离子膜电解制备金属铬粉及阳极电溶高碳铬铁的研究

摘要

通过离子膜电解槽，阳极电溶高碳铬铁同时在阴极电沉积铬粉。分别对阴极沉积铬粉、阳极电溶高碳铬铁以及同时电解条件进行了优化。
　　阴极沉积铬粉研究表明，无水乙酸钠和尿素作为组合配位剂效果最佳。通过预电解工艺能提高三价铬电沉积体系的稳定性，提高电流效率。离子膜电解槽电沉积铬粉槽压明显小于传统工艺，节约了能耗。pH在一定的范围内保持稳定是提高电流效率的前提，温度升高有利于降低槽压。在三价铬电沉积铬粉体系中添加阻氢剂能明显提高电流效率。阴极优化后工艺条件为：Cr3+浓度25g/L，无水乙酸钠浓度30g/L，尿素浓度10g/L，硼酸浓度60g/L。最佳预处理工艺为预电解9min。初始pH为1.5，电流密度500A/m2，阻氢剂浓度20mg/L，温度23℃。
　　阳极电溶高碳铬铁实验表明，大电流密度以及较高的温度能增加高碳铬铁中铬离子以及铁离子的溶出速率。在高浓度氯离子存在情况下阳极电流效率明显提高，在长时间电解实验中阳极未发生钝化现象。阳极优化后工艺条件为：盐酸浓度2mol/L，电流密度800A/m2，温度53℃，氯化钠浓度2mol/L。
　　离子膜电解槽阳极电溶高碳铬铁同时阴极沉积铬粉的实验表明，阴极因素主要影响阴极电流效率以及阴极能耗。阳极因素对阳极铬离子、铁离子电流效率影响显著。阴极电位主要受温度和阴极电流密度影响，阳极电位主要受温度和氯化钠浓度影响。槽压主要受氯化钠浓度和阴极电流密度共同影响。优化后的工艺条件为：Cr3+浓度为25g/L，无水乙酸钠浓为30g/L，尿素浓度为10g/L，硼酸浓度60g/L。阻氢剂浓度为20mg/L，氯化钠浓度2mol/L，盐酸浓度2mol/L。阴极电流密度500A/m2，阳极电流密度800A/m2，初始pH为1.5，温度为53℃。

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第1章 绪 论

1.1 电化学还原制备金属铬粉

1.2 高碳铬铁

1.3 可溶性阳极在工业生产中应用

1.4 电解反应的动力学研究

1.5 研究的目的与意义

1.6 研究内容

第2章 试验材料及测试方法

2.1 试验药品及仪器设备

2.2 试验方法

2.3 分析及测试方法

第3章 离子膜阴极沉积铬粉的工艺研究

3.1 阴极配位剂的研究

3.2 阴极预处理工艺的研究

3.3 阴极沉积铬粉的工艺研究

3.4 阴极反应机理探讨

3.5 本章小结

第4章 阳极电溶以及同时电解的研究

4.1 阳极电溶高碳铬铁工艺研究

4.2 电沉积铬粉同时电溶高碳铬铁的研究

4.3 本章小节

第5章 离子膜电沉积铬粉的经济分析

5.1 铬铁矿以及高碳铬铁的市场分析

5.2 同时电解法生产铬粉的成本核算

5.3 同时电解法生产铬粉的经济效益

5.4 本章小节

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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