專利名稱：用電解還原法制備二價(jià)銪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬用電解還原法分離與純化稀土鹵化物，尤其是提取純銪的氯化物。
銪是稀土元素中易被還原為二價(jià)的元素，由于二價(jià)銪與三價(jià)稀土離子在化學(xué)性質(zhì)上有顯著差異，借此可以實(shí)現(xiàn)銪的純化。目前工業(yè)上主要應(yīng)用的是鋅粉還原法，這種方法是固一液操作，過(guò)程不易連續(xù);鋅離子進(jìn)入含銪的溶液，影響萃取過(guò)程;萃取后，需增加除鋅環(huán)節(jié);銪的收率較低，同時(shí)需要耗費(fèi)大量的高純鋅粉，一個(gè)生產(chǎn)1.4噸熒光級(jí)氧化銪的稀土分離工廠，每年需用鋅粉6噸。用電解還原法提純銪，較鋅粉還原法有一定的優(yōu)越性。銪的電解還原法有汞陰極電解法、多孔碳電極電解法及鋅電極電解法等。但汞對(duì)環(huán)境有危害;多孔碳電極有微孔堵塞現(xiàn)象;而鋅電極電解法Zn2+濃度對(duì)Fu3+的還原有影響，二者有相互競(jìng)爭(zhēng)作用，且同樣存在鋅對(duì)產(chǎn)品的污染問(wèn)題。這些都妨礙了電解還原法的應(yīng)用。
本發(fā)明的目的在于提供一種用鈦?zhàn)麝帢O，采用稀土氯化物作為電解還原體系，分離和提純銪的工藝方法。
本發(fā)明的主要技術(shù)特征是采用鈦材制件作為陰極、普通碳鋼或鐵制件作為陽(yáng)極;含有稀土的酸性水溶液為陰極液，稀酸為陽(yáng)極液;陰極室和陽(yáng)極室之間用陰離子交換膜隔開。
本發(fā)明的基本原理如下主要電化學(xué)反應(yīng)陰極
陽(yáng)極
銪比釤易還原，而其它稀土離子還原更難。氫在鈦電極上有較高的超電位，氯氣析出及水的分解均需較高的陽(yáng)極電位。故在一定的槽壓下，陰極為銪的還原，陽(yáng)極為鐵的氧化，總的電池反應(yīng)主要為
在稀土離子濃度30～60g/l，pH＝1.0～5.0，溫度20～60℃，攪拌速度200～500rpm的范圍內(nèi)，體系的極化特性為在陰極電位為-600～-900mV時(shí)，電流有平臺(tái)區(qū)，這時(shí)完全是銪的還原。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的1.電解槽結(jié)構(gòu)電解槽由耐鹽酸的材料如聚氯乙烯或有機(jī)玻璃板粘接而成，分為陰極室和陽(yáng)極室。兩室間用陰離子交換膜隔開，以防止在陰極生成的二價(jià)銪移動(dòng)到陽(yáng)極再氧化。
2.電極陰極為多種結(jié)構(gòu)的鈦板、多孔鈦板、鈦絲或鈦絲網(wǎng)構(gòu)件。使陰極具有盡可能大的表面積。陽(yáng)極為普通鋼板或鋼絲等簡(jiǎn)單構(gòu)件。
3.電解液陰極液為分組后的釤、銪、釓富集物或混合稀土的氯化物水溶液，pH＝1.5～3.5，置于陰極室。陽(yáng)極液為pH＝1.0～3.0的鹽酸，置于陽(yáng)極室。
4.電位控制采用晶體管恒電位儀操作，兩個(gè)電極接至直流電源的正負(fù)極。電解槽上方裝有測(cè)定電極電位的鹽橋，使陰極電位設(shè)定在-600～-900mV。此時(shí)應(yīng)觀察不出陰極冒氣泡。并測(cè)定槽壓、電流和陽(yáng)極電位。兩個(gè)電極分別架設(shè)于陰、陽(yáng)極室的居中位置。
5.操作電解液需以一定的混合強(qiáng)度均勻攪拌，在室溫下操作。電解槽空間用高純氮?dú)饣驓鍤獗Ｗo(hù)，使槽內(nèi)呈微正壓，惰性氣體從檢測(cè)孔排出，不允許空氣進(jìn)入。
6.過(guò)程檢測(cè)為判定銪的還原程度，需定時(shí)取樣分析。在保護(hù)氣氛下取樣，并在保護(hù)氣氛下用碘量法分析陰極液中Eu2+的濃度。
本發(fā)明有以下優(yōu)點(diǎn)1.與鋅粉還原法相比，沒(méi)有鋅對(duì)產(chǎn)品的污染問(wèn)題，使處理工序簡(jiǎn)化，能節(jié)省大量的高純鋅粉;
2.鈦電極耐鹽酸腐蝕，加工性能好，價(jià)格便宜，對(duì)氫氣有較高的超電位，表面性能穩(wěn)定，不存在碳電極的孔堵塞問(wèn)題;
3.電解過(guò)程僅需控制陰極電位或槽壓，操作簡(jiǎn)便，采用雙陰極室電解，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn);
4.電解液體系與現(xiàn)行的稀土分離工藝流程相適應(yīng)，適用面廣。


圖1為電解槽組件結(jié)構(gòu)2為電解還原流程原理圖[1]陰極室、[2]陰極、[3]離子交換膜、[4]陽(yáng)極、[5]攪拌器、[6]陽(yáng)極室、[7]壓蓋、[8]進(jìn)氣管、[9]鹽橋、[10]排氣管、[11]甘汞電極、[12]電壓表、[13]電流表、[14]恒電位儀。
實(shí)施例1.溫度60℃，Sm-Eu-Gd濃度50g/l，陰極液pH＝1.95(Hcl)，
陽(yáng)極液pH＝1.85(Hcl)，攪拌速度400rpm，陰極面積53cm2，陰極液體積75ml，陰極電位-800mV，在此工藝條件下，還原時(shí)間55min，有99%Eu3+被還原，此時(shí)陽(yáng)極電位77mV，槽壓0.67V，電流13mA。
2.Sm-Eu-Gd濃度60g/l，溫度30℃，陰極液pH＝1.77(Hcl)，陽(yáng)極液pH＝1.77(Hcl)，陰極面積53cm2，陰極液體積75ml，含Eu0.6327g，攪拌速度400rpm，陰極電位-800mV，在此工藝條件下，還原時(shí)間150min，有99%的Eu3+被還原，此時(shí)陽(yáng)極電位190mV，槽壓0.655V，電流9.0mA。
3.陰極液pH＝3.06(Hcl)，陽(yáng)極液pH＝3.20(Hcl)，溫度30℃，Sm-Eu-Gd濃度50g/l，陰極液體積75ml，含Eu0.5273g，陰極面積53cm2，攪拌速度400rpm，陰極電位-800mV，在此工藝條件下，還原時(shí)間180min，有99%的Eu3+被還原，此時(shí)陽(yáng)極電位-513mV，槽壓0.207V，電流4.3mA。
權(quán)利要求
1.一種用電解還原法制備二價(jià)銪的方法，其特征在于還原工藝采用a、以鈦材制件為銪電解還原的陰極，普通碳鋼或鐵制件為陽(yáng)極；b、含有銪的酸性水溶液為陰極液，pH=1.5～3.5置于陰極室；酸性水溶液或FeCl2酸性水溶液為陽(yáng)極液，pH=1.0～3.0置于陽(yáng)極室；c、陰極室與陽(yáng)極室之間用人工陰離子交換膜隔開；d、電解槽空間用惰性氣體保護(hù)，混合攪拌電解液；e、陰極電位恒定在-600～-900mV，操作溫度為20～60℃。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備二價(jià)銪的方法，其特征在于所用的鈦材制件可為鈦板、多孔鈦板、鈦絲，也可為鈦絲網(wǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所用的陰離子交換膜為多孔性、耐酸腐蝕、膜電阻較低、強(qiáng)度較高的合成樹脂膜，可為聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚苯乙烯膜、尼龍膜。
4.根據(jù)權(quán)利1所述的方法，其特征在于所處理的含有銪的酸性水溶液為混合稀土水溶液，也可為釤、銪、釓富集物的酸性水溶液。
5.根據(jù)權(quán)利1所述的還原銪的方法，其特征在于所用的碳鋼制件可為鋼板、多孔鋼板、鋼絲，也可為簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的鋼絲網(wǎng)或鋼結(jié)構(gòu)件。
6.根據(jù)權(quán)利1所述的還原銪的方法，其特征在于所指的FeCl2酸性水溶液的Fe2+＜5mol/l。
7.根據(jù)權(quán)利1所述的還原銪的方法，其特征在于所用的惰性氣體可為高純氮?dú)?、高純氬氣或普通氬氣?br> 全文摘要
本發(fā)明提供了一種用電解還原法制備二價(jià)銪的工藝。該方法以鈦板、多孔鈦板、鈦絲或鈦絲網(wǎng)等多種結(jié)構(gòu)的鈦材制件為陰極，普通碳鋼或鐵制件為陽(yáng)極，陽(yáng)極室與陰極室之間用陰離子交換膜隔開，以pH＝1.5～3.5的釤、銪、釓富集物的氯化物水溶液為陰極液，pH＝1.0～3.0的鹽酸水溶液或FeCl
文檔編號(hào)C25B1/00GK1056906SQ9010383
公開日1991年12月11日 申請(qǐng)日期1990年5月31日 優(yōu)先權(quán)日1990年5月31日
發(fā)明者邰德榮, 凌小平, 馬栩泉 申請(qǐng)人:清華大學(xué)