專利名稱：電解法制雙氧水和過硫酸銨的陰極的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及電解法制備雙氧水和過硫酸銨用的電極，特別是以材質(zhì)為特征的陰極。
在電解法生產(chǎn)雙氧水和過硫酸銨的工藝中，電解液為硫酸介質(zhì)，工業(yè)上傳統(tǒng)地用鉑作陽極，鉛作陰極。由于電解法生產(chǎn)的電耗很大，例如生產(chǎn)一噸雙氧水，通常約需4000-5000度電。為了節(jié)約用電，國內(nèi)很多單位開展了改進陽極結(jié)構(gòu)的研究，可以做到降低槽電壓，減少鉑用量，延長使用壽命。但國內(nèi)很少有人研究改進陰極，僅上海桃浦化工廠研制過一種石墨制成的水內(nèi)冷陰極(見上海桃浦化工廠，“復極式電槽在電解雙氧水中運行”，全國第三次雙氧水會議交流資料)。使用鉛陰極有很多缺點，例如(1)鉛屬于高氫超電勢金屬，升高了槽電壓。(2)鉛過于柔軟，形狀易變，為保持其形狀不得不增加陰極厚度，一般厚度在20mm左右，有的廠家一塊陰極就重達160kg，一個電解槽用鉛一噸，一個廠用幾十噸，導致槽體太大，廠房利用率低，檢修不便。(3)鉛輿稀硫酸仍有緩慢放氫反應，并在鉛表面生成硫酸鉛，使槽電壓逐漸升高。在長期電解過程中，鉛陰極不斷腐蝕，使用三年就必須更新;在電解槽底部則積累了鉛泥，必須經(jīng)常清槽。(4)從陽極掉落的鉑，混入鉛泥后，極不易回收。
本發(fā)明的目的，在于克服現(xiàn)有鉛陰極的缺點，提供一種氫超電勢低、韌性和硬度較大、耐硫酸腐蝕性強、不產(chǎn)生陰極泥、使用壽命更長的薄型節(jié)能新型陰極。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是主要改變陰極材質(zhì)，并相應地適當改變結(jié)構(gòu)和形狀。本發(fā)明陰極，有一個陰極體和一個掛耳，掛耳上有一排鉆孔，通過所說的鉆孔用螺釘或鉚釘可使陰極固定在電解槽的陰極銅排上，本發(fā)明的特征是所說的陰極體是由金屬鉬片(板)或鉬絲網(wǎng)構(gòu)成的，當用鉬片(板)作陰極體時，陰極體和掛耳由厚度為0.1-5.0mm的同一塊鉬片(板)制成;當用鉬絲網(wǎng)作陰極體時，鉬絲網(wǎng)的經(jīng)線直徑為0.5-10.0mm，鉬絲網(wǎng)的緯線直徑為0.01-2.0mm，掛耳由鉬片(板)或其它導電性較好的金屬(例如銅)板制成，鉬絲網(wǎng)的經(jīng)線的一端同掛耳焊接在一起。陰極除可以做成平面形狀外，也可做成圓筒形，優(yōu)先推薦的陰極體鉬片(板)厚度為0.2-0.5mm，鉬絲網(wǎng)的經(jīng)線直徑為1.5-3.0mm，緯線直徑為0.1-0.5mm。陰極體的面積可以根據(jù)電解槽的大小而變化。
同現(xiàn)有鉛陰極相比，本發(fā)明的陰極有以下優(yōu)點1.在同等條件下(相同的電解槽，電解液，陽極，隔膜，極間距，溫度以及操作條件)，本發(fā)明陰極可使槽電壓降低0.5-0.6伏，相當于總槽電壓的10%左右，而電流效率保持不變。因此可大幅度降低電耗，按一般電解法工廠計算，每生產(chǎn)一噸雙氧水可節(jié)約400-500度電。
2.本發(fā)明的陰極，厚度比鉛陰極可減小達100倍左右，單槽陰極重量可以從一噸鉛減輕到10kg鉬。從而可以壓縮極間距離，這又進一步可降低槽電壓，節(jié)約用電，并可縮小電解槽體積，提高廠房空間利用率和降低勞動強度。
3.本發(fā)明的鉬陰極，與電解液不發(fā)生任何腐蝕作用。泡片實驗表明，在電解液中50℃下浸泡20天，鉛片表面已被一層灰白色的硫酸鉛覆蓋，重量明顯增加;而鉬片則保持原有金屬光澤，重量不變，新陰極在實驗模擬電解槽中使用半年后依然保持原有金屬光澤，因此估計即使使用5年，新陰極也不致報廢。
4.由于本發(fā)明陰極不被硫酸腐蝕，因此不會產(chǎn)生“鉬泥”沉積在槽底，從而勿需清槽，掉落的陽極鉑金絲屑也極易回收。
5.由于節(jié)電效果顯著，更換鉬陰極的投資一般可在半年左右從節(jié)電費中收回。
實驗證明，本發(fā)明的目的已完全達到。
下面結(jié)合附圖，也是本發(fā)明的實施例，對本發(fā)明作進一步說明。


圖1是本發(fā)明的一個實施例的正視圖。
圖中(1)為鉬片陰極體，(2)為掛耳，(5)為掛耳上的鉆孔。陰極體和掛耳由同一塊鉬片制成。鉬片的厚度為0.2mm。該陰極為平面形的。通過掛耳上的孔(5)用螺釘將陰極固定在電解槽陰極銅排上。
用工業(yè)模擬電解槽進行鉬陰極與相同面積的鉛陰極的對比實驗。陽極用鉑片，有效面積為25平方厘米，陰極有效面積為400平方厘米，電流強度15A，陽極電流密度0.60安/平方厘米，陰極電流密度0.038安/平方厘米，電解液組成為硫酸300克/升，硫酸銨200克/升，添加劑20毫升/升。鉛陰極與鉬陰極在同等條件下所進行的實驗結(jié)果如表1所示表1 兩種陰極槽電壓隨時間的變化關系(時間:小時電壓:伏)
從表1可知，鉬陰極槽電壓比鉛陰極低0.54伏以上。同時實驗證明，兩種陰極的電流效率相同。
圖2是本發(fā)明的又一個實施例的正視圖。
圖中(1)為鉬絲網(wǎng)陰極體，它是由直徑1.5毫米的經(jīng)線(3)和直徑0.5毫米的緯線(4)編織而成的平網(wǎng)，(2)為厚度1毫米的鉬板制成的掛耳，其上端有一排鉆孔(5)，經(jīng)線(3)與掛耳(2)通過焊點(6)相連接。電極通過鉆孔(5)用螺釘同電解槽陰極銅排相連接。用摸擬工業(yè)電解槽進行鉬陰極與鉛陰極的對比實驗。電解液組成與實施例1相同。陽極用鉑片，其有效面積20.3平方厘米，兩種陰極的有效面積為371.4平方厘米，電流強度13安，陽極電流密度0.64安/平方厘米，陰極電流密度為0.035安/平方厘米，實驗溫度為13.2℃，實驗結(jié)果列于表2。
表2 兩種陰極槽電壓隨時間的變化關系(時間分鐘電壓伏)
從表2可以看出，槽電壓穩(wěn)定后，鉬陰極的槽電壓比鉛陰極低0.675伏。電流效率測定結(jié)果，二者基本相同。
圖3是第三個實施例的正視立體示意圖。
圖中(1)為圓筒形網(wǎng)狀鉬陰極體，它是由直徑2毫米的經(jīng)線(3)和直徑0.3毫米的緯線(4)編制而成的。(2)為厚度1.5毫米的鉬板制成的掛耳，其上端有一排鉆孔(5)，經(jīng)線(3)與掛耳(2)通過焊點(6)相連接。通過鉆孔(5)用螺釘使陰極固定于電解槽陰極銅排上。
圖3是一個設想的實施例，陽極可置于陰極筒中，其間放置管狀隔膜。預計效果與實施例1和2類似。本發(fā)明不限于上述實施例，保護范圍以權(quán)利要求為準。
權(quán)利要求
1.一種電解法制備雙氧水和過硫酸銨的陰極，有一個陰極體和一個掛耳，掛耳上有一排鉆孔，通過所說的鉆孔用螺釘或鉚釘可使陰極固定在電解槽的陰極銅排上，其特征是所說的陰極體是由金屬鉬片(板)或鉬絲網(wǎng)構(gòu)成的，當用鉬片(板)作陰極體時，陰極體和掛耳由厚度為0.1-5.0mm的同一塊鉬片(板)制成；當用鉬絲網(wǎng)作陰極體時，鉬絲網(wǎng)的經(jīng)線直徑為0.5-10.0mm，鉬絲網(wǎng)的緯線直徑為0.01-2.0mm，掛耳由鉬片(板)或其它導電性較好的金屬(例如銅)板制成，鉬絲網(wǎng)的經(jīng)線的一端同掛耳焊接在一起。
2.如權(quán)利要求1的陰極，其特征是陰極可做成圓筒形的。
3.如權(quán)利要求1和2的陰極，其特征是所說的陰極體鉬片(板)厚度為0.2-0.5mm，鉬絲網(wǎng)的經(jīng)線直徑為1.5-3.0mm，緯線直徑為0.1-0.5mm。
全文摘要
電解法制雙氧水和過硫酸銨的陰極，有一個陰極體和一個掛耳，掛耳上端有一排鉆孔，通過鉆孔可使陰極固定在電解槽陰極銅排上，本發(fā)明的特征是，所說的陰極體是由金屬鉬片(板)或鉬絲網(wǎng)構(gòu)成的。本發(fā)明陰極可以做成平面形，也可以做成圓筒形。本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)鉛陰極相比，具有槽電壓低，厚度，重量小得多，不被電解液腐蝕，使用壽命長，維修簡便，節(jié)電效果顯著優(yōu)點。本發(fā)明陰極特別適用于電解法生產(chǎn)雙氧水和過硫酸銨。
文檔編號C25B1/30GK1048899SQ9010486
公開日1991年1月30日 申請日期1990年7月21日 優(yōu)先權(quán)日1990年7月21日
發(fā)明者陳景, 潘誠, 韋群燕 申請人:中國有色金屬工業(yè)總公司昆明貴金屬研究所