CN101824639B - 一种用于回收铅酸蓄电池的电沉积装置的阳极及制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电沉积装置的阳极，尤其涉及一种用于回收铅酸蓄电池的电沉积装置的阳极及制造方法。它包括石墨基层和二氧化铅镀层，所述二氧化铅镀层的厚度为0.06～0.08mm，二氧化铅镀层的孔率为30%～50%。本发明一种用于回收铅酸蓄电池的电沉积装置的阳极，具有造价低，使用寿命长，并且在生产时不会带入杂质离子。
Description
技术领域
本发明涉及一种电沉积装置的阳极，尤其涉及一种用于回收铅酸蓄电池的电沉积装置的阳极及制造方法。
背景技术
二氧化铅作为阳极具有高的催化活性、高的析氧过电位和化学惰性，同时以二氧化铅作为阳极不会在电沉积铅时带入其他杂质，因此如何以二氧化铅作为阳极一直是研究的热点。钛基二氧化铅镀层电极已经具有实用价值，但是钛金属价格昂贵，钛板会发生钝化，降低导电性能；直接将铅的表层氧化成二氧化铅容易实现，但是该电极机械强度差，不宜用于工业生产。因此人们希望能在便宜的基体上镀上二氧化铅制成电极。如果选择铁等一般金属作为基体制成二氧化铅镀层电极，由于基体极易钝化，致使电极内应力急剧上升，结合力急剧降低，而导致镀层脱落。由于石墨是电的良导体，并且是非金属，不易钝化，因此能够有效解决上述问题。电镀二氧化铅时会产生α-PbO2和β-PbO2两种晶型，α-PbO2是一种多孔的活性二氧化铅；β-PbO2是一种稳定形态，通常称为保护层。直接在石墨上镀二氧化铅在电沉积时产生的气体进入会使得石墨表面的α-PbO2和β-PbO2分布杂乱，使得在电沉积时产生的气体进入石墨基体与二氧化铅镀层的中间层甚至进入石墨基体的表面层的组织间隙中，导致该电极使用寿命低下。
申请号为200410084567.8的中国发明专利公开了一种新型二氧化铅电机及其制备方法。该电极由二氧化铅粉末和聚四氧乙烯或聚丙烯微粒按一定的质量比例混合后经压片工艺制得。该发明方法属于无基体制备法，从根本上解决了镀层脱落的问题，电极机械强度高，抗腐蚀性好，电化学活性好，制备工艺简单。该电极可用于处理有机废水。但是该电极用作回收铅酸蓄电池的电沉积装置的阳极它的使用寿命不高。尽管没有镀层，但是在电沉积时产生的气体很容易进入该电极的组织间隙中，从而导致电极损坏。
发明内容
本发明的目的是为解决电极使用寿命低下的技术问题，提供一种用于回收铅酸蓄电池的电沉积装置的阳极。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种用于回收铅酸蓄电池的电沉积装置的阳极，包括石墨基层和二氧化铅镀层，所述二氧化铅镀层的厚度为0.06～0.08mm，二氧化铅镀层的孔率为30%～50%。
现有技术尚未有以石墨为基体的报道。以石墨为基体镀二氧化铅层的阳极，它的使用寿命与二氧化铅的镀层的厚度以及二氧化铅镀层的孔率密切相关。
现有技术中采用其他基材作时，其厚度多在0.2mm以上，现有技术认对孔率尚未有控制性指标，且基本没有解决孔率过大的技术难题。
当二氧化铅镀层的厚度小于0.06mm时，该电极使用寿命不长。当二氧化铅镀层的孔率小于30%时，使用该电极的电沉积槽电沉积活性不高，影响生产效率；当二氧化铅镀层的孔率大于50%时，镀层疏松度增大，结合力下降而导致镀层脱落。因此，镀层的孔率在30%～50%时，镀层气孔细密，分布均匀，使用寿命得以大大提高。
本发明的另一个目的是提供一种用于回收铅酸蓄电池的装置的电沉积阳极的制造方法。
一种用于回收铅酸蓄电池的电沉积装置的阳极的制造方法，其特征在于，石墨基体上电镀二氧化铅时工艺参数如下：
以表面预处理过的石墨基体为阳极，以含有300～350g/L的硝酸铅和10～20g/L的硝酸的溶液为电镀液；控制电流密度为400～600A/m2，温度为45～55℃，电镀时间为6～10小时。
在本方案中，电镀液温度和电镀时间与二氧化铅镀层的厚度直接相关，当温度小于45℃时，镀层厚度小于0.02mm并且镀层不致密；当温度小于55℃时，镀层厚度小于0.06mm；相对于现有载体上镀二氧化铅的工艺而言，本发明的电镀温度显著降低，其电镀时间也降低了。在相对低温度下电镀过程缓慢，铅沉积速率低下，镀层厚度薄且硬；当电解液温度高于65℃时，阴极铅板表面生成硝酸铅却不溶解，阴极周围硝酸铅含量急剧升高，溶液变浑浊，导致阳极的二氧化铅镀层薄而疏松。电流密度的强弱则与阳极生成的二氧化铅晶型及其分布密切相关，当电流密度低于400A/m2时，β-PbO2晶型比例偏高，镀层气孔过于细密，镀层孔率低于30%；当电流密度高于600A/m2时，α-PbO2晶型比例偏高，镀层气孔疏松，镀层孔率高于50%。上述实验结果均是在其他主要参数维持在本发明所述范围内得出的。
作为上述技术方案的优选，所述电镀液中还含有骨胶，所述骨胶的用量为0.8～1.5kg/t。
骨胶是一种添加剂，用于本发明后，阴极的极化作用显著增强，电镀液的分散能力也增强了，同时，其细化了镀层的结晶并促进了镀层与基层的结合。
作为上述技术方案的优选，所述电镀液的用水为去离子水。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
本发明一种用于回收铅酸蓄电池的电沉积装置的阳极，具有造价低，使用寿命长，并且在生产时不会带入杂质离子。
具体实施方式
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
实施例1：一种用于回收铅酸蓄电池的电沉积装置的阳极，包括石墨基体和二氧化铅镀层，所述二氧化铅镀层的厚度为0.06mm，二氧化铅镀层的孔率为35%。它的具体制造方法如下：用去离子水制配置含有300g/L的硝酸铅、10g/L的硝酸的电镀液，在电镀液按0.8kg/t的量加入骨胶，用片状的石墨电极作为阳极，棒状石墨电极作为阴极置于上述溶液中，在电流密度为400A/m2，电镀液温度为45℃下电镀10h停止即可得到上述电极，其二氧化铅镀层的厚度为0.06mm时，其孔率为35%。
实施例2：一种用于回收铅酸蓄电池的电沉积装置的阳极，包括石墨基体和二氧化铅镀层，所述二氧化铅镀层的厚度为0.07mm，二氧化铅镀层的孔率为50%。它的具体制造方法如下：用去离子水制配置含有320g/L的硝酸铅、20g/L的硝酸的电镀液，在电镀液中按0.9kg/t的量加入骨胶，用片状的石墨电极作为阳极，棒状石墨电极作为阴极置于上述溶液中，在电流密度为400A/m2,电镀液温度为50℃下电镀6h停止即可得到上述电极，其二氧化铅镀层的厚度为0.07mm时，其孔率为50%。
实施例3：一种用于回收铅酸蓄电池的电沉积装置的阳极，包括石墨基体和二氧化铅镀层，所述二氧化铅镀层的厚度为0.08mm，二氧化铅镀层的孔率为40%。它的具体制造方法如下：用去离子水制配置含有320g/L的硝酸铅、16g/L的硝酸的电镀液，在电镀液中按1.2kg/t的量加入骨胶，用片状的石墨电极作为阳极，棒状石墨电极作为阴极置于上述溶液中，在电流密度为400A/m2,，电镀液温度为45℃下电镀7h停止即可得到上述电极，其二氧化铅镀层的厚度为0.08mm时，其孔率为40%。
实施例4：一种用于回收铅酸蓄电池的电沉积装置的阳极，包括石墨基体和二氧化铅镀层，所述二氧化铅镀层的厚度为0.07mm，二氧化铅镀层的孔率为42%。它的具体制造方法如下：用去离子水制配置含有330g/L的硝酸铅、18g/L的硝酸的电镀液，在电镀液中按1.4kg/t的量加入骨胶，用片状的石墨电极作为阳极，棒状石墨电极作为阴极置于上述溶液中，在电流密度为400A/m2,，电镀液温度为45℃下电镀8h停止即可得到上述电极，其二氧化铅镀层的厚度为0.07mm时，其孔率为42%。
对比例1：将市售二氧化铅粉末与工业级聚四氟乙烯微粉（平均粒径小于20微米）以质量比0.5:1均匀混合，在10MPa压力下压成100mm*3Omm矩形片。将该片在目标处理溶液中性枣红溶液中预电解10～24小时后，作为使用电极。
对比例2：将化学沉淀法制备的二氧化铅粉末与工业级聚四氟乙烯微粉（平均粒径小于100微米）以质量比2.5:1均匀混合，在30MPa压力下压成100mm*3Omm矩形片。将该片在100摄氏度条件下烘3-5小时后，作为使用电极。
在下列条件下进行试验：
测量其在电压l00v、电流密度1000A/m2条件下工作时的年腐蚀率；测量其在外加功率为18w条件下电解中性枣红溶液1.5小时的脱色率和COD去除率。
在作为回收铅酸蓄电池的电沉积装置的阳极时，在电压500 v、电流密度500A/m2，温度为50℃，每天每次电镀10小时的条件下，测量测量年腐蚀率。
Claims (1)
1.一种用于回收铅酸蓄电池的电沉积装置的阳极，其特征在于：包括石墨基层和二氧化铅镀层，所述二氧化铅镀层的厚度为0.06～0.08mm，二氧化铅镀层的孔率为30%～50%；
并且，该阳极通过在所述石墨基层上镀所述二氧化铅镀层制成，电镀时的电镀液由300～350g/L的硝酸铅、10～20g/L的硝酸以及0.8～1.5kg/T的骨胶制成；电镀时，电流密度控制为400～600A/m2，温度控制为45～50℃，电镀时间控制为6～10小时。
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Denomination of invention: Anode of electrodeposition device for recovery of lead-acid battery and manufacturing method thereof Effective date of registration: 20130828 Granted publication date: 20110817 Pledgee: Anji County Rural Credit Cooperative Association Pledgor: Zhejiang Huitong Power Supply Co., Ltd. Registration number: 2013990000617 |
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