一种电解金属锰用的添加剂及其在电解锰中的应用

摘要

本发明提供一种电解金属锰用的添加剂及其在电解锰中的应用，所述电解金属锰用的添加剂为含有咪唑结构的离子液体，其中，所述含有咪唑结构的离子液体为一取代、二取代和三取代咪唑离子液体。所述电解金属锰用的添加剂在电解锰中的应用，包括如下步骤：配制硫酸锰、硫酸铵和含有咪唑结构离子液体的混合溶液；采用氨水调节pH值为7‑7.8；在隔膜电解槽中以铅合金为阳极，不锈钢板为阴极，调整电流、电压和温度后进行电解；电解完成后，将阴极的金属锰进行钝化清洗后剥离。本发明解决工业化应用问题，该方法具有环境无污染、金属锰纯度高、电流效率高等优点。

说明书

技术领域

本发明涉及锰电解槽阳极材料制备技术领域，具体涉及一种电解金属锰用的添加剂及其在电解锰中的应用。

背景技术

金属锰用途广泛，在钢铁工业中，锰的用量仅次于铁，90％的锰用于钢铁工业，10％用于有色冶金、化工、电子、电池和农业等行业。我国锰矿资源较为丰富，储量较大，主要分布在广西、湖南、重庆和贵州等地区。在电解锰过程中，电解锰生产的耗电是一个重要指标，传统工艺采用添加SeO2或SO2提高电流效率。

国内企业一般加入添加剂SeO

国外部分生产厂家在电解锰过程中采用SO

吉首大学陈上采用含硫杂原子的噻吩类有机物作为添加剂进行电解实验；重庆大学孙大贵采用低含量的SO

以上现有技术中，均未见相关工业化应用，本发明采用咪唑类离子液体作为添加剂应用在电解锰过程中，该方法具有环境无污染、金属锰纯度高等优点。

发明内容

本发明提供一种电解金属锰用的添加剂及其在电解锰中的应用，解决工业化应用问题，该方法具有环境无污染、金属锰纯度高、电流效率高等优点。

为了解决上述问题，本发明目的之一是提供一种电解金属锰用的添加剂，所述电解金属锰用的添加剂为含有咪唑结构的离子液体，其中，所述含有咪唑结构的离子液体为一取代、二取代和三取代咪唑离子液体。

本发明同时还提供一种电解金属锰用的添加剂在电解锰中的应用，包括如下步骤：

S1：配制硫酸锰、硫酸铵和含有咪唑结构离子液体的混合溶液；

S2：采用氨水调节pH值为7-7.8；

S3：在隔膜电解槽中以铅合金为阳极，不锈钢板为阴极，调整电流、电压和温度后进行电解；

S4：电解完成后，将阴极的金属锰进行钝化清洗后剥离。

进一步地，所述含有咪唑结构离子液体为含有咪唑结构的离子液体为一取代、二取代和三取代咪唑离子液体的一种或多种组合。

进一步地，所述硫酸锰中锰离子浓度为5-50g/L，所述硫酸铵浓度为40-140g/L，所述咪唑类离子液体的浓度为0.01-3g/L。

进一步地，所述槽电压为3-6V，阴极电流密度为250-400A/m2。

进一步地，所述电解温度为10-60℃。

进一步地，所述电解时间为6-48h。

本发明上述一个或多个技术方案具有如下技术效果：

本发明所提供的电解金属锰用的添加剂及其在电解锰中的应用，解决工业化应用问题，具有如下技术优点：①含有咪唑结构的咪唑离子液体具有较高的离子传导性、较宽的电化学窗口、热稳定性和化学稳定性好，电解过程中，无氢气和其它气体产生，且具有一定的催化活性，对金属锰的沉积具有催化作用，电流效率较高；②相对于添加剂SeO

附图说明

图1为电解金属锰用的添加剂在电解锰中的应用流程；

图2为本发明实施例1金属锰的SEM图谱；

图3为本发明实施例1金属锰的EDS图谱；

图4为本发明实施例1金属锰的XRD图谱。

具体实施方式

本发明实施例提供一种电解金属锰用的添加剂及其在电解锰中的应用，解决工业化应用问题，该方法具有环境无污染、金属锰纯度高、电流效率高等优点。

为了使本发明的目的及优点更加清楚，以下结合实施例和附图1和4对本发明进行进一步详细说明。应当理解，下面实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例1

配制硫酸锰、硫酸铵和1-丁基-3-甲基咪唑氯盐的混合溶液，锰离子浓度35g/L，硫酸铵浓度110g/L，1-丁基-3-甲基咪唑氯盐的浓度0.09g/L，用氨水调节pH值为7.5，在隔膜电解槽中以铅合金为阳极，不锈钢板为阴极，调整电流密度为360A/m

实施例2

配制硫酸锰、硫酸铵和1-丁基-3-甲基咪唑氯盐的混合溶液，锰离子浓度35g/L，硫酸铵浓度110g/L，1-丁基-3-甲基咪唑氯盐的浓度0.09g/L，用氨水调节pH值为7.5，在隔膜电解槽中以铅合金为阳极，不锈钢板为阴极，调整电流密度为390A/m

实施例3

配制硫酸锰、硫酸铵和1-乙基-2,3-二甲基咪唑氯盐与1-丁基-3-甲基咪唑氯盐的混合溶液，锰离子浓度40g/L，硫酸铵浓度100g/L，1-乙基-2,3-二甲基咪唑氯盐与1-丁基-3-甲基咪唑氯盐混合溶液的浓度0.12g/L，用氨水调节pH值为7.5，在隔膜电解槽中以铅合金为阳极，不锈钢板为阴极，调整电流密度为360A/m

实施例4

配制硫酸锰、硫酸铵、1-丁基-3-甲基咪唑氯盐和1-乙基-2,3-二甲基咪唑氯盐的混合溶液，锰离子浓度40g/L，硫酸铵浓度120g/L，1-丁基-3-甲基咪唑氯盐和1-乙基-2,3-二甲基咪唑氯盐的混合溶液的浓度0.15g/L，，用氨水调节pH值为7.5，在隔膜电解槽中以铅合金为阳极，不锈钢板为阴极，调整电流密度为380A/m