離子膜耦合電化學反應氧化鈰（Ⅲ）同時析出銅粉的研究.pdf

1、該文通過對電解槽參數的選擇,得到了適于硫酸介質中電解氧化鈰(Ⅲ)為鈰(Ⅳ)的電解槽結構.首次使用該文選出的鉛合金和銅板分別作陽極和陰極,以國產離子交換膜為隔膜進行了系統(tǒng)的鈰(Ⅲ)的電解氧化研究.針對電流效率隨電解時間的延續(xù)而下降,造成平均電流效率低下的問題,首次提出了變電流梯度電解氧化鈰(Ⅲ)為鈰(Ⅳ)的方法.在電解氧化鈰(Ⅲ)為鈰(Ⅳ)的過程中,陰極為析氫反應,陰極電流沒有得到有效利用.為此首次提出:離子膜耦合電化學反應氧化鈰(Ⅲ)及

2、同時析出銅粉的電解方法,實現充分利用陰極電流的目的.為此,首次進行了離子交換膜電解制備銅粉的試驗.雖然在電解中使用了離子交換膜,使槽電壓增高,但由于有高的電流效率和成粉率,銅粉的直流電能耗與無隔膜電解相近.離子膜耦合電化學反應氧化鈰(Ⅲ)同時析出銅粉的電解方法不僅沒有使電解體系復雜化,反而使槽電壓得到進一步降低,降低幅度為0.2-0.5V,使變電流梯度電解的平均槽電壓再次降低到2.0V,氧化鈰的能耗降低到0.5KW·h/kg左右.這一電

3、解體系和方法的最大優(yōu)點在于:1)陰陽極電流同時得到充分利用,提高了電能利用率,降低了單獨電解氧化鈰(Ⅲ)或單獨電解制備銅粉時陰極析出氫氣與陽極析出氧氣夾帶電解液造成的環(huán)境污染;2)在保證電流效率的同時,降低了槽電壓;3)在陽極得到鈰(Ⅳ)的同時,在陰極得到電解銅粉,增加了產品品種;4)使電解設備得到了最大程度的利用,大幅度降低了成本,提高了經濟效益.放大試驗表明,放大效果良好,小試結果具有很好的指導作用,提出了電解氧化鈰(Ⅲ)的表面絡合

4、物-放電的電極過程機理:在電解過程中鈰(Ⅲ)首先與羥基化的電極表面形成表面絡合物,然后鈰(Ⅲ)通過-O-失去電子生成鈰(Ⅳ).該機理可以解釋電解氧化鈰(Ⅲ)過程中鈰(Ⅲ)濃度、酸度、硫酸根濃度等對電流效率和槽電壓影響的變化規(guī)律,并可以解釋陽離子膜電解體系在陽極液酸度低于0.75mol/L時電極表面形成氫氧化鈰(Ⅳ)沉淀的現象.隨氧化鈰市場的變化,對氧化鈰的形貌和粒徑的要求越來越多,而且對粒度的分布要求越來越嚴格.針對這一市場變化,該文首