双极电化学反应器的构建及空间分离电沉积贵重金属的研究
发布时间：2021-06-08 23:14
从电子工业废料中回收贵重金属是为满足环境和资源需求的一项重要课题。本文采用双极电化学原理和流动电解技术相结合的方法,研制了一种新颖的双极电化学流动微反应器,旨在将混合金属离子分别沉积在单一电极的不同位置。通过在两个驱动电极上施加电压,在电解质溶液中产生一个电势梯度;双极电极板水平置于电解槽液中,在双极电极与电解液之间的界面上形成一个梯度电势差。采用微流注射泵以一定的流速在双极电极阴极板上游端注入混合离子溶液并流向下游端。通过调节驱动电压、混合液流速、阴极板长度、混合液组成和浓度等,可实现不同离子在双极电极阴极板不同位置发生电沉积分离,以达到回收废弃溶液中贵金属离子的目的。研究了电极表面电势梯度随驱动电压、背景溶液浓度、溶液厚度和连接软管长度的变化规律。FESEM-EDX分析表明,在0.125 mM AuCl4-和20mm Cu2+溶液中,可同时回收金铜合金（约含80%Au原子）和纯铜。在超电势沉积的金原子层上,铜原子易于发生欠电势沉积,这是导致金铜合金形成的原因。这项工作为从废弃电子材料中回收贵重金属提供了一种新的潜在途径。此外,对沉积的金铜合金微纳粒子可能具有的电催化性能进行了测试。...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１施加电压下的双极电极（ａ）及溶液内的电势梯度（ｂ）??Ｆｉｇ．?１．１?Ａ?ＢＰＥ?ｕｎｄｅｒ?ａｐｐｌｉｅｄ?ｖｏｌｔａｇｅ?（ａ）?ａｎｄ?ｐｏｔｅｎｔｉａｌ?ｇｒａｄｉｅｎｔ?ｉｎ?ｓｏｌｕｔｉｏｎ?（ｂ）??
由于ＢＰＥ是一个具有导电性能的整体，表面上各个部分的电势都相同即为??五ＢＰＥ［２】，在此种情况下，梯度电势差就在ＢＰＥ与电解质溶液两者之间的界面上形??成了（图１．１ｂ），这就是传统的三电极体系与ＢＰＥ的差异之处，使得ＢＰＥ同时具??有阳极和阴极的作用：相比于五ＢＰＥ，阳极处的电解质溶液电势相对较低，可引发??电化学氧化；而阴极处的电解质溶液电势相对较高，则可引发电化学还原，从而??电沉积所需物质；而在ＢＰＥ的阴、阳两极之间的分界处，其电势差理论上接近于??零，不能发生电化学反应。??界面电势差的大小随着ＢＰＥ的长度而变化，最高的超电势发生在两端。法拉??第过程总是先在ＢＰＥ的两端观察到，表明溶液和ＢＰＥ的界面电势差在电极的两??端最大。距离ＢＰＥ的中点越远处，电势差则越大，氧化与还原反应的电流也就越??大。而对于传统的三电极电池结构
通常根据双极电化学系统电解槽的构成，双极电化学体系可以据此分为两种，??一种将双极电极置于单一电解液，另一种将双极电极的两极分置于隔离的两个电??解槽中。如图１．２，当双极电化学体系只有单一电解槽时，双极电极完全放置于电??解质溶液中，在施加驱动电压后，电流不仅流过ＢＰＥ电极，同时还流过电解质溶??液。为保证ＢＰＥ上流过大电流时，所产生的欧姆降仍可忽略（即可保持ＢＰＥ为??一等电势体），需要选择导电性好、电阻低的材料来制作ＢＰＥ。??＾ｔｏｔ???１１???〇?ａｎｏｄｉｃ?ＢＰＥ?ｃ＾ｌｈｏｄｉｃ?ａ．??１：??－ｐ??Ｉ：??５?ＩＩＩ?＾??Ｒｅｄｌ?＼／＾〇Ｘ２?Ｓ??Ｉ?１?｜?Ｉ??ｃｅｌｌ?＾?Ｊ?Ｉ?ｆ?！?ｃｅｌｌ?２?⑦??０ｘ１?＾?Ｒｅｄ２??■ｍｍｍｍｍｍｍｍｍｍｍｍｍｍＭｍｗｍｍｍｍｗｍｈＪＩ?ｆｔＭＨＭＭＭｉａｉｉＭＭａＭａＭｉＨｗｎａＨＨＨａａｉＢａｉＭｎａａＪ??图１．３两极电解液隔离的双极电化学电解??Ｆｉｇ．?１．３?Ｂｉｐｏｌａｒ?ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｓｉｓ?ｉｎ?ｔｗｏ?ｓｅｐａｒａｔｅｄ?ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ?ｃｅｌｌｓ??图１．３中有两个相互隔离的电解槽，ＢＰＥ的阴极端和阳极端分别置于两个电??解槽中，两个电解槽中可以放置不同的电解质溶液。ＢＰＥ的中间连接部分也因此??而置于电解槽外。在施加驱动电压后，由于两极的电解液被分开而不能互通电流，??电流只会经过ＢＰＥ体内，此时电流效率相比于单一电解槽的双极电化学系统要高；??并且双极电极上的还原反应以及氧化反应会分别发生在两个不同的电解槽中
【参考文献】：
期刊论文
[1]平行流电解新技术理论研究及应用[J]. 周松林,宁万涛,梁源,高俊江. 有色金属(冶炼部分). 2018(02)
[2]电子废弃物中贵金属提取技术的探讨[J]. 徐霞,赵英. 世界有色金属. 2017(05)
[3]双极性电化学的概述及研究进展[J]. 王蕾,温利权,刘红云. 化学教育. 2017(04)
[4]电子废弃物中贵金属回收技术进展[J]. 田庆华,李宇,邓多,郭学益. 贵金属. 2015(01)
[5]贵金属多元合金废料的综合回收[J]. 吴贤,吴永谦,王靖坤. 有色金属(冶炼部分). 2014(12)
[6]电子废弃物中贵金属回收技术浅析[J]. 谢卓森,陈锦嫦. 科技创新导报. 2014(35)
[7]从电子废弃物中回收贵金属的方法概述[J]. 殷保稳,秦士跃,张亦飞,张懿. 现代化工. 2014(06)
[8]恒电位电解流动注射化学发光分析法测定钢铁中微量钼[J]. 杨玲娟,谢天柱,雷新有. 冶金分析. 2011(11)
[9]开放式旋转电极流动注射溶出分析薄层电解池测矿石中铅[J]. 张舵. 科技信息. 2011(28)
[10]贵金属回收技术综述[J]. 张凤霞,张志刚,燕菲. 节能与环保. 2010(10)
硕士论文
[1]半流动薄层电解池—吸附伏安法的研究及其在鱼肉氯霉素残留快速检测中的应用[D]. 翁玉华.厦门大学 2005
本文编号：3219407
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１施加电压下的双极电极（ａ）及溶液内的电势梯度（ｂ）??Ｆｉｇ．?１．１?Ａ?ＢＰＥ?ｕｎｄｅｒ?ａｐｐｌｉｅｄ?ｖｏｌｔａｇｅ?（ａ）?ａｎｄ?ｐｏｔｅｎｔｉａｌ?ｇｒａｄｉｅｎｔ?ｉｎ?ｓｏｌｕｔｉｏｎ?（ｂ）??
由于ＢＰＥ是一个具有导电性能的整体，表面上各个部分的电势都相同即为??五ＢＰＥ［２】，在此种情况下，梯度电势差就在ＢＰＥ与电解质溶液两者之间的界面上形??成了（图１．１ｂ），这就是传统的三电极体系与ＢＰＥ的差异之处，使得ＢＰＥ同时具??有阳极和阴极的作用：相比于五ＢＰＥ，阳极处的电解质溶液电势相对较低，可引发??电化学氧化；而阴极处的电解质溶液电势相对较高，则可引发电化学还原，从而??电沉积所需物质；而在ＢＰＥ的阴、阳两极之间的分界处，其电势差理论上接近于??零，不能发生电化学反应。??界面电势差的大小随着ＢＰＥ的长度而变化，最高的超电势发生在两端。法拉??第过程总是先在ＢＰＥ的两端观察到，表明溶液和ＢＰＥ的界面电势差在电极的两??端最大。距离ＢＰＥ的中点越远处，电势差则越大，氧化与还原反应的电流也就越??大。而对于传统的三电极电池结构
通常根据双极电化学系统电解槽的构成，双极电化学体系可以据此分为两种，??一种将双极电极置于单一电解液，另一种将双极电极的两极分置于隔离的两个电??解槽中。如图１．２，当双极电化学体系只有单一电解槽时，双极电极完全放置于电??解质溶液中，在施加驱动电压后，电流不仅流过ＢＰＥ电极，同时还流过电解质溶??液。为保证ＢＰＥ上流过大电流时，所产生的欧姆降仍可忽略（即可保持ＢＰＥ为??一等电势体），需要选择导电性好、电阻低的材料来制作ＢＰＥ。??＾ｔｏｔ???１１???〇?ａｎｏｄｉｃ?ＢＰＥ?ｃ＾ｌｈｏｄｉｃ?ａ．??１：??－ｐ??Ｉ：??５?ＩＩＩ?＾??Ｒｅｄｌ?＼／＾〇Ｘ２?Ｓ??Ｉ?１?｜?Ｉ??ｃｅｌｌ?＾?Ｊ?Ｉ?ｆ?！?ｃｅｌｌ?２?⑦??０ｘ１?＾?Ｒｅｄ２??■ｍｍｍｍｍｍｍｍｍｍｍｍｍｍＭｍｗｍｍｍｍｗｍｈＪＩ?ｆｔＭＨＭＭＭｉａｉｉＭＭａＭａＭｉＨｗｎａＨＨＨａａｉＢａｉＭｎａａＪ??图１．３两极电解液隔离的双极电化学电解??Ｆｉｇ．?１．３?Ｂｉｐｏｌａｒ?ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｓｉｓ?ｉｎ?ｔｗｏ?ｓｅｐａｒａｔｅｄ?ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ?ｃｅｌｌｓ??图１．３中有两个相互隔离的电解槽，ＢＰＥ的阴极端和阳极端分别置于两个电??解槽中，两个电解槽中可以放置不同的电解质溶液。ＢＰＥ的中间连接部分也因此??而置于电解槽外。在施加驱动电压后，由于两极的电解液被分开而不能互通电流，??电流只会经过ＢＰＥ体内，此时电流效率相比于单一电解槽的双极电化学系统要高；??并且双极电极上的还原反应以及氧化反应会分别发生在两个不同的电解槽中
【参考文献】：
期刊论文
[1]平行流电解新技术理论研究及应用[J]. 周松林,宁万涛,梁源,高俊江. 有色金属(冶炼部分). 2018(02)
[2]电子废弃物中贵金属提取技术的探讨[J]. 徐霞,赵英. 世界有色金属. 2017(05)
[3]双极性电化学的概述及研究进展[J]. 王蕾,温利权,刘红云. 化学教育. 2017(04)
[4]电子废弃物中贵金属回收技术进展[J]. 田庆华,李宇,邓多,郭学益. 贵金属. 2015(01)
[5]贵金属多元合金废料的综合回收[J]. 吴贤,吴永谦,王靖坤. 有色金属(冶炼部分). 2014(12)
[6]电子废弃物中贵金属回收技术浅析[J]. 谢卓森,陈锦嫦. 科技创新导报. 2014(35)
[7]从电子废弃物中回收贵金属的方法概述[J]. 殷保稳,秦士跃,张亦飞,张懿. 现代化工. 2014(06)
[8]恒电位电解流动注射化学发光分析法测定钢铁中微量钼[J]. 杨玲娟,谢天柱,雷新有. 冶金分析. 2011(11)
[9]开放式旋转电极流动注射溶出分析薄层电解池测矿石中铅[J]. 张舵. 科技信息. 2011(28)
[10]贵金属回收技术综述[J]. 张凤霞,张志刚,燕菲. 节能与环保. 2010(10)
硕士论文
[1]半流动薄层电解池—吸附伏安法的研究及其在鱼肉氯霉素残留快速检测中的应用[D]. 翁玉华.厦门大学 2005
本文编号：3219407
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/yjlw/3219407.html
