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旋流电解技术

分类:
技术问题
发布时间:
2020-04-06
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1.1工作原理

所有的电解技术均建立在电化学基础理论之上,旋流电解技术也不例外。传统的电解技术是将阴阳极放置在缓慢流动或停滞的槽体内,在电场的作用下,阴离子向阳极定向移动,阳离子向阴极定向移动,通过控制一定的技术条件,欲获得的金属阳离子在阴极得到电子沉积析出,从而得到电解产品。

阴极反应:金属离子在阴极得到电子形成金属

Me+(aq)+e- →Me(S)

阳极反应: 阴极得到的电子需要通过阳极失去电子来平衡。阳极有几个可能的反应,最主要的反应是溶液中的水氧化产生氧气,反应如下:

2H2O → O2(g)+4H++4e-

 

当电解液中的金属浓度降低时,很难保证金属在阴极还原而不发生其它反应。


传统电解技术与旋流电解技术工作原理对比图

在金属浓度较低时最容易发生的化学反应是氢气的产生,如下:

2H+(aq)+2e- → H2(g)

旋流电解技术是基于各金属离子理论析出电位(E¢)的差异,即欲被提取的金属只要与溶液体系中其他金属离子有较大的电位差,则电位较正的金属易于在阴极优先析出,其关键是通过溶液告诉旋流来消除浓差极化等对电解的不利因素,避免了在传统电解过程受多种因素(离子浓度、析出电位、浓差极化、超电位、pH值等)影响的限制,可以通过简单的技术条件生产出高质量的金属产品。

以硫酸铜溶液的电解(电积)过程为例,旋流电解装置中发生的反应如下: 直流电使得电子在阳极(正极)和阴极进行转移。阳极上进行的反应消耗电子(氧化反应),阴极上的反应是得到电子的反应(还原反应)。

2价铜离子在阴极表面被还原成金属铜:

2Cu2+(aq) + 4e-2Cu(s) (1)

在阴极上得到的电子必须与在阳极上失掉的电子平衡。阳极上发生的反应可能性有多种,最可能发生的水的析氧反应。

2H2O(l)O2(g) + 4H+ + 4e- (2)

把反应1和反应2进行归纳,总反应可以表述如下:

Cu2+(aq) + H2O(l)½O2 (g) + 2H+ + Cu(s) (3)

示意图:

电流效率主要由除了铜在阴极还原的反应之外的其它反应来决定。理想状态下,在阴极发生的反应是铜离子在阴极还原形成铜金属。如果这是唯一的一个阴极反应的话,电流只是用于沉积铜离子,此时电流效率为100%

当电解液中的铜浓度降低时,很难保证铜在阴极还原而不发生其它反应。在铜浓度较低时最容易发生的化学反应是氢气的产生,如下:

2H+(aq)+2e- → H2(g)

1.2旋流电解装置概述

旋流电解装置是集工艺装备、电气设备与控制系统于一体的综合系统。工艺过程是电解溶液通过溶液输送泵从贮槽送到按设计排列与布局的旋流电解槽内,溶液在装置体系内部进行循环,有价金属离子通过选择性电解的作用从电解溶液中分离出来并吸附至阴极板上。桶状产品通过专用产品采集装置进行采集,粉体产品通过专用粉体采集系统自动进行。桶状产品进一步通过后序配套的产品加工装置制成板体产品。与之配套的能够在高电流密度、高效率运作的智能电源分配装置系统和综合控制系统,采用冗余硬件系统和全数字软件式高精度触发调节控制器,双工热备用,抗谐波干扰、抗强磁场干扰,与总控PLC系统通讯共同完成电解电流的智能控制。结合自动控制系统专利技术,实现生产过程中对流量、液位、温度等的自主检测,确保规模化生产中准确性与可靠性操作。

1.3旋流电解技术的优势

a.应用领域广泛,可用于多个行业;
b.广泛的原料适应性,同一装置可处理多种金属,可选择性的对金属进行电解沉积;
c.灵活多样,可根据客户需求,针对性的进行工艺设计;
d.便携式、模块化组件,装配方便,模块化安装,占地小,空间利用率高;
e.金属回收、分享彻底,可进行ppm级的金属回收和分离;
f.很容易将您回收的溶液中的金属离子降到1000ppm以下,将您需要回收的有价金属制成板体或粉状产品(> 99.96%);
g.溶液闭路循环,有效的回收溶液里的酸,避免酸雾排放,安全环保;
h.较高的电流密度及电流效率;
i.流程简化,大大降低您的运营成本,降低您的技术风险;
j.与传统电解技术相比,使用旋流电解技术至少可以提前18个月到36个月收回成本期;改善产品纯度,提高盈利能力达到快速盈利,拥有更高资金回报率;

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