高纯钠制备电解装置的开发
发布时间：2021-08-28 13:52
金属钠是一种基本原料,应用于许多工业领域。目前金属钠主要由食盐熔融电解装置、烧碱熔融电解装置、电解钠汞齐装置等制备而出,但制备出的金属钠的杂质较多,需要进行第二次提纯。Na-β-Al2O3是一种新型固体电解质材料,具有在电场作用下,钠离子可以在其中自由地迁移,其他离子则不能或较难通过的特点。利用Na-β-Al2O3这个特点,设计出一个集制备和提纯为一体的制备金属钠的装置,结构简单,电流效率大,所制得的金属钠的纯度可达99.99%。本文主要研究内容如下:Na-β-A12O3管为隔膜为电解装置的核心部件,采用半封闭结构,阴极室采用密封结构,阳极室采用开放结构。根据已有隔膜管的尺寸和电流密度展开计算,设计,确定电解装置的各个系统,包括反应装置、加热系统、控制系统、储钠装置、保护气系统和测试平台,本文共研究了3套装置。1.装置1以Na-β-A12O3陶瓷隔膜管内部为阴极室,顶端采用陶瓷管和铝环焊接技术,以替换体和铝环螺纹密封达到密封结构,替换体充当阴极,阳极室为U型结构,U形管另一端为加料口;产生金属钠从替换体上端流出,经过出钠管进入储钠器,整个反应装置和储钠装置中通入氮气进行保护。2.装置2...
【文章来源】：上海应用技术大学上海市
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１３６１??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｍｏｌｔｅｎ?ｓａｌｔ?ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｓｉｓ?ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃ?ｄｅｖｉｃｅ＾３６＾??
１．２．３电解钠汞齐法??电解钠汞齐法于１９７１年由日本Ｔｅｋｋｏｓｈａ公司首先掌握并应用于工业化生产。钠汞??齐制备装置［４２］如图１．２：?ｐ－Ａｌ２０３陶瓷管１与玻璃管２加热封接，一根钼丝３作为汞或钠??汞齐的引出电极，从Ｐ－Ａ１２０３管内引出并熔封在玻璃管壁上。把蒸馏后的汞从玻璃管的??侧端口部４加入后，随后抽至真空度达１０４ｍｍＨｇ?（１ｍｍ?Ｈｇ?＝１３３．３２?Ｐａ）时进行溶封，??密封使萊／钠介八１２０３电极处于真空中。将此电极置于不锈钢容器５内的熔融钠中，构成??钠／汞电池。电解时，阳极为钠汞齐，阴极为多孔的铁片，惰性气体氨或氩从容器盖板６??上的导管７导入。??．??图１．２钠汞齐的电化学制备装置１４２丨??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｈｅ?ｄｅｖｉｃｅ?ｏｆ?ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ?ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｓｏｄｉｕｍ?ａｍａｌｇａｍ１４２１??ｌ．Ｎａ－ｐ－Ａｌ２０３管２．ＤＭ－５０８玻璃３．钥丝４．加汞口?５．不锈钢容器６．盖板７．通气口??８．汞９．钠１０．铜棒１１．封接瓶颈１２．电炉??生成金属钠从阴极上端的孔漂浮上来。钠汞齐法电解时需用到汞，汞蒸气有毒，会??污染环境并人类的健康，此方法已被淘汰。??１．２．４?Ｎａ－ｐ－Ａｌ２０３隔膜电解法??Ｎａ－Ｐ－Ａｌ２０３是一种特别的陶瓷材料，它是一种固体电解质［４３，４４］，最开始被１９６６年??美国福特汽车公司用作钠硫蓄电池的隔膜［４５］。具有可以允许钠离子在其中迁移
在一种从碱金属汞齐中电解生产碱金属的方法中，用碱金属汞齐作阳极，用??Ｎａ－Ｐ－Ａｌ２〇３的固体电解质和液体碱金属作阴极，用作阳极的碱金属采齐保持着运动。如??图１．５所示，Ｎａ－ｐ－Ａｌ２０３固体电解质管，在开口端装有一个ａ－Ａｌ２０３环，用玻璃材料连??接法装配成不泄漏氦的状态，使Ｎａ－Ｐ－Ａｌ２０３管的开口端安装在一个圆柱形不锈钢容器内??并进行密封。密封起见，在ａ－Ａｌ２０３环的上端和下端分别有外壳法兰和顶盖法兰，并用??三个夹紧螺栓夹住形成平直封口。阳极引线固结在不锈钢容器上。在容器顶部和底部的??侧面分别焊接管段，上端作为汞齐的入口，下端作为汞齐的出口。不锈钢管阴极从顶盖??法兰伸入Ｎａ－（３－Ａｌ２〇３管的孔中，该不锈钢管可作为液体钠的流出口。该装置被用电加热??带缠绕并包有隔热材料。所生成的液体钠在反应压力下被通过加过热的输出管，输出到??一个被氩封住的容器中，该容器内部部分充分地注有石蜡油，液体钠在石蜡油内固化成??小球状［４８］。??孕，１２?，１３??ｊ??．．．．．办扣??Ｌ＾二：一＿＿！??／??１０??图１．５从碱金属汞
【参考文献】：
期刊论文
[1]金属钠的制备研究[J]. 江瑜,袁小武,胡蕴成. 东方电气评论. 2013(01)
[2]钠冷快堆标准现状及其体系预研工作的初步设想[J]. 严陈昌. 核标准计量与质量. 2012(01)
[3]金属钠的应用及生产工艺[J]. 张莉,王树轩. 青海大学学报(自然科学版). 2006(04)
[4]金属钠市场分析[J]. 师晓光. 无机盐工业. 2006(06)
[5]兰太打造世界金属钠基地[J]. 闫鹏飞. 中国科技财富. 2006(03)
[6]直接溶样-火焰原子发射光谱法测定金属钠中的杂质钾[J]. 谢淳,文希孟,贾云腾,孙世平. 光谱学与光谱分析. 2001(03)
[7]金属钠生产消费及开发前景[J]. 王玉芝,冯友健. 化工时刊. 1995(04)
[8]真空抽取法测定金属钠中氢[J]. 祁林坤,万钢,文希孟,孙世平,贾云腾. 中国核科技报告. 1993(00)
[9]高纯钠汞齐的电化学制备方法[J]. 孙成文,曹咏絮. 化学试剂. 1991(05)
[10]关于β-Al2O3固体电解质中钠沉积现象的研究[J]. 陈宗璋,杨进全,王昌贵,文国安,刘正坤,郭裕兴. 硅酸盐学报. 1983(04)
本文编号：3368635
【文章来源】：上海应用技术大学上海市
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１３６１??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｍｏｌｔｅｎ?ｓａｌｔ?ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｓｉｓ?ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃ?ｄｅｖｉｃｅ＾３６＾??
１．２．３电解钠汞齐法??电解钠汞齐法于１９７１年由日本Ｔｅｋｋｏｓｈａ公司首先掌握并应用于工业化生产。钠汞??齐制备装置［４２］如图１．２：?ｐ－Ａｌ２０３陶瓷管１与玻璃管２加热封接，一根钼丝３作为汞或钠??汞齐的引出电极，从Ｐ－Ａ１２０３管内引出并熔封在玻璃管壁上。把蒸馏后的汞从玻璃管的??侧端口部４加入后，随后抽至真空度达１０４ｍｍＨｇ?（１ｍｍ?Ｈｇ?＝１３３．３２?Ｐａ）时进行溶封，??密封使萊／钠介八１２０３电极处于真空中。将此电极置于不锈钢容器５内的熔融钠中，构成??钠／汞电池。电解时，阳极为钠汞齐，阴极为多孔的铁片，惰性气体氨或氩从容器盖板６??上的导管７导入。??．??图１．２钠汞齐的电化学制备装置１４２丨??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｈｅ?ｄｅｖｉｃｅ?ｏｆ?ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ?ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｓｏｄｉｕｍ?ａｍａｌｇａｍ１４２１??ｌ．Ｎａ－ｐ－Ａｌ２０３管２．ＤＭ－５０８玻璃３．钥丝４．加汞口?５．不锈钢容器６．盖板７．通气口??８．汞９．钠１０．铜棒１１．封接瓶颈１２．电炉??生成金属钠从阴极上端的孔漂浮上来。钠汞齐法电解时需用到汞，汞蒸气有毒，会??污染环境并人类的健康，此方法已被淘汰。??１．２．４?Ｎａ－ｐ－Ａｌ２０３隔膜电解法??Ｎａ－Ｐ－Ａｌ２０３是一种特别的陶瓷材料，它是一种固体电解质［４３，４４］，最开始被１９６６年??美国福特汽车公司用作钠硫蓄电池的隔膜［４５］。具有可以允许钠离子在其中迁移
在一种从碱金属汞齐中电解生产碱金属的方法中，用碱金属汞齐作阳极，用??Ｎａ－Ｐ－Ａｌ２〇３的固体电解质和液体碱金属作阴极，用作阳极的碱金属采齐保持着运动。如??图１．５所示，Ｎａ－ｐ－Ａｌ２０３固体电解质管，在开口端装有一个ａ－Ａｌ２０３环，用玻璃材料连??接法装配成不泄漏氦的状态，使Ｎａ－Ｐ－Ａｌ２０３管的开口端安装在一个圆柱形不锈钢容器内??并进行密封。密封起见，在ａ－Ａｌ２０３环的上端和下端分别有外壳法兰和顶盖法兰，并用??三个夹紧螺栓夹住形成平直封口。阳极引线固结在不锈钢容器上。在容器顶部和底部的??侧面分别焊接管段，上端作为汞齐的入口，下端作为汞齐的出口。不锈钢管阴极从顶盖??法兰伸入Ｎａ－（３－Ａｌ２〇３管的孔中，该不锈钢管可作为液体钠的流出口。该装置被用电加热??带缠绕并包有隔热材料。所生成的液体钠在反应压力下被通过加过热的输出管，输出到??一个被氩封住的容器中，该容器内部部分充分地注有石蜡油，液体钠在石蜡油内固化成??小球状［４８］。??孕，１２?，１３??ｊ??．．．．．办扣??Ｌ＾二：一＿＿！??／??１０??图１．５从碱金属汞
【参考文献】：
期刊论文
[1]金属钠的制备研究[J]. 江瑜,袁小武,胡蕴成. 东方电气评论. 2013(01)
[2]钠冷快堆标准现状及其体系预研工作的初步设想[J]. 严陈昌. 核标准计量与质量. 2012(01)
[3]金属钠的应用及生产工艺[J]. 张莉,王树轩. 青海大学学报(自然科学版). 2006(04)
[4]金属钠市场分析[J]. 师晓光. 无机盐工业. 2006(06)
[5]兰太打造世界金属钠基地[J]. 闫鹏飞. 中国科技财富. 2006(03)
[6]直接溶样-火焰原子发射光谱法测定金属钠中的杂质钾[J]. 谢淳,文希孟,贾云腾,孙世平. 光谱学与光谱分析. 2001(03)
[7]金属钠生产消费及开发前景[J]. 王玉芝,冯友健. 化工时刊. 1995(04)
[8]真空抽取法测定金属钠中氢[J]. 祁林坤,万钢,文希孟,孙世平,贾云腾. 中国核科技报告. 1993(00)
[9]高纯钠汞齐的电化学制备方法[J]. 孙成文,曹咏絮. 化学试剂. 1991(05)
[10]关于β-Al2O3固体电解质中钠沉积现象的研究[J]. 陈宗璋,杨进全,王昌贵,文国安,刘正坤,郭裕兴. 硅酸盐学报. 1983(04)
本文编号：3368635
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