專(zhuān)利名稱(chēng)：一種電解槽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電解槽，特別涉及一種電解還原鐿的電解槽。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，鐿及鐿的化合物應(yīng)用越來(lái)越廣泛，已經(jīng)成為高科技 領(lǐng)域的重要材料，因此分離和制備鐿及鐿的化合物具有十分重要的意義。然而 由于稀土元素電子結(jié)構(gòu)相近，其分離相當(dāng)困難。稀土元素一般以三價(jià)形式存在，
但在一定條件下，部分元素如Ce ( Cerium,鈰)、Pr ( Praseodymium,鐠)、Sm (Samarium,衫)、Eu (Europium,銪)、Tb (Terbium,鋱)、Yb (Ytterbium, 鐿)等存在可變的化合價(jià)，其中Ce、 Pr、 Tb可以被氧化為四價(jià)，其它元素可 以被還原為二價(jià)，現(xiàn)有技術(shù)中利用二價(jià)鐿離子與三價(jià)稀土元素在化學(xué)性質(zhì)上的 顯著差異，來(lái)分離提純制備氧化鐿。
目前重稀土元素主要以銩、鐿、镥混合物形式存在，其中鐿含量高達(dá)80%, 但銩、鐿、镥三者之間的物理化學(xué)性質(zhì)十分相似，用傳統(tǒng)的分離方法如萃取法、 色層法從銩、鐿、镥的混合物中分離鐿相當(dāng)困難。利用鐿的變價(jià)特性將其還原 為二價(jià)，從而易于實(shí)現(xiàn)鐿與其它稀土元素的分離。常用的還原方法主要有汞齊 還原萃取法、金屬熱還原法和電解還原法等。電解還原法相對(duì)于汞齊還原萃取 法和金屬熱還原法來(lái)說(shuō)，具有生產(chǎn)過(guò)程及設(shè)備簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
三價(jià)鐿被電解還原成二價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)電極電位為-1.15 V，而水溶液中氫離子的 標(biāo)準(zhǔn)電極電位為0.0 V，因而在三價(jià)的鐿被電解還原成二價(jià)前，氫離子先被還 原成氫氣，因而需要找一種合適的電極材料，即可以確保三價(jià)鐿被還原成為主 反應(yīng)，同時(shí)還需避免其它元素也被還原以免達(dá)不到分離的目的，所以現(xiàn)有技術(shù) 中采用金屬汞作陰極，即用金屬汞作陰極，鐵板^L陽(yáng)極用于鐿的電解還原，所采用的電解槽一般是左右為陰極室、中間為陽(yáng)極室，或中間為陰極室，左右
為陽(yáng)極室的方式，但現(xiàn)有技術(shù)不足在于由于金屬汞不同于其它金屬，其流動(dòng) 性決定了其電極只能位于槽體的底部，因此陰極的汞金屬與陽(yáng)極的相對(duì)位置為 L型垂直關(guān)系，無(wú)法平行調(diào)節(jié)極間距，也造成了電流的損失。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型提供了一種電解槽，用以提供在電解還原鐿過(guò)程中， 一種能夠 調(diào)節(jié)陽(yáng)極與汞金屬陰極的極間距的方案。
本實(shí)用新型提供了一種電解槽，用于電解還原鐿，包括接電源陰極的金屬 汞電極、接電源陽(yáng)極的金屬電極、盛放電解液的陰極室、盛放電解液的陽(yáng)極室、 離子交換膜，
所述金屬汞電極在陰極室中；
所述金屬電極在陽(yáng)極室中；
所述陽(yáng)極室與陰才及室之間用離子交換膜相隔；
所述金屬汞電極與金屬電極平行。
較佳地，進(jìn)一步包括交換膜固定裝置，與陰極室或陽(yáng)極室底部相連，用于 固定離子交4灸膜。
較佳地，所述交換膜固定裝置是法蘭盤(pán)。
較佳地，所述法蘭盤(pán)面積大于相連的陰極室或陽(yáng)極室，通過(guò)聚四氟螺絲固 定法蘭盤(pán)中的離子交換膜。
較佳地，所述離子交換膜為陰離子交換膜。
較佳地，所述金屬汞電極，置于圓盤(pán)中置于陰極室底部。
較佳地，所述金屬電極為釕銥鈥合金網(wǎng)。
較佳地，所述陰極室、陽(yáng)極室頂端有孔，用于調(diào)節(jié)陰極室與陽(yáng)極室的相對(duì) 位置。
較佳地，進(jìn)一步包括萬(wàn)用表， 一端與電源電才及相連， 一端與電解液相連。較佳地，電解槽槽體的材質(zhì)為有機(jī)玻璃、聚四氟、聚乙烯塑料、聚丙烯塑 料、聚氯乙烯塑料其中之一或者其組合。
本實(shí)用新型有益效果如下
由于在電解還原鐿過(guò)程中，將金屬汞電極與金屬電極的空間位置進(jìn)行了平 行的擺放，處于一種平行的位置，從而保證了可以垂直調(diào)節(jié)平面電極間距，使 得電解槽能耗降低，節(jié)約了成本；
進(jìn)一步的，采用釕銥鈦合金網(wǎng)狀電極為陽(yáng)極后，增大電極的表面積，且釕 銥鈦合金為惰性電極，避免了陽(yáng)極的消耗，同時(shí)陽(yáng)極液也不會(huì)受到污染；
同時(shí)，通過(guò)在陰極室、陽(yáng)極室頂端開(kāi)孔用于調(diào)節(jié)陰極室與陽(yáng)極室的相對(duì)位 置，使得電解過(guò)程簡(jiǎn)單，易于控制。


圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例中所述電解槽結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例一中所述的電解槽示意圖； 圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例一中所述釘銥鈥合金網(wǎng)狀電極平面示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
進(jìn)行iJL明。
本實(shí)用新型的目的是克服電解槽中由于汞金屬的流動(dòng)性導(dǎo)致與陽(yáng)極呈L 形，因而不能調(diào)節(jié)極間距的不足，通過(guò)電解槽槽體的設(shè)計(jì)變化，來(lái)改變金屬汞 陰極與陽(yáng)極之間的相對(duì)位置，使其呈平行狀態(tài)，進(jìn)一步的，通過(guò)調(diào)節(jié)陰、陽(yáng)極 室的相對(duì)位置來(lái)調(diào)節(jié)陰、陽(yáng)極的極間距，使電阻可控，達(dá)到最大的電流效率， 從而縮短電解還原時(shí)間。
圖l為電解槽結(jié)構(gòu)示意圖，電解槽用于電解還原鐿，如圖所示，電解槽可 以包括接電源陰極的金屬汞電極101、接電源陽(yáng)極的金屬電極102、盛放電解 液的陰極室103、盛放電解液的陽(yáng)極室104、離子交換膜105,其中
5金屬汞電極在陰極室中； 金屬電極在陽(yáng)極室中； 陽(yáng)極室與陰極室之間用離子交換膜相隔； 金屬汞電極與金屬電極平行。
實(shí)施中，金屬汞電極與金屬電極可以采用使之平行的方式，特別指出的是 金屬汞電極與金屬電極之間的平行，并不是數(shù)學(xué)領(lǐng)域中定義的平行概念，容易 知道，由于二者之間的位置關(guān)系的平行是相對(duì)的，其目的在于即使汞金屬位于 槽的底部，也可以通過(guò)調(diào)節(jié)它們平行的相對(duì)位置來(lái)達(dá)到調(diào)整極間距的目的，只 要達(dá)到該目的的類(lèi)似的平行也是本實(shí)用新型所指的平行，例如本領(lǐng)域技術(shù)人員 很容易得出將金屬電極偏移一定角度后雖然不是絕對(duì)的平行關(guān)系，但是也可 實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的平行目的。
電解槽中可以進(jìn)一步包括交換膜固定裝置，與陰極室或陽(yáng)極室底部相連， 用于固定離子交換膜105,當(dāng)采用陽(yáng)極室在陰極室中時(shí)，交換膜固定裝置與陽(yáng) 極室底部相連，而當(dāng)采用陰極室在陽(yáng)極室中時(shí)，交換膜固定裝置與陰極室底部 相連。所述交換膜固定裝置可以是法蘭盤(pán)。所采用的法蘭盤(pán)面積可以大于相連 的陰極室或陽(yáng)極室，大于的目的在于可以通過(guò)聚四氟螺絲固定法蘭盤(pán)中的離子 交換膜。
離子交換膜105可以采用陰離子交換膜。
電解槽中與電源陰極相連的金屬汞電極，可以通過(guò)將金屬汞置于圓盤(pán)中
后，放置于陰極室底部。
電解槽中與電源陽(yáng)極相連的金屬電極102可以采用釕銥鈥合金網(wǎng)。 在所述陰極室103、陽(yáng)極室104頂端可以設(shè)置有孔，用于調(diào)節(jié)陰極室與陽(yáng)
極室的相對(duì)位置。
進(jìn)一步的，電解槽中還可以包括萬(wàn)用表107, —端與電源電極相連， 一端 與電解液相連，用于測(cè)定陰極室、陽(yáng)極室的電位。
電解槽槽體的材質(zhì)可以選用有機(jī)玻璃、聚四氟、PE(聚乙烯塑料)、PP(聚丙烯塑料)或PVC (聚氯乙烯塑料)其中之一或者其組合。
下面再舉一電解槽實(shí)例用以進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型。 實(shí)施例一
圖2為實(shí)施例一中的電解槽示意圖；如圖所示，電解槽包括穩(wěn)壓穩(wěn)流電 源201、萬(wàn)用表107、飽和甘汞電極203、飽和KC1溶液204、鹽橋205、陰極 液出口 206、釕銥鈦合金網(wǎng)狀電極207、陰離子交換膜208、金屬汞電極101、 陰極室103、陽(yáng)極室104、陽(yáng)極液出口212、法蘭盤(pán)213、開(kāi)孔位置214。
本實(shí)施例中，離子交換膜采用了陰離子交換膜208為例來(lái)實(shí)施，固定裝置 采用了法蘭盤(pán)213為例來(lái)實(shí)施，金屬電極采用了釕銥鈥合金網(wǎng)狀電極207為例 來(lái)實(shí)施。
實(shí)施中，采用了陽(yáng)極室在陰極室中的方案，容易知道，只要能夠保證金屬 汞電極與金屬電極平行，釆用陰極室在陽(yáng)極室中的方案也是可以實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新 型的目的。
電解槽槽體的材質(zhì)可以采用有機(jī)玻璃、聚四氟、PE、 PP或PVC等其中的 一種或者其組合，電解槽的主要組成部分是陰極室103、陽(yáng)極室104、作陰極 的金屬汞電極101、作陽(yáng)極的釕銥鈥合金網(wǎng)狀電極207、陰離子交換膜208和 穩(wěn)壓穩(wěn)流電源201。其中
穩(wěn)壓穩(wěn)流電源201的陰極和陽(yáng)極分別通過(guò)4自絲與金屬汞電極101和釕銥鈦 合金網(wǎng)電極207相連，用以提供電流。
萬(wàn)用表107 —端接穩(wěn)壓穩(wěn)流電源的電極201， 一端與飽和甘汞電極203相 連，飽和甘汞電極203在飽和氯化鉀(KCL)溶液204中，飽和氯化鉀溶液通 過(guò)鹽橋205進(jìn)入陽(yáng)極室104或者陰極室103,圖中左側(cè)的鹽橋205通向陽(yáng)極室 104，右側(cè)的鹽橋205通向陰極室103;陰極室和陽(yáng)極室通過(guò)鹽橋與萬(wàn)用表相連， 萬(wàn)用表107可以用來(lái)測(cè)定陰、陽(yáng)極室的電位，還消除了液接電位。
陰極室和陽(yáng)極室可以呈圓柱形，但具體實(shí)施并不限于圓柱形，只要能夠使 兩室中的電極平行即可?？梢钥闯鰧?shí)施例中陰、陽(yáng)極室結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于拆卸清洗。實(shí)施中陰極室103底部封死，直徑大于陽(yáng)極室104,在陽(yáng)極室底部可以加 法蘭盤(pán)213用于放置陰離子交換膜，使陽(yáng)極室的陰離子可以透過(guò)陰離子交換膜 到陰極室中，所用的離子交換膜可以采用陰離子交換膜，以使陰離子通過(guò)而除 氫離子外的陽(yáng)離子不能通過(guò)；法蘭盤(pán)213直徑可以略大于陽(yáng)極室小于陰極室， 使其可以與陽(yáng)極室一起置入陰極室中，法蘭盤(pán)直徑大于陽(yáng)極室以便于使用螺絲 等固定件固定法蘭盤(pán)，實(shí)施中作為緊固件的螺絲可以采用聚四氟螺絲，以避免 酸的腐蝕。
陰極金屬汞電極101置于圓盤(pán)中放在陰極室103底部正對(duì)陽(yáng)極室104的位 置，放置金屬汞所用的圓盤(pán)直徑可以與陽(yáng)極室直徑相同，金屬汞電極可以釆用 柏絲與穩(wěn)壓穩(wěn)流電源201負(fù)極相連，釕銥鈥合金網(wǎng)207可以用鉬絲與穩(wěn)壓穩(wěn)流 電源201正極相聯(lián)，置于陽(yáng)極室中與金屬汞電極平行的位置，即釕銥鈦合金網(wǎng) 陽(yáng)極，水平放置于陽(yáng)極室內(nèi)，與金屬汞陰極呈平行狀態(tài)，具體實(shí)施中并不要求 嚴(yán)格的平行，事實(shí)上，傾斜一定角度也可實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，這是本領(lǐng)域 人員易知的。釕銥鈥合金網(wǎng)形狀及網(wǎng)孔如圖3所示，圖3為釕銥鈦合金網(wǎng)狀電 極平面示意圖，圖中示意的網(wǎng)孔為菱形，陽(yáng)極為釕銥鈥合金網(wǎng)狀電極，可以增 大電極的表面積，且釕銥鈥合金為惰性電極，避免了陽(yáng)極的消耗，同時(shí)陽(yáng)極液 也不會(huì)受到污染。
電解槽中可以分別在陰極室103底部留有陰極液出口 206，在陽(yáng)極室104 底部留有陽(yáng)極液出口 212，在電解過(guò)程中，將陽(yáng)極液出口212封死。
在陽(yáng)極室柱形體靠頂部的位置，可以開(kāi)一些小孔，在陰極室柱形體靠頂部 的位置，開(kāi)若干個(gè)小孔，如實(shí)施例中一側(cè)3個(gè)，3個(gè)孔豎直排列，開(kāi)孔的目的 是調(diào)節(jié)陰、陽(yáng)極室的相對(duì)位置，從而可以調(diào)節(jié)金屬汞陰極和釕銥鈥合金網(wǎng)陽(yáng)極 的相對(duì)位置，從而改變陰、陽(yáng)極的極間距，控制不同的電阻，使電流效率達(dá)到 最大，高效的完成電解過(guò)程；
由上述實(shí)施例可以看出，通過(guò)使金屬汞陰極與陽(yáng)極處于平行位置，保證了 垂直調(diào)節(jié)平面電極間距，使得電解槽能耗降低，節(jié)約了成本。陰極室與陽(yáng)極室結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于拆卸清洗；進(jìn)一步的采用釕銥鈥合金網(wǎng)狀電極為陽(yáng)極，增大電 極的表面積，且釕銥鈦合金為惰性電極，避免了陽(yáng)極的消耗，同時(shí)陽(yáng)極液也不 會(huì)受到污染；通過(guò)小孔來(lái)調(diào)節(jié)極間距，從而使得電解過(guò)程操作簡(jiǎn)單，易于控制。
本實(shí)用新型的精神和范圍。這樣，倘若這些修改和變型屬于本實(shí)用新型權(quán)利要 求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種電解槽，用于電解還原鐿，包括接電源陰極的金屬汞電極、接電源陽(yáng)極的金屬電極、盛放電解液的陰極室、盛放電解液的陽(yáng)極室、離子交換膜，其特征在于，所述金屬汞電極在陰極室中；所述金屬電極在陽(yáng)極室中；所述陽(yáng)極室與陰極室之間用離子交換膜相隔；所述金屬汞電極與金屬電極平行。
2、 如權(quán)利要求1所述的電解槽，其特征在于，進(jìn)一步包括交換膜固定裝 置，與陰極室或陽(yáng)極室底部相連，用于固定離子交換膜。
3、 如權(quán)利要求2所述的電解槽，其特征在于，所述交換膜固定裝置是法
4、 如權(quán)利要求3所述的電解槽，其特征在于，所述法蘭盤(pán)面積大于相連 的陰極室或陽(yáng)極室，通過(guò)聚四氟螺絲固定法蘭盤(pán)中的離子交換膜。
5、 如權(quán)利要求1至4任一所述的電解槽，其特征在于，所述離子交換膜 為陰離子交換膜。
6、 如權(quán)利要求1所述的電解槽，其特征在于，所述金屬汞電極，置于圓 盤(pán)中置于陰極室底部。
7、 如權(quán)利要求1所述的電解槽，其特征在于，所述金屬電極為釕銥鈥合 金網(wǎng)。
8、 如權(quán)利要求1所述的電解槽，其特征在于，所述陰極室、陽(yáng)極室頂端 有孔，用于調(diào)節(jié)陰極室與陽(yáng)極室的相對(duì)位置。
9、 如權(quán)利要求1所述的電解槽，其特征在于，進(jìn)一步包括萬(wàn)用表， 一端 與電源電極相連， 一端與電解液相連。
10、 如權(quán)利要求1所述的電解槽，其特征在于，電解槽槽體的材質(zhì)為有機(jī) 玻璃、聚四氟、聚乙烯塑料、聚丙烯塑料、聚氯乙烯塑料其中之一或者其組合。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種電解槽，用于電解還原鐿，包括接電源陰極的金屬汞電極、接電源陽(yáng)極的金屬電極、盛放電解液的陰極室、盛放電解液的陽(yáng)極室、離子交換膜，金屬汞電極在陰極室中；金屬電極在陽(yáng)極室中；陽(yáng)極室與陰極室之間用離子交換膜相隔；金屬汞電極與金屬電極平行。本實(shí)用新型可以垂直調(diào)節(jié)平面電極間距，使得電解槽能耗降低，節(jié)約了成本；電解過(guò)程簡(jiǎn)單，易于控制。
文檔編號(hào)C25C1/00GK201165552SQ200720190829
公開(kāi)日2008年12月17日 申請(qǐng)日期2007年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月14日
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