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CN101886271B - 一种用于旋流电解方法的装置 - Google Patents

一种用于旋流电解方法的装置 Download PDF

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CN101886271B CN2009101367820A CN200910136782A CN101886271B CN 101886271 B CN101886271 B CN 101886271B CN 2009101367820 A CN2009101367820 A CN 2009101367820A CN 200910136782 A CN200910136782 A CN 200910136782A CN 101886271 B CN101886271 B CN 101886271B
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ZHEJIANG KEFEI TECHNOLOGY Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种用于旋流电解方法的装置，是利用溶液旋流工作方式，对有价金属进行选择性电解(电积)的新技术，特别适合于冶金行业对低浓度，成份复杂溶液的选择性电解(电积)分离和提纯，以及将废水中重金属离子的进行剥离。本技术可有效改善传统平板(框)式电解技术(装置)在电解过程中电解电流密度小、电流分布不均匀、溶液除杂难度大、工艺流程长、生产成本高、总体效率低等存在的问题，提供一种在复杂溶液成份下，高效、可靠、工艺流程简单、操作简便、成本低廉的电解技术方案(装置)。

Description

一种用于旋流电解方法的装置
技术领域
本发明涉及一种电解方法及其装置，具体地说是一种使溶液旋转流动的旋流电解方法及其装置。
背景技术
旋流电解技术(装置)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，其关键是通过高速旋转液流，消除了对电解的不利因素，避免了传统电解(电积)方式在电解过程中受多种因素(离子浓度、离子基本电位、阴阳极电位、浓差极化、pH值、超电位等)影响的不利情况，可以通过简单的技术条件生产出高质量的金属产品，同时本技术(装置)可完成传统电解技术(装置)不能完成的宽浓度范围(从零点零几克/升到几百克/升)、高电流密度(400A/m2以上)情况下的金属电解，并生产出不同的金属产品(板材或粉体)。可有效解决传统平板(框)式电解技术(装置)在电解过程中电解电流密度小、电流分布不均匀、溶液除杂难度大、工艺流程长、生产成本高、总体效率低等的问题。
国内目前没有使用相同或类似电解方式的相关技术方案及电解装置。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的所要解决的技术问题是针对现有技术的缺陷，提供一种用于旋流电解方法的装置，有效改善传统平板(框)式电解技术(装置)在电解过程中电解电流密度小、电流分布不均匀、溶液除杂难度大、工艺流程长、生产成本高、总体效率低等存在的问题。
(二)技术方案
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种旋流电解方法，在电解过程中旋流槽体容器中的溶液旋转流动呈螺旋状。可以对有价金属进行选择性电解(电积)，特别适合于冶金行业对低浓度，成份复杂溶液的选择性电解(电积)分离和提纯，以及将废水中重金属离子的进行剥离。
一种用于旋流电解方法的装置，其结构包括阴极、涂层阳极、上部连接器、下部连接器、上端盖、下端盖、电解旋流槽体；所述置于电解旋流槽体内的涂层阳极、阴极分别位于其中心和内壁；所述涂层阳极通过上下方的阳极定位杆连接上下端盖；所述上下端盖通过上下连接器置于电解旋流槽体上下两端；所述上下连接器分别开设有出进口。另外此装置的配套装置由溶液循环泵、阴极液储槽、阳极液储槽、硅整流直流电源、变频控制器、可编程控制器等组成。整套电解装置采用便携式、模块化组件，装配方便，模组化安装。
所述电解旋流槽体由不锈钢或不锈钛制成。所述上下端盖和上下连接器之间采用密封固定。电解装置采用全密封设计，可以捕捉所有气体，彻底消除在工作场所的酸雾释放，并对其进行收集和无害化处理或再利用。
阴极、涂层阳极均采用圆柱形结构，溶液通过装置下部连接器以切线旋转方式流入，最后通过上部连接器以同样方式流出，在电解旋流槽体内溶液以螺旋上升的方式穿越阴、阳之间的内腔和电力线。金属离子在阴极析出，生产出产品。
旋流电解技术的原理：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。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，其关键是通过高速溶液流动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。
(三)有益效果
本发明的一种用于旋流电解方法的装置，和现有技术相比，具有以下有益效果：
1)应用领域广泛，可用于冶金、废弃回收、环保等多个行业；
2)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；
3)灵性多样，可根据生产需求，针对性的进行工艺设计；
4)便携式、模块化组件，装配方便，模组化安装，占地小，空间利用率高；
5)金属回收、分离彻底，可进行ppm级的金属回收和分离；
6)很容易将回收的溶液中的金属离子浓度降到3000ppm以下，并将需要回收的有价金属制成板体或粉状产品(＞99.96％)；
7)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；
8)较高的电流密度及电流效率；
9)流程简化，大大降低运营成本，降低技术风险；
10)与传统电解技术相比，使用旋流式电解技术至少可以提前18到36个月收回成本。
附图说明
附图为本发明的一种旋流电解方法的装置的结构示意图。
图中：1.上端盖、2.阳极定位杆、3.上部连接器、4.电解旋流槽体、5.涂层阳极、6.阴极、7.下部连接器、8.密封组件、9.电气连接组件、10.下端盖。
具体实施方式
接下来参照说明书附图对本发明的一种用于旋流电解方法的装置作以下详细地说明。
本发明的一种旋流电解方法，在电解过程中旋流槽体容器中的溶液旋转流动呈螺旋状。可以对有价金属进行选择性电解(电积)，特别适合于冶金行业对低浓度，成份复杂溶液的选择性电解(电积)分离和提纯，以及将废水中重金属离子的进行剥离。
一种用于旋流电解方法的装置，其结构包括阴极6、涂层阳极5、上部连接器3、下部连接器7、上端盖1、下端盖10、电解旋流槽体4；所述置于电解旋流槽体内的涂层阳极、阴极分别位于其中心和内壁；所述涂层阳极通过上下方的阳极定位杆2连接上下端盖；所述上下端盖通过上下连接器置于电解旋流槽体上下两端；所述上下连接器分别开设有出进口。另外此装置的配套装置由溶液循环泵、阴极液储槽、阳极液储槽、硅整流直流电源、变频控制器、可编程控制器等组成。整套电解装置采用便携式、模块化组件，装配方便，模组化安装。
所述电解旋流槽体由不锈钢或不锈钛制成。所述上下端盖和上下连接器之间采用密封固定。电解装置采用全密封设计，可以捕捉所有气体，彻底消除在工作场所的酸雾释放，并对其进行收集和无害化处理或再利用。
阴极、涂层阳极均采用圆柱形结构，溶液通过装置下部连接器以切线旋转方式流入，最后通过上部连接器以同样方式流出，在电解旋流槽体内溶液以螺旋上升的方式穿越阴、阳之间的内腔和电力线。金属离子在阴极析出，生产出产品。
每个旋流电解装置用不锈钢(钛)作为阴极筒体，用富有弹性的不锈钢板(钛板)作为阴极始极片，放置在筒体内并紧贴在内壁，阴极导电面积为0.5m2(1m2)，根据溶液中金属离子浓度的不同，最终控制阴极析出产品，阴极可以析出金属板材或金属粉末，阳极采用钛涂层阳极。
主要部件：
上、下端盖1、10：材质为ABS塑料，由ABS塑料模压并机加工成形。
上、下部接连器3、7：材质为ABS塑料，由ABS塑料模压并机加工成形。
此部分有溶液的进出口，并与相应的进出管道相连接。同时在顶部端头部分配备了气体排出口。
阴极6：电解装置的阴极，为电解装置的主要部分，由不锈钢薄板或钛板剪裁而成。
涂层阳极5：是该装置核心部件，直径为10mm～80mm，材质为钛材涂惰性金属。
阳极定位杆2：用于阳极的安装和定位，材质为钛材。
电解旋流槽体4：电解装置的主要部件，采用直径50mm～200mm的不锈钢管或钛管加工成形。
其它：阴、阳极电气连接器9，用于电气回路的连接；密封组件8，用于各个部件之间的密封。
旋流电解装置的作业过程：溶液在输液泵的作用下从槽底进入旋流槽，在槽体内高速流动，阴极析出金属沉积物，由于采用惰性阳极，因此在阳极上析出气体，该气体通过槽顶的排气装置随时排除并集中进行后序处理，对操作环境完全没有污染。旋流槽装置工作以若干个槽体为一个模块，单个旋流槽相当于传统电解槽的一对阴阳极。阴极产物定期(一般情况，阴极在达到25到30公斤的重量时需要进行采集)从顶部取出(粉末从底部)，重新放入阳极(始极片)后继续电解。
以上所述实施例，只是本发明较优选的具体的实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种用于旋流电解方法的装置，其特征在于：其结构包括阴极、涂层阳极、上部连接器、下部连接器、上端盖、下端盖、电解旋流槽体；所述置于电解旋流槽体内的涂层阳极、阴极分别位于其中心和内壁；所述涂层阳极通过上下方的阳极定位杆连接上下端盖；所述上下端盖通过上下连接器置于电解旋流槽体上下两端；所述上下连接器分别开设有出进口。
2.根据权利要求1所述的一种用于旋流电解方法的装置，其特征在于：所述电解旋流槽体由不锈钢或不锈钛制成。
3.根据权利要求1所述的一种用于旋流电解方法的装置，其特征在于：所述上下端盖和上下连接器之间采用密封固定。
4.根据权利要求1所述的一种用于旋流电解方法的装置，其特征在于：阴极、涂层阳极均采用圆柱形结构，溶液通过装置下部连接器以切线旋转方式流入，最后通过上部连接器以同样方式流出，在电解旋流槽体内溶液以螺旋上升的方式穿越阴、阳之间的内腔和电力线。
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