離子膜電解同時制備金屬錳與二氧化錳.pdf

1、為解決電解錳與電解二氧化錳工業(yè)生產(chǎn)中存在的電流效率低、能耗高、污染嚴(yán)重、設(shè)備利用率低等不足,應(yīng)用離子交換膜替代電解錳生產(chǎn)中常用的物理隔膜,進行了離子膜電解同時制備金屬錳與二氧化錳的研究。單因素實驗結(jié)果表明,離子膜陰極電解金屬錳電流效率高于工業(yè)普通隔膜電解的電流效率,同時能耗降低；降低電流密度及pH值,升高溫度有利于降低槽電壓；降低電流密度,升高溫度及保持pH為7.5,能夠降低能耗；在電解液中添加Se及Na2SO3等能夠細(xì)化錳晶粒,光亮錳

2、層表面,并維持電解液澄清；實驗中電解液pH值2h內(nèi)保持不變。正交實驗結(jié)果表明各因素對槽電壓影響的顯著程度依次為：電流密度、溫度、錳離子濃度、硫酸銨濃度、pH；各因素對能耗影響的顯著程度依次為：硫酸銨濃度、錳離子濃度、電流密度、溫度、pH。最佳工藝條件為：錳離子濃度為35g·L-1,硫酸銨濃度為130g·L-1,電流密度為400A·m-2,pH值為7.5,溫度為40℃。探索實驗表明在低溫、pH為34時離子膜電解可以在陽極生成電解二氧化錳。

3、單因素實驗結(jié)果表明,降低電流密度,增大氫離子濃度,有利于降低槽電壓；電流密度為50A·m-2,pH大于3,硫酸銨濃度低時可以得到較高的電流效率與較低的能耗。正交實驗結(jié)果表明各因素對槽電壓影響的顯著程度依次為：電流密度、錳離子濃度、pH與硫酸銨濃度；對能耗影響的顯著程度依次為：pH、硫酸銨濃度、電流密度、錳離子濃度。最佳工藝條件為：電流密度為50A·m-2,pH大于3,錳離子濃度在4555g·L-1之間。離子膜電解同時制備金屬錳與二氧化錳

4、時,陽極電流效率、能耗等受陰極電解參數(shù)的影響不大,而陰極電流效率、能耗受陽極電解參數(shù)的影響較大。最佳工藝條件為：陽極液錳離子濃度為50g·L-1,陽極液pH為4,陽極電流密度為40A·m-2,陰極液錳離子濃度為40g·L-1,陰極液硫酸銨濃度為100g·L-1,陰極液pH為7.5,陰極電流密度400A·m-2。XRD譜圖顯示電解錳無雜峰,為立方晶型,電解二氧化錳晶型不完整。陽極產(chǎn)物中含二氧化錳大于82mass%,金屬錳達(dá)到DJMn99.