基于隔膜的铅电沉积及其机理研究

发布时间：2023-12-26 19:54

　　铅作为一种工业与生活中常见的金属元素,在地壳中的储量较为丰富。我国铅矿产出一直位居世界前列,但铅资源回收率只能达到约30%,长期来看铅资源的可持续利用存在挑战。铅酸蓄电池行业作为铅资源消费的主力,是我国铅资源回收最重要的领域,火法回收铅酸蓄电池技术成熟但回收渠道尚不健全,大量废弃铅酸蓄电池流入非正规回收渠道造成资源与环境问题;湿法回收的设备要求低且具有灵活的优势,但是由于电解环节能耗、铅回收率、废液处理等环节存在技术缺陷一直未能得到广泛应用。本研究以甲基磺酸铅为电解液并在电解装置中引入离子交换膜,探究与优化电解操作参数,旨在改进现有湿法铅回收铅的电解工艺,使其灵活的优势得以发挥,帮助打破铅回收面临的困境,推进铅资源绿色可持续发展。研究主要围绕以下几点开展:(1)铅的湿法回收中电解精炼装置的开发与测试,本研究在传统的电解精炼铅装置中引入阴离子交换膜,既能避免铅在阳极的损耗又能在阳极室回收酸液,提高铅回收率并实现资源回用;(2)以隔膜电解精炼装置为基础,探究甲基磺酸铅浓度、电流密度与添加剂用量对于电沉积铅质量的影响总结最佳的实验操作条件;(3)结合铅晶体生长理论对实验现象作出分析与解释,从...

【文章页数】：113 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
文中出现字符的指代意义
1 绪论
    1.1 课题研究背景
        1.1.1 铅资源与铅酸蓄电池
        1.1.2 铅酸蓄电池回收技术现状
        1.1.3 我国铅回收面临的窘境
        1.1.4 湿法回收铅的优势以及不足
    1.2 课题目的与意义
        1.2.1 研究目的与意义
        1.2.2 本文研究内容与创新点
2 实验原料与分析方法
    2.1 实验原料
    2.2 主要仪器设备与材料
    2.3 主要实验方法
        2.3.1 铅的电沉积电化学分析方法
        2.3.2 装置中的电沉积实验方法
        2.3.3 电沉积铅的分析方法
3 装置构建与电化学分析
    3.1 基于隔膜的电解装置构建
        3.1.1 材料选择与电解槽制作
            3.1.1.1 电解槽的加工制作
            3.1.1.2 阴离子交换膜的选择
            3.1.1.3 添加剂的选择
            3.1.1.4 阳极板的制作
    3.2 铅电沉积的电化学分析
        3.2.1 甲基磺酸体系中铅的循环伏安分析
            3.2.1.1 不同甲基磺酸铅浓度下的循环伏安分析
            3.2.1.2 不同添加剂用量下的循环伏安分析
    3.3 本章小结
4 基于隔膜的铅电沉积装置的运行测试
    4.1 实验设计与操作
        4.1.1 实验设计
        4.1.2 实验操作
            4.1.2.1 电解液的配制
            4.1.2.2 阴阳电极的处理
            4.1.2.3 阴离子交换膜的处理
            4.1.2.4 实验结果的测定
            4.1.2.5 电沉积实验的操作
    4.2 三种实验因素对电沉积的影响
        4.2.1 电沉积槽压与沉积形貌分析
            4.2.1.1 甲基磺酸铅浓度对槽压与沉积形貌的影响
            4.2.1.2 乙酸丁酯用量对槽压与沉积相貌的影响
            4.2.1.3 电流密度对槽压与沉积相貌的影响
            4.2.1.4 小结
        4.2.2 能耗与电流效率分析
            4.2.2.1 电沉积质量比能耗的计算
            4.2.2.2 电流效率的计算
            4.2.2.3 小结
    4.3 本章总结
5 铅电沉积不同形貌成因的机理分析
    5.1 铅的电沉积特性
    5.2 铅电沉积的成核与晶体生长
    5.3 铅晶体的生长形貌
        5.3.1 晶胞、晶格、晶向与晶面
        5.3.2 本实验中出现不同晶型的成因
    5.4 本章总结
6 结论与建议
    6.1 结论
    6.2 建议
致谢
参考文献
附录 攻读硕士期间发表的学术论文及成果



本文编号：3875456