一種陰離子隔膜湍流電積裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于電化學領域，尤其涉及一種陰離子隔膜湍流電積裝置。
【背景技術】
[0002]濕法冶金過程中電沉積技術作銜接凈化和終端產品的工藝末端環節，如何能夠在更高的電流密度、更復雜的電解液成分中，簡單、高效、環保的獲得陰極析出金屬一直是冶金技術工作者不斷追求的。
[0003]板裝置式電積、平行流電積、旋(湍)流電積等工藝理論正一個個從冶金試驗室走向工業化生產，湍(旋)流電積正是一種新型的電沉積技術。近年來其在金屬銅、鋅等對電解質溶液PH變化要求不大的金屬電沉積領域得到了長足的應用，但是當其應用于鎳、鈷等對PH值非常敏感的金屬電沉積時，其自身對溶液的要求甚至比傳統板裝置電沉積更為苛亥IJ。有鑒于此，合理的設計出一種能夠克服金屬離子沉積過程，同時產出酸又不會顯著影響溶液PH變化的隔膜電積裝置的需求應運而生。
【發明內容】
[0004]發明的目的:為了提供一種效果更好的陰離子隔膜湍流電積裝置，具體目的見具體實施部分的多個實質技術效果。
[0005]為了達到如上目的，本發明采取如下技術方案:
[0006]—種陰離子隔膜湍流電積裝置，其特征在于，包括陰極筒體，陰極筒體通過與上連接蓋座體以及下連接蓋座體連接，陽極下端穿過下連接蓋座體，陰極筒體、上連接蓋座體、下連接蓋座體以及陽極下端共同構成封閉空間，封閉空間內由陰離子隔膜隔開形成陰陽極隔室，陰陽極隔室分別為陰極液室以及位于陰極液室內部的陽極液室，陰極液室和陽極液室各自包含開口，還包含緊貼在陰極筒體上供陽離子沉積的始極片。
[0007]本實用新型進一步技術方案在于，所述陰極液室有位于上方的陰極室排液口和位于下方的陰極室進液口 ；所述陽極液室包含位于上方的陽極室排液口和位于下方的陽極室進液口。
[0008]本實用新型進一步技術方案在于，所述陽極為陽極柱，陽極柱位于陰極筒體中心且與筒體軸線平行布置。
[0009]本實用新型進一步技術方案在于，所述陽極柱上方通過陽極定位棒2固定在上連接蓋座體上，陽極定位棒為非導電的定位棒。
[0010]本實用新型進一步技術方案在于，所述始極片被夾板絕緣條6緊固在陰極筒體的內壁上。
[0011]本實用新型進一步技術方案在于，所述上連接蓋座體以及下連接蓋座體連接通過密封件和螺栓與陰極筒體相對固定。
[0012]本實用新型進一步技術方案在于，所述密封件為丁腈密封墊圈。
[0013]采用如上技術方案的本實用新型，相對于現有技術有如下有益效果:在陰離子隔膜的作用下，對電解質溶液pH變化較為敏感的鎳鈷等金屬能夠在pH相對穩定的情況下，更高效的沉積于實際片上，獲得更加優良的直流電效，充分發揮湍流電積槽在電流密度以及沉積效率上的優勢。以上實用新型裝置的應用，使湍流電池過程鎳鈷離子的電沉積過程能夠在陽離子濃度大于15g/L，溶液溫度不高于50°C的情況下得以實現，拓寬了湍流電積應用于電沉積過程的應用領域。
【附圖說明】
[0014]為了進一步說明本發明，下面結合附圖進一步進行說明:
[0015]圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0016]其中:1、頂蓋，2、陽極定位棒，3、陰極室排液口，4、上連接蓋座體，5、緊固螺栓孔，
6、夾板絕緣條，7、陰極筒體，8、始極片，9、陰極液室，10、陰離子隔膜，11、陽極液室，12、陽極，13、緊固螺栓孔，14、下連接蓋座體，15、陰極室進液口，16、底蓋，17、陽極緊固螺栓，18、陽極室排液口，19、陽極室進液口。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖對本發明的實施例進行說明，實施例不構成對本發明的限制:
[0018]—種陰離子隔膜湍流電積裝置，其特征在于，包括陰極筒體，陰極筒體通過與上連接蓋座體以及下連接蓋座體連接，陽極下端穿過下連接蓋座體，陰極筒體、上連接蓋座體、下連接蓋座體以及陽極下端共同構成封閉空間，封閉空間內由陰離子隔膜隔開形成陰陽極隔室，陰陽極隔室分別為陰極液室以及位于陰極液室內部的陽極液室，陰極液室和陽極液室各自包含開口，還包含緊貼在陰極筒體上供陽離子沉積的始極片。本處的技術方案所起到的實質的技術效果及其實現過程為如下:該陰離子隔膜湍流電積槽運行時，陽極液隔室內充滿緩慢流動的偏堿性緩沖陽極液如用NaOH、Na2CO3, Na2SO4-合配制的堿性溶液，陰極液隔室內充滿含有Ni2+離子或者Co 2+離子的電解質溶液。在溶液驅動栗的推動下，陽極緩沖液在陽極室內緩慢流動并排出陽極室在驅動栗的作用下重新返回進液口周而復始；陰極含金屬離子溶液在陰極室內已接近甚至大于2m/s的切線速度高速流轉從頂部排出后再在經由底部進液口進入陰極室周而復始。在陰陽極上加上電壓后，極室內電場作用下，陽極室的OH在陽極上放電析出氧氣，陰極室的金屬陽離子在始極片上放電并沉積于陰極，在陰離子隔膜的調節下陰極室的電解質PH變化降低，滿足鎳鈷等pH敏感陽離子的電沉積過程得以高效運轉。
[0019]作為更具體的實現結構，如圖1所示，陰極筒體為陰極不銹鋼筒體，用密封件螺栓與筒體相連固定的上連接蓋座體4和下連接蓋座體14，在下連接座上的陰極室進液口 15和陽極室進液口 19，位于陰極筒體中心與陰極筒體軸向平行的陽極12，上端為陽極柱體提供定位的非導電定位桿，即陽極定位棒，下端位于下蓋之下與陽極下部螺紋緊固的陽極緊固件，位于陰陽極之間隔絕陰陽極隔室僅提供HO根離子受兩極室間濃度變化而滲透的陰離子隔膜，緊貼于陰極桶底內壁由夾板絕緣條共同構成的始極片，封閉整個筒體的上蓋，封閉整個筒體的下蓋，被陰離子隔膜隔開筒體內部空間后形成的陽離子隔室和陰離子隔室。
[0020]該裝置運行時，陰離子電解質溶液及陽極液在各自輸送栗的驅動下，通過各自的進液口分別進入由陰離子隔膜與陰陽極形成的雙隔室內。陽極室內的含OH電解質溶液較為緩慢的流動著，在電場的作用下OH失去電子成為氧氣析出并在陽極室內產出定量的H+;陰極室內含金屬離子的電解質溶液從柱體的切線方向高速流入有限的陽極空間內，螺旋上升，在電場的作用下其中包含的金屬陽離子不斷在始極片上排開H+沉積為陰極析出金屬；在陰離子隔膜的作用下，陽極室內產生的H+不會擴散至陰極室，既保證了陰陽極室電化學反應的進行，又恒定了陰極室電解質溶液的pH。
[0021]本實用新型進一步技術方案在于，所述陰極液室有位于上方的陰極室排液口和位于下方的陰極室進液口 ；所述陽極液室包含位于上方的陽極室排液口和位于下方的陽極室進液口。
[0022]所述陽極為陽極柱，陽極柱位于陰極筒體中心且與筒體軸線平行布置。該裝置的陽極下部，為了保證陽極柱體與陰極筒體絕對平行，設置了壓環和外部螺紋緊固換；陽極上部設置了能夠深入上蓋的陽極垂直定位針，陽極垂直定位針即陽極定位棒2。所述陽極柱上方通過陽極定位棒2固定在上連接蓋座體上，陽極定位棒2為非導電的定位棒。
[0023]本實用新型進一步技術方案在于，所述上連接蓋座體以及下連接蓋座體連接通過密封件和螺栓與陰極筒體相對固定。
[0024]所述密封件為丁腈密封墊圈。即，該裝置的陽極與下蓋接觸處、上下蓋等處為了保證電解質溶液不跑冒滴漏都設置了丁晴橡膠密封。
[0025]該裝置的上下連接座都有兩個分別為陽極室和陰極室浸出液設置的進出口各一個。
[0026]開創性地，以上各個效果獨立存在，還能用一套結構完成上述結果的結合。
[0027]以上結構實現的技術效果實現清晰，如果不考慮附加的技術方案，本專利名稱還可以是一種電解結構。圖中未示出部分細節。
[0028]需要說明的是，本專利提供的多個方案包含本身的基本方案，相互獨立，并不相互制約，但是其也可以在不沖突的情況下相互組合，達到多個效果共同實現。
[0029]作為非必要的拓展，所述始極片被夾板絕緣條6緊固在陰極筒體的內壁上。該裝置的始極片為了便于陰極析出金屬的取出在上部安裝了反扣式的絕緣條，類似于板槽電積的夾板條，即能消除始極片上部邊緣電沉積過程中長出結瘤，又能在陰極沉積物取出時為取出器提供反扣受力點。
[0030]以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特征和本發明的優點。本領域的技術人員應該了解本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的范圍內。
【主權項】
1.一種陰離子隔膜湍流電積裝置，其特征在于，包括陰極筒體，陰極筒體通過與上連接蓋座體以及下連接蓋座體連接，陽極下端穿過下連接蓋座體，陰極筒體、上連接蓋座體、下連接蓋座體以及陽極下端共同構成封閉空間，封閉空間內由陰離子隔膜隔開形成陰陽極隔室，陰陽極隔室分別為陰極液室以及位于陰極液室內部的陽極液室，陰極液室和陽極液室各自包含開口，還包含緊貼在陰極筒體上供陽離子沉積的始極片。2.如權利要求1所述的一種陰離子隔膜湍流電積裝置，其特征在于，所述陰極液室有位于上方的陰極室排液口和位于下方的陰極室進液口 ；所述陽極液室包含位于上方的陽極室排液口和位于下方的陽極室進液口。3.如權利要求1所述的一種陰離子隔膜湍流電積裝置，其特征在于，所述陽極為陽極柱，陽極柱位于陰極筒體中心且與筒體軸線平行布置。4.如權利要求3所述的一種陰離子隔膜湍流電積裝置，其特征在于，所述陽極柱上方通過陽極定位棒(2)固定在上連接蓋座體上，陽極定位棒(2)為非導電的定位棒。5.如權利要求3所述的一種陰離子隔膜湍流電積裝置，其特征在于，所述始極片被夾板絕緣條(6)緊固在陰極筒體的內壁上。6.如權利要求1所述的一種陰離子隔膜湍流電積裝置，其特征在于，所述上連接蓋座體以及下連接蓋座體連接通過密封件和螺栓與陰極筒體相對固定。7.如權利要求6所述的一種陰離子隔膜湍流電積裝置，其特征在于，所述密封件為丁腈密封墊圈。
【專利摘要】本實用新型屬于電化學領域，尤其涉及一種陰離子隔膜湍流電積裝置。包括陰極筒體，陰極筒體通過與上連接蓋座體以及下連接蓋座體連接，陽極下端穿過下連接蓋座體，陰極筒體、上連接蓋座體、下連接蓋座體以及陽極下端共同構成封閉空間，封閉空間內由陰離子隔膜隔開形成陰陽極隔室，陰陽極隔室分別為陰極液室以及位于陰極液室內部的陽極液室，陰極液室和陽極液室各自包含開口，還包含緊貼在陰極筒體上供陽離子沉積的始極片。有益效果：在陰離子隔膜的作用下，對電解質溶液pH變化較為敏感的鎳鈷等金屬能夠在pH相對穩定的情況下，更高效的沉積于實際片上，獲得更加優良的直流電效，充分發揮湍流電積槽在電流密度以及沉積效率上的優勢。
【IPC分類】C25C7/04, C25C7/00
【公開號】CN204727967
【申請號】CN201520357060
【發明人】薛小軍, 盧正杰
【申請人】陜西瑞凱環保科技有限公司
【公開日】2015年10月28日
【申請日】2015年5月29日