隔膜电解法

冶金工程学科术语

隔膜电解法是用可渗透的多孔隔膜将电解槽内的阴极和阳极分开的电化冶金作业。隔膜将电解槽分隔成阳极室和阴极室，阳极和阴极分别放置其中。两室的电解液可以一样，也可以不同，视具体电解要求而定。在后一情况下则有阳极(室) 液和阴极 (室) 液之分。

原理

隔膜电解法以多孔隔膜将阳极区和阴极区分隔，避免了两极产物的混合。如图《隔膜电解法原理》所示。饱和盐水由阳极区加入，阴极区生成的碱及未分解的盐水则不断流出。通过适当调节盐水流量，可使阳极区液面高于阴极区液面，从而产生一定的静压差，使阳极液透过隔膜流向阴极室，其流向恰与阴极区OH一向阳极区的电迁及扩散方向相反，从而大大减少进入阳极区的OH一数量，抑制析氧反应及其他副反应的发生，阳极效率提高到90%以上。而阴极区由于OH一流失减少，碱液质量浓度可提高到100～140g/L。

隔膜功效

隔膜的功效有：使两极的气体电解产物分开而得以分别收集; 提供使某种离子不能到达相关电极上进行电化学反应所必须的条件; 阻止杂质离子向阴极移动、富集;避免悬浮阳极泥微粒机械混入阴极沉积。应用隔膜电解使得革新某些有色金属提取冶金工艺和生产某些高纯有色金属成为可能。

隔膜材料

迄今得到广泛应用的工业隔膜材料主要有棉或化纤织物、微孔塑料、石棉板、离子交换膜、素烧陶瓷等。对隔膜材料的基本要求是：具有适当孔隙和一定的孔隙率; 对离子通过的选择性好; 较低的电阻; 良好的化学稳定性和较好的机械强度等。

应用

隔膜电解可以用于金属的精炼和提取，也可以用来造液。隔膜电解按两室电解液组成量是否一样分为电解液成分一样的隔膜电解及阳极液和阴极液的隔膜电解两类。

同极电解

这是最简单的一种隔膜电解，旨在防止阳极泥落入阴极金属产品。一般应用帆布作为阳极袋(即隔膜)。银电解精炼是这类电解应用的典型例子。

银电解精炼是以粗银为阳极，往盛硝酸银电解液的电解槽中通直流电使粗银阳极溶解，在阴极上析出更纯银的过程，银精炼方法之一。1884年莫比乌斯(Moebiuss)最先获得银电解精炼的专利权，至今此法仍是世界上最主要的银精炼方法。有立式电解法(Moebiuss法)和卧式电解法(Balbach-Thum法)，二者仅电解槽的结构不同。前者占地面积小，槽电压低，电流效率高;后者可以处理低品位阳极，不留残极，容易操作。生产中多采用立式电解法。

不同极电解

这是真正名符其实的隔膜电解，主要用于： (1)可溶阳极隔膜电解; (2)不溶阳极隔膜电解; (3) 隔膜电解造液。

(1)可溶阳极隔膜电解。和无隔膜可溶阳极电解相似，所不同者仅在于电解液的循环流通方式。阳极液由于含杂质阳极溶解而相对富集杂质，自电解槽 (阳极室)排出后，经净化系统处理(见铜电解液净化)，成为纯净电解液即阴极液(又称新液)后，供进阴极室进行电解。然后透过隔膜进入阳极室而成为阳极液，如此完成一循环，如《隔膜电解示意图》所示。为推动阴极液透过隔膜向阳极室流动和遏阻杂质离子向阴极室渗透，一般需保持阴极室液面高于阳极室液面50～100mm。电解法生产高纯金属和硫化镍电解精炼，可作为这种隔膜电解应用的例子。

(2)不溶阳极隔膜电解。在湿法冶金流程中，原料经浸出处理获得的富液，直接或经净化后送进阴极室进行电解提取。在阴极上发生电还原析出金属的同时，在阳极室内的不溶阳极上进行阴离子Cl-、OH-等的氧化并生成中性分子Cl2、O2等析出。有关离子通过隔膜运动，使两室电解液内的物质和电量保持平衡。钴电解以及湿法冶金流程中锑和铋的电解提取，是这种隔膜电解应用的典型例子。

(3)隔膜电解造液。这是一种电化学造液法。以所需造液的金属为阳极，任意一种导体为阴极，置于由隔膜分开的浓度不同的同种酸液中。电解时，阳极金属发生电氧化溶解入溶液，但溶入溶液中的其离子不能通过隔膜进入阴极室，故在溶液(阳极液)中积累，浓度不断升高。在阴极室，阴极上放电析出的是氢。阴极液中原来与H+离子对应共存的酸根离子，通过隔膜进入阳极室，与阳极溶解下来的金属离子一起使电解质体系的物质和电量达到平衡。最后所得的阳极液，就是含有所需金属离子浓度的溶液。隔膜电解造液在金电解精炼中获得应用。

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