Electrowinning Zn

Elektowinning adalah proses elektrokimia yang digunakan untuk mereduksi logam kation ke permukaan katoda dari sebuah larutan aqueous yang berasal dari proses kimia leaching. Pada proses elektrowinning Zn, akan diperoleh endapan logam Zn pada permukaan katoda yang berasal dari reaksi reduksi larutan ZnSO4. Disamping itu, pada anoda akan terbentuk oksigen karena penggunaan anoda inert.

Proses ini menggunakan coulumeter Cu. Fungsi coulumeter adalah untuk menentukan jumlah materi yang berubah selama elektrolisis dengan mengukur jumlah listrik yang diperlukan untuk melakukan proses elektrolisis.

Secara umum proses ini terdiri dari 3 bagian, yaitu:

1. Katoda (Al)
2. Anoda (Pb)
3. Eletrolit ZnSO4 (didapat dari reaksi leaching)

Penggunaan logam aluminium sebagai katoda didasarkan pada termodinamika. Potensial reversibel Zn²⁺/Zn lebih rendah daripada potensial reversibel H⁺/H₂ yaitu :

E_Zn2+/Zn = – 0,763 + 0,0295 log (a_Zn2+) pada 25^oC

E_H+/H2 = – 0,0591 pH pada 25^oC, 1 atm.

Maka seluruh hidrogen akan tereduksi pada potensial di mana pengendapan Zn berlangsung kemudian dapat mengakibatkan penurunan efisiensi arus yang digunakan. Oleh karena itu kecepatan reaksi reduksi hidrogen harus dibatasi, yaitu dengan menggunakan katoda awal (starting cathode) yang memiliki hidrogen overpotensial yang tinggi misalnya katoda aluminium (-1,602 V) sehingga pada potensial pengendapan Zn, reduksi ion hidrogen belum berlangsung. Endapan Zn sendiri memiliki hidrogen overpotensial yang cukup besar sehingga proses pengendapan Zn dapat berlangsung secara kontinyu dengan efisiensi yang tinggi setelah satu lapisan endapan Zn terbentuk pada permukaan katoda aluminium.

Pada umumnya logam lain memiliki hidrogen overpotensial yang lebih rendah sehingga apabila digunakan sebagai katoda dapat menurunkan efisiensi arus. Oleh karena itu digunakan logam aluminium sebagai katoda untuk proses elektrowinning Zn.

Reaksi-reaksi yang akan terjadi dalam proses ini adalah:

• Leaching

Zn + H₂SO₄ –> ZnSO₄ + H₂O

ZnSO₄ –> Zn²⁺ + SO₄^2-

• Elektrowinning

Anoda     :        2H₂O –> 4H⁺ + O₂ + 4e^–

Karoda     :        2Zn²⁺ + 4e^– –>  2Zn                               +

2Zn²⁺ + 2H₂O –> 2Zn + 4H⁺ + O₂

Selama proses ini akan terjadi tiga aliran perpindahan ion, yaitu

1.Konveksi

Pergerakan elektrolit dalam skala yang besar dari larutan ruah ke lapisan difusi. Proses ini dapat dilakukan dengan memberi pengadukan, pompaan elektrolit atau injeksi udara

2.Difusi

Merupakan proses pergerakan ion-ion logam menuju OHP (Outer Helmhotz Plane) melalui lapisan elektrolit yang diam.

3.Migrasi

Merupakan transport ion karena ada perbedaan potensial.

Untuk mengetahui jumlah berat logam Zn yang akan terdeposisi pada katoda, kita bisa memperkirakan berapa berat endapan yang akan terbentuk dengan menggunakan hukum Faraday:

dimana,

W       = berat logam yang terambil dalam proses (gr)

I        = arus (Ampere)

t        = waktu (s)

Ar      = berat atom

n        = jumlah atom

F        = konstanta Faraday (96.500 joule)

Sumber:

B.A.Wills. Mineral Processing Technology. Fourth Edition. 1988. Pergamon Press : New York.