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电解锌电耗过高的主要原因是液体质量不过关还是电解析出锌时候的操作不当

网友发布 2023-06-18 23:16 · 头闻号仪器机械

电耗与槽电压成正比,与电流效率成反比.槽电压大体由ZnSO4的分解电压、超电压、电解液电阻的电压降、阳极阴极及接线电阻电压降、阳极泥电压降等组成.

影响电流效率的因素主要有:电解液的含锌量、酸度、温度、纯度,电流密度,添加剂的使用情况,阴极析出周期和漏电损失等.

不不定期生产中影响电耗的主要是烧板,而烧板更多 地是因为电解液中杂质含量过超标.因此建议先了解电解液质量,排除烧板后再作分析、应对.

一、电流效率

在电解过程中,通过一定电量时,生成物的“实际产量和理论产量”之比称为电流效率。

η=G实际/G理论×100%

电解溶液中常含有一些其他离子,当这些离子放电时要消耗一部分电能,电解时发生的副反应以及电荷漏电等因素也要消耗电能。因此电流效率常小于1。分为阴极电流效率和阳极电流效率。

通常计算阴极电流效率:η阴=G实际/G理论×100%

式中:G理论=K·I·t·n/1000? ? ? (kg)

G实际=电解液浓度g(kg/m3)×体积V(m3)? ?(kg)

K为电化当量:

氯的电化当量:KCl2=35.46/26.8=1.323?g/(A·h)

氢的电化当量:KH2=1.08/26.8=0.0376?g/(A·h)

氢氧化钠电化当量:KNaOH=40/26.8=1.492?g/(A·h)

?

阳极电流效率:从电解反应知,阳极上的析O2反应,是与析Cl2反应相竞争的主要电化学副反应,它可使阳极电流效率下降2~4%,

2H2O→O2+4H++4e-…………(1-9)

或?4OH-→?O2+2H2O+4e-……(1-10)

这个电极反应的速度与电极材料、电解条件等密切相关。

此外,阳极析出的氯气,不可避免地有部分溶解在阳极液中,生成次氯酸钠和盐酸:Cl2+H2O?H++Cl-+HClO

当阴极生成的碱,由于扩散等原因进入阳极液中,次氯酸被中和,生成易解离的次氯酸盐:HClO+?OH-?→ClO-+?H2O

这时次氯酸根将在阳极上氧化,生成氯酸根并析出氧气。

6ClO-+3H2O→2ClO3-+4Cl-+6H++3/2O2+6e-······(1-13)

此外,在阳极液中生成的HClO还会进行化学反应生成氯酸盐:

HClOH++ClO-················(1-14)

2HClO+ClO-→?ClO3-+2H++2Cl-······(1-15)

上述这些反应使阳极生成的氯,阴极生成的碱,都由于副反应而白白消耗掉,降低了电流效率和产品纯度,特别是阳极液中的OH-增高时,这些副反应更严重。将阳极和阴极产物分开,降低阳极液中的OH-含量,是提高电解过程电流效率的关键。设法提高阳极析O2过电位,降低析氯主反应过电位,是提高电流效率的又一措施。影响电流效率的因素有:盐水质量、盐水温度、电解液浓度(碱液盐碱比)、隔膜吸附质量、电流密度大小、电流波动、电槽绝缘情况等。

二、?电压效率

理论分解电压与实际槽电压之比称为电压效率,它总是小于1。

槽电压直接影响直流电耗,槽电压由以下几部分组成:

V=V0+η阳+|η阴|+ΣIR·················(1-16)

式中:V0——理论分解电压,当工作电流为零时的槽电压,可由热力学计算。

η阳——阳极过电位。

|η阴|——阴极过电位绝对值。

ΣIR——电流流过电解槽各部分时的欧姆电压降总和。

槽电压由阴极电极电位、阳极电极电位、阴极过电压、阳极过电压、溶液压降、隔膜压降、金属导体压降组成。

因此,可通过选择和研制新型电极材料、隔膜材料、调整极距、提高电解液温度和浓度,控制适宜的电流密度,设计合理的电槽结构等来降低槽电压,以提高电压效率,降低电耗。

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