離子膜耦合電化學(xué)反應(yīng)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(shù)的選擇,得到了適于硫酸介質(zhì)中電解氧化鈰(Ⅲ)為鈰(Ⅳ)的電解槽結(jié)構(gòu).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(chǎn)離子交換膜為隔膜進(jìn)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(yīng),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(xué)反應(yīng)氧化鈰(Ⅲ)及

2、同時析出銅粉的電解方法,實(shí)現(xiàn)充分利用陰極電流的目的.為此,首次進(jìn)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(xué)反應(yīng)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(fù)雜化,反而使槽電壓得到進(jìn)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(diǎn)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(dú)電解氧化鈰(Ⅲ)或單獨(dú)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(chǎn)品品種;4)使電解設(shè)備得到了最大程度的利用,大幅度降低了成本,提高了經(jīng)濟(jì)效益.放大試驗表明,放大效果良好,小試結(jié)果具有很好的指導(dǎo)作用,提出了電解氧化鈰(Ⅲ)的表面絡(luò)合

4、物-放電的電極過程機(jī)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(luò)合物,然后鈰(Ⅲ)通過-O-失去電子生成鈰(Ⅳ).該機(jī)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(xiàn)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(yán)格.針對這一市場變化,該文首