[發明專利]電解用半反應器及其應用

無效

• 申請號: 200810031721.3
• 申請日: 2008-07-10
• 公開（公告）號: CN101624709A
• 公開（公告）日: 2010-01-13
• 發明（設計）人: 李德良;張云亮;張建國
• 申請（專利權）人: 長沙鉑鯊環保設備有限公司
• 主分類號: C25B9/00
• 分類號: C25B9/00;C25C7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及電化學半反應相關的反應器的制作方法、以及它在電解和電解池 領域的應用。

背景技術

電解反應是消耗電能并將其轉化為化學能的化學反應，電解反應總是由 兩個電對半反應構成，這種半反應可分為兩類即：氧化半反應(反應物分子 或離子的價態由低升高)和還原半反應(反應物分子或離子的價態由高降低)； 兩個半反應組合在一起則是一個完整的電解化學反應。電解化學反應的實質 是消耗電能并使其轉化為化學能，其結果是分別會在陰極區和陽極區產出新 的化學物質，如電解水會分別在陰極區、陽極區產出氫氣和氧氣。電解化學 反應廣泛應用在金屬電鍍、有色金屬的提取和精煉、化學品包括無機物(如 燒堿)、有機物和高分子化合物的生產，以及環境保護領域如：含重金屬廢液 中金屬離子的回收和去除、廢水中可降解有機物的氧化和分解等。但是，至 今為止，電解相關應用領域的電化學反應器(俗稱電鍍槽、電解槽、貴金屬 和重金屬回收裝置、各種水處理裝置等)在其設計、加工和制造中，皆沒有 充分考慮到兩個不同的電化學半反應的特殊性，尤其沒有考慮到兩個半反應 分別對原料要求的個異性、在完成其半反應中對技術參數(如比重、pH、溫 度、粘度、密度、傳質速度等)要求的個異性、產出產物的個異性(如氧化 還原性、閃點、腐蝕性、物理形態等)和進一步分離、純化要求的個異性。 對于陰極區產物和陽極區產物是否都能方便地離開反應器、以及它們之間是 否有相互不利的影響(如相接觸后產生新的化學反應或存在安全隱患等)，常 規的電解槽就明顯存在一些不足，例如：對于從含一定濃度氯離子的酸性液 體中分離回收銅、鎳、金、銀等金屬且使它們直接以固體形態去除時，由于 陽極區產出氯氣等有害氣體，傳統的普通電解或電鍍設備不適用，因為這種 直接電解(或稱電鍍)的設備是針對析出金屬固體的陰極半反應進行設計和 加工的，僅僅單獨考慮了析出金屬的陰極半反應的技術要求，而沒有考慮到 相應的另一電化學半反應即陽極區的反應將會產生對環境有毒害的氯氣等； 即使采用當代氯堿工業的板框式膜電解設備，由于它是一種全密封設備且為 連續生產而設計的，沒有充分考慮到陰極產物是固體(如金屬銅)、占據空間 較大且須要經常移出反應器的特點，也不適用。

發明內容

本發明的特點是從電化學半反應的特殊性和個異性的特點出發，針對不同 電化學半反應對技術參數(如流體壓力大小、工作pH、工作溫度、傳熱傳質 要求、介質氧化還原性質、產物的物化性質等)要求的個異性開展電解半反 應器包括氧化半反應器和還原半反應器的設計和加工制作，以實現不同的反 應區域包括氧化半反應區域和還原半反應區域在最佳狀態下完成。對于某一 具體的電解化學反應及過程而言，將這種分別優化設計的半反應器包括氧化 半反應器和還原半反應器進行組裝后可得到針對性強、適應性強的電解設備， 以實現最佳的技術、經濟和環保效益。

按本發明的第一個方面，本發明是提供一種用于電解半反應的反應器，與 常規的電解設備不同的是，它以電解化學反應及過程中的半反應(包括氧化 半反應和還原半反應)為出發點，以充分考慮不同半反應過程所需的工作參 數(包括工作壓力、pH、工作溫度、傳熱傳質要求和介質氧化還原性等)的 個異性和相關半反應中反應物、產物的不同特性(如形態和腐蝕性等)為前 提，以自成一個獨立的工作單元為特點；可在該半反應器內完成特定的電化 學半反應，或氧化反應，或還原反應，包括那些半反應前后在反應物與產物 間有相變出現的半反應，如由液態的反應物變為氣體或固體的產物等。