膜法电解硫酸镍溶液的实验研究

摘要

随着社会的发展,镍的应用越来越广泛,我国钴、镍、铜等有色金属精炼的企业队伍非常庞大,在生产过程仍然采用传统的电积工艺,即采用高浓高纯的金属电解液,以电化学阴极还原的方式,使电解液中的金属离子在阴极上被还原,从而得到高纯度的金属。目前这种传统的生产镍的工艺过程中会产生大量的含镍废水,而且镍是一种重金属离子,具有毒性和难降解性,如果不经处理排入水体会对环境造成严重污染。而且对镍也是一种资源的浪费。由于镍的需求量不断在增加,同时镍价比较高,因此无论是电积精炼金属镍,还是对镍废水进行回收处理,在保护环境的同时能为企业带来一定的经济效益。　　本实验中所使用的实验装置为实验室自制,主要使用材料是无机玻璃板、硅胶垫和螺丝。电解装置形状为矩形,工艺尺寸为:B×L×H=120mm×150mm×100mm。　　论文中首先进行实验原理分析及方案的确定,得出采用单阴膜在理论上效果更好。实验第一部分即验证验证单阴膜与单阳膜的基本工艺优势。实验第二部分是镍的电积实验。对硫酸镍电积液进行电解,实验中采用单阴膜电解法,使用控制变量法分别就电积液浓度,膜材料的类型,电流强度,电极材料等重要影响因素进行实验分析,确定最佳的工艺参数。本实验中,阳极材料采用石墨,铱钽和碳毡,阴极采用不锈钢板。阳极室采用0.1％稀硫酸溶液,阴极室采用较高浓度的硫酸镍溶液,膜电解过程中,通过对膜电解影响因素的分析,合理选择因素进行正交试验,最终确定了膜电解的最优工艺参数为:对于膜电解高浓度硫酸镍溶液,温度为20℃、电解电流1500mA、电压8.0V、电解时间17h,此工况下能得到最优去除率53%,平均电流效率为70%。同时能在阴极板得一层银白色的优质金属镍板。　　其次,论文对整个实验部分进行初步的经济效益分析。单膜双室法电积硫酸盐工艺不仅可以回收硫酸盐中的金属,而且可以将硫酸根离子转化为相应的硫酸加以回收,因而单膜双室法电积具有明显的经济优越性。若此电积工艺应用于金属镍的电积精炼,可以的到更好品质的金属镍,而且可以在阳隔室回收浓硫酸,回收的浓硫酸用到企业内部的其他工艺生产,减少成本,为企业带来一定的经济效益。若将此工艺应用到镍废水中金属镍的回收中,只要废水中镍离子的浓度达到一定的浓度,可以回收镍,减轻环境污染的同时,产生经济效益。　　论文最后对整个实验及工艺进行总结展望,绿色膜法电积硫酸盐的电积工艺具有很好的发展前景。

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1 绪论

1.1 镍冶金

1.2 镍电积与镍回收

1.3 膜法电积硫酸盐引入介绍

1.4 课题研究内容及研究目的

1.5 本章小结

2 实验方案及方法的确定

2.1 实验原理及方案确定

2.2 实验装置

2.3 实验仪器及药剂

2.4 实验测试方法

2.5 实验注意事项

2.6 本章小结

3 膜法电解硫酸镍溶液的实验研究

3.1 膜种类实验

3.2 电积液浓度实验

3.3 阴膜类型实验

3.4 电流强度实验

3.5 阳极板实验

3.6 硫酸根离子的复核实验

3.7 实验小结

4 市场前景与经济效益初步分析

4.1 市场前景

4.2 经济效益初步分析

5 实验技术难点

5.1 离子选择膜

5.2 回收酸浓度控制技术

5.3 极膜组合式一体化装置

6 结论与建议

6.1 结论

6.2 建议

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果