[發明專利]用于硫酸銨電解生產過硫酸銨的石墨陰極電解槽

無效

• 申請號: 201110340309.1
• 申請日: 2011-11-01
• 公開（公告）號: CN102345139A
• 公開（公告）日: 2012-02-08
• 發明（設計）人: 張天峰;鐘仁標;傅瑞芳
• 申請（專利權）人: 上海天壇助劑有限公司
• 主分類號: C25B1/28
• 分類號: C25B1/28;C25B11/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種石墨陰極電解槽，特別涉及一種用于硫酸銨電解生產過硫酸銨的石墨陰極電解槽。

背景技術

目前國內成熟的生產過硫酸銨方法是普遍采用鉛陰極的電解槽生產過硫酸鹽。電解槽的陰極為金屬鉛板構成的無底排籃式電極，每一排籃內安裝一排陽極組成一個電解單元，通常每4-6個并配以冷卻水盤管的單元組成一個電解槽用于過硫酸銨的工業化。在生產過程中鉛陰極在酸性條件下由于鉛自身的特性，會不斷地被腐蝕溶解于硫酸銨電解液。由于這一原因，當前的鉛陰極電解槽存在如下的問題：

一、酸性條件下，鉛陰極不斷地溶解，鉛鹽進入電解液中，造成鉛進入產品中因而導致產品的鉛污染。

二、通常鉛陰極使用6-8個月后，因腐蝕而需要取出維修，造成生產設備的維修工人工作負何很高。

三、維修工人與鉛電極及鉛電極維修過程中產生的污染物接觸，使工廠員工有吸入較高濃度鉛的風險。

四、生產過程中溶解在電解液中的鉛不斷地沉淀在電解槽中形成鉛泥，這是一種環境危害性極大的重金屬污染物，每臺槽子每年產生上百公斤。需對該環境風險物質處置，處置困難且風險很高。

五、因鉛的金屬活動性較高(排在氫的前面)，而在電解過程中有氫氣從鉛陰極上析出，因此每一鉛陰極上有析氫電位存在。雖然該電壓不高僅零點幾伏，但電解電流達數千安培，由此制造每噸產品耗電能達1700-1900千瓦時每噸產品。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種，其可以解決電解槽陰極的腐蝕和頻繁的維修問題，并可以完全消除生產過程中存在的鉛污染、延長電解槽的維修周期、強化設備的生產能力、降低工人的勞動強度。

為解決所述技術問題，本發明提供了一種用于硫酸銨電解生產過硫酸銨的石墨陰極電解槽，其特征在于，其包括陰極石墨排、石墨電極柱、陽極蓋板、陰極銅排、陽極插孔，陰極石墨排、石墨電極柱組成石墨陰極框架，陰極銅排與石墨電極柱的頭部相連，陽極蓋板固定于石墨陰極框架的上方，陽極蓋板上對應地開有一組陽極插孔。

本發明的積極進步效果在于：本發明可以解決電解槽陰極的腐蝕和頻繁的維修問題，并可以完全消除生產過程中存在的鉛污染、延長電解槽的維修周期、強化設備的生產能力、降低工人的勞動強度。

附圖說明

圖1為本發明一實施例的結構示意圖。

具體實施方式

下面舉個較佳實施例，并結合附圖來更清楚完整地說明本發明。

如圖1所示，本發明用于硫酸銨電解生產過硫酸銨的石墨陰極電解槽包括陰極石墨排1、石墨電極柱2、陽極蓋板3、陰極銅排4、陽極插孔5，陰極石墨排1、石墨電極柱2組成石墨陰極框架，陰極銅排4與石墨電極柱2的頭部相連，陽極蓋板3固定于石墨陰極框架的上方，陽極蓋板3上對應地開有一組陽極插孔5。陽極蓋板用于固定陽極和形成液封，陽極插孔用于插入陽極通電，形成電解回路。

在正常使用時，陽極蓋板固定在石墨陰極框架上后浸入盛有一定濃度的硫酸/硫酸銨混合液的槽殼中；然后以陰極銅排為負極、插在陽極插孔中的陽極為正極，加上適當的電壓并控制一定的電流進行電解。電解時電流依次通過陽極、槽殼中的電解液、陰極石墨排和石墨電極柱匯集到陰極銅排，形成電解電流的回路。同時在陰陽極上發生如下的電化學反應：

在陰極石墨排和石墨柱上氫離子得到電子，形成氫氣，反應式如下式(1)：

2H⁺+2e＝＝H₂…………………………………………………………式(1)

形成的氫氣，收集在陽極上蓋板和電解液所組成的液封內后放空或回收。

在陽極上，硫酸根離子失去電子，形成過硫酸根離子，反應式如下式(2)：

2SO₄^2--2e＝＝S₂O₈^2-……………………………………………………式(2)

形成的過硫酸根離子，溶解在電解液中。將電解液蒸發結晶，便得到產品過硫酸銨晶體。

本發明的獨到之處是使用了無析氫電勢的石墨材料替代了有析氫電勢的鉛電極，并且綜合考慮了石墨電極的幾何尺寸和形狀，使陰陽間的電流路徑盡可能縮短而降低電解電壓降，由此達到了良好的節能效果。同時在用石墨取代鉛的改進上徹底消除了生產過程中的鉛污染，從而又達到了良好的環保效果。除此之外，由于石墨耐硫酸的腐蝕，浸泡在電解液中陰極材料的使用壽命較鉛電極大幅度延長，這使得電解槽的維修周期、維修成本和工人的勞動強度有大幅度下降的好處。

雖然以上描述了本發明的具體實施方式，但是本領域的技術人員應當理解，這些僅是舉例說明，在不背離本發明的原理和實質的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改。因此，本發明的保護范圍由所附權利要求書限定。