.И.Налесник.
   

Зав. обеспечивающей кафедрой ОХТ В.И.Косинцев

4. Рабочая программа соответствует действующему учебному плану, согласована с факультетом.
   

Зав. выпускающей кафедрой ОХТ В.И.Косинцев

1. Цели и задачи дисциплины


В курсе рассматривается использование электрохимической технологии:

• для подготовки питьевой воды, переработки и обезвреживания производственных стоков и отработанных электролитов;
  
• для переработки серебро- и золотосодержащих концентратов, руд и отходов, электрохимического аффинажа драгметаллов;
  
• для получения биоинертных и биоактивных титановых имплантатов;
  
• для нанесения металлических покрытий и обработки поверхности металлов.
  

Целью изучения курса является завершение электрохимической инженерной подготовки и приобретение знаний, необходимых в инженерной деятельности.

Преподавание дисциплины опирается на предшествующее изучение дисциплин: Основные направления ТНВ и ЭХП и Основы электрохимической технологии.

В результате изучения дисциплины “Прикладная электрохимия” инженер должен понимать (иметь представление):


федеральный уровень

• роль электрохимической технологии для экологии;
  
• роль электрохимических процессов в биологии и медицине;
  
• суть и значение гальванических, химических и оксидных покрытий;
  
• роль электролиза в производстве драгоценных металлов.
  

университетский уровень

• состояние природных вод Томской области;
  
• применение электролиза и электрокоагуляции для переработки стоков;
  
• работы ученых Томска и ТПУ по разработке титановых имплантатов;
  

знать и уметь:

федеральный уровень

• теорию и технологию переработки циансодержащих, хромсодержащих стоков, извлечения цветных и драгоценных металлов из стоков;
  
• теорию и технологию мембранной и мембранноэлектрохимической технологии подготовки питьевой воды и переработки стоков;
  
• выбор вида и толщины металлопокрытия по условиям его эксплуатации;
  
• выбор электролита и технологического режима нанесения покрытия;
  
• теорию и технологию гидрометаллургии золота и серебра.
  

университетский уровень

• работы ученых ТПУ по элетродиализной очистке слабоминерализованной воды;
  
• химическую металлизацию волокнистых органических материалов.
  

2. Содержание теоретического курса (64 часа)


2.1. Электрохимическая технология подготовки питьевой воды и очистка стоков (28 часов)


2.1.1. Проблемы пресной воды.

Круговорот воды в природе. Запасы и виды пресной воды, распределение ее по территориям. Проблемы пресной воды. Требования

ГОСТа на питьевую воду.

2.1.2. Классификация промышленных стоков и методов очистки.

Загрязняющие вещества, предельно – допустимые концентрации. Классификация методов переработки стоков, их сущность: механические, химические, физические, физико – химические, биохимические.

2.1.3. Циансодержащие стоки.

Образование стоков в золотодобывающей промышленности и машиностроении. Действие циана на человека и биосферу. Форма цианистых соединений в стоках. Химические методы обезвреживания, ионитный способ очистки. Электрохимическая переработка циансодержащих стоков: механизм электролиза и обезвреживания, материал электродов, устройство электролизеров, технологическая схема.

2.1.4. Хромсодержащие стоки.

Высокая растворимость и концерогенность соединений шестивалентного хрома. Химические методы обезвреживания хромсодержащих стоков: реагенты, технологические схемы. Электрохимическое обезвреживание. Конструкции электрокоагуляторов хрома с растворимыми анодами. Технологические схемы.

2.1.5. Стоки с тяжелыми металлами (медь, никель, цинк, драгметаллы).

Отрасли, где образуются стоки с тяжелыми металлами. Очистка от тяжелых металлов осаждением гидроокисей. Технологическая схема и аппаратура. Осаждение цветных металлов цементацией. Технологические схемы улавливания меди из шахтных вод. Ионообменный метод улавливания.

Электрохимическое осаждение цветных и драгоценных металлов на электродах из углеволокнистого материала (УВМ). Устройство электролизера. Технологическая схема.

2.1.6. Сточные воды гальванических производств.

Способы промывок деталей в гальванике и машиностроении. Организация рациональной промывки. Применение ванн улавливания. Метод Лэнси – метод местного обезвреживания гальванических стоков. Технологические схемы стандартной и ионитной очистки трех видов гальванических стоков.

2.1.7. Электрохимическая очистка и схемы водообороа промывной воды в гальванике.

Электрокоррекция рН сточных вод, осаждение, отстаивание и фильтрация. Устройство электролизеров (электрокоагуляторов) с нерастворимыми и растворимыми анодами.

2.1.8. Мембранная технология обессоливания и очистки питьевой воды.

Методы фильтрации: ультра – и гиперфильтрация, их особенности и достоинства. Материалы фильтрующих мембран, границы применения методов фильтрации.

Диализ, сущность метода. Устройство и работа многокамерного диализера с ионитовыми мембранами для опреснения морской воды.

2.1.9. Электродиализная технология переработки стоков и подготовки питьевой воды.

Классификация и свойства ионообменных мембран. Работы ионообменной мембраны. Сущность метода электродиализа. Классификация электродиализеров по устройству и применению. Электродиализное получение деионизированной воды (обессоливание воды). Электродиализная регенерация отработанных электролитов. Электродиализное разложение солей


2.2. Гальванотехника (16 часов)


2.2.1. Теоретические основы гальваностегии

Классификация защитно – декоративных покрытий. Функциональное назначение покрытий: защита от коррозии, обеспечение электропроводности, электрического контакта, декоративного вида Выбор вида покрытия по условиям эксплуатации.

Структура гальванических осадков. Процесс электрокристаллизации. Рост кристаллов.

Влияние режима электролиза (плотность тока, температура, концентрация, перемешивание, реверс тока) на структуру и качество осадков. Влияние состава электролита и структуры раствора на качество осадка. Простые и комплексные электролиты. Распределение тока и металла по поверхности. Рассеивающая способность электролитов. Выравнивающие и блескообразующие добавки.

2.2.2. Подготовка поверхности.

Способы изготовления деталей и виды загрязнения поверхности. Механическая очистка: шлифование и полирование, дробе – и пескоструйная очистка. Химическое и электрохимическое полирование. Химическое и электрохимическое обезжиривание. Травление черных и цветных металлов химическим и электрохимическим способом.

Основные свойства металлических покрытий: толщина, адгезия и пористость. Способы контроля.

2.2.3. Технология нанесения металлических покрытий.

Виды нанесения покрытий: цинкование, кадмирование, никелирование, меднение, хромирование, лужение, свинцевание, серебрение, золочение.

Особенности катодных и анодных процессов. Электролиты и их сравнительная оценка. Специальные добавки и их роль. Пути интенсификации процессов.

Электролитические покрытия сплавами: медь-цинк, медь-олово, олово-свинец, никель-кобальт. Влияние факторов на состав сплава. Анодные процессы. Композиционное покрытие.

2.2.4. Анодная и химическая обработка металлов.

Химическое оксидирование сталей, медных и алюминиевых сплавов.

Фосфатирование черных и цветных металлов.

Анодирование алюминия и сплавов.

Электрохимическая размерная обработка металлов.

Химическая металлизация металлов и диэлектриков.

Применение химических и электрохимических процессов в производстве печатных плат.


2.3. Гидрометаллургия золота и серебра (12 часов)


2.3.1. Исходное сырье.

Золотосодержащие продукты рафинирования меди.

Технологическая схема переработки золотосодержащих руд.

Цианистое выщелачивание агитационное и кучное. Цементация золота из раствора. Получение сплава Доре. Пробирный анализ. Металлургические методы аффинажа.

2.3.2. Электрохимическое извлечение драгоценных металлов.

Электролизеры с углеволокнистыми катодами.

2.3.3. Переработка фиксажных растворов.

2.3.4. Электрохимическая переработка серебросодержащих отходов радиоэлектроники.

Возможные способы переработки. Достоинства электрохимического метода. Технологическая схема. Удаление припоя при контролируемом потенциале. Технико-экономические показатели.

2.3.5. Хлорный электрохимический аффинаж золота.

Устройство электролизера, процессы на электродах, влияние параметров.

2.3.6. Электрохимический аффинаж серебра.:

Теория, устройство электролизера, технологическая схема.


2.4. Электрохимическая обработка титановых имплантатов (8 часов)


2.4.1. Применение имплантатов в хирургии костных и мягких тканей.

Требования и имплантатам: коррозионная стойкость и биосовместимость. Недостатки металлических имплантатов. Методы получения имплантатов с бионертными и биоактивными свойствами поверхности.

2.4.2. Микродуговой способ оксидирования титановых имплантатов.

Микродуговой режим оксидирования, механизм процесса, структура оксидного слоя.

2.4.3. Переходное сопротивление как критерий коррозионной стойкости и биоинертности имплантата.

Влияние состава электролита на переходное сопротивление.

2.4.4. Биоактивные кальций – фосфатные покрытия имплантатов.

Микродуговое формирование на титане композиционного оксидного покрытия, содержащего фосфаты кальция.

3. Тематика лабораторных работ (36 часов)

1. Элекрохимическое рафинирование никеля. 4 часа
   
2. Электрополирование металлов. 4 часа
   
3. Химическое и электрохимическое обезжиривание 4 часа
   
4. Химическое и электрохимическое травление 4 часа
   
5. Цинкование стальных деталей 4 часа
   
6. Никелирование сталей 4 часа
   
7. Определение переходного сопротивления оксидного
   

слоя титанового имплантата 4 часа

8. Анодирование алюминия с окрашиванием 4 часа
   

4. Содержание практических занятий (18 часов)

1. Выбор типа и толщины покрытия по ГОСТ.
   

Расчет времени электролизера. 2 часа

2. Решение задач по гальванотехнике 4 часа
   
3. Напряжение разложение и его расчет 2 часа
   
4. Электропроводность сложного электролита.
   

Напряжение на ванне. 2 часа

5. Задачи по гидрометаллургии 4 часа
   
6. Задачи по электролизу без выделения металлов 4 часа
   

5. Содержание самостоятельной познавательной
   

деятельности (100 часов)

1. Проработка лекционного материала по технической
   

литературе 30 часов

2. Подготовка к практическим занятиям, решение
   

домашних заданий 10 часов

3. Подготовка к лабораторным занятиям 10 часов
   
4. Подготовка к контрольной работе 10 часов
   
5. Подготовка к экзамену 40 часов
   

6. Текущий и итоговый контроль


Для периодической оценки знаний осуществляется текущий контроль работы студентов на лекциях, практических и лабораторных занятиях. На лекциях применяются фронтальное 10 минутное тестирование. При выполнении лабораторных работ предусматривается сдача коллоквиума. На практических занятиях проверяется выполнение домашних заданий. Применяется рейтинговая система оценки знаний.


РЕЙТИНГ-ЛИСТ

по дисциплине “Прикладная электрохимия”


семестр – девятый

Плановый объем учебной нагрузки

1. Лекции 64 часа

2. Лабораторные занятия 36 часов

3. Практические занятия 18 часов

Виды выполняемых работ и их значение в баллах

1. Лекции 150

2. Лабораторные занятия 180

3. Сдача коллоквиума 80

4. Практические занятия 90

5. Выполнение домашних заданий 70

6. Оформление и сдача зачета 80

7. Экзамен 350


ИТОГО: 1000

Контрольные точки, объемы работ и максимальное количество

баллов к указанному сроку после начала семестра

	6-я неделя	12-я неделя	16-я неделя
Лекции Лабораторные работы и коллоквиумы Практические занятия и домашние задания	50 110 50	100 220 100	135 320 150

ИТОГО 210 420 505


Студент, набравший менее 400 баллов, к экзамену не допускается.

Суммарный рейтинг после сдачи экзамена и оценка

900-1000 отлично

800-900 хорошо

700-800 удовлетворительно


7. Учебно – методическое обеспечение дисциплины


7.1. Демонстрационные плакаты, образцы технологических материа-

лов, сборочные чертежи электролизеров и установок.

7.2. Учебно – исследовательский комплекс по микродуговому окси -

дированию алюминиевых и титановых сплавов.

7.3. Лабораторные установки исследования электрохимических

процессов (8 шт.).

7.4. ГОСТы:

• ГОСТ 9.303.-84 Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Общие требования к выбору.
  
• ГОСТ 9.305-84 Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Операции технологических процессов получения покрытий.
  

7.5. Учебная литература.

Основная

1. Прикладная электрохимия /Под редакцией А.П.Томилова. – 3-е изд.- М.: Химия, 1984. – 520 с.
   
2. Баймаков Ю.В., Журин А.И. Электролиз в металлургии. – М.: Металлургиздат, 1977. – 336 с.
   
3. Масляницкий И.М., Чугаев Л.В. и др. Металлургия благородных металлов. – М.: Металлургия, 1987. – 340 с.
   
4. Мельников П.С. Справочник по гальванопокрытиям в машиностроении. – М.: Машиностроение, 1991. – 380 с.
   
5. Гальванотехника: Справочник/Под редакцией А.М.Гринберга и др.. – М.: Металлургия, 1987. – 735 с.
   
6. Никитин Д.П., Новиков Ю.П. Окружающая среда и человек: Учебное пособие для ВУЗов. – М.: Высшая школа, 1980. – 424 с.
   

Дополнительная

1. Гордиенко П.С., Гнеденков С.В. Микродуговое оксидирование титана и его сплавов. – Владивосток:Дальнаука, 1997. – 185 с.
   
2. Гордиенко П.С., Руднев В.С. Электрохимия формирования покрытий на алюминии и его сплавах при потенциалах искрения и пробоя.
   
3. Аверьянов Е.Е. Справочник по анодированию. – М.: Машиностроение,1988. – 224 с.
   
4. Вячеславов П.М. Гальванотехника благородных и редких металлов. – М.: Машгиз, 1970. – 257 с.
   
5. Комбинированные электрохимические покрытия / Под редакцией А.М.Молчанова. – Киев: Наукова думка, 1985. – 151 с.
   
6. Лебедев О.Б. Очистка и контроль сточных вод предприятий цветной металлургии. – М.: Металлургия, 1983. – 196 с.
   
7. Лурье Ю.Ю. Электрохимическая очистка сточных вод цехов гальванопокрытий.- Сб. Очистка сточных вод. – М.: Изд ВОДГЕО, 1962. – 172 с.
   
8. Филипчук С.З. Локальные замкнутые циклы водного хозяйства гальванического производства и пути оптимизации их работы. – Химия и химическая технология воды, 1992. - №7.
   
9. Карлов А.В., Шахов В.П. Системы внешней фиксации и регуляторные механизмы оптимальной биомеханики. – Томск: STT, 2001. – 477 с.
   6
   
   7