[发明专利]一种旋流电解方法及其装置

说明书

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，提供一种旋流电解方法及其装置，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

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：

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：

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

本发明的一种旋流电解方法及其装置，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；