CN105862058A - 一种连续电解还原三价铕的装置 - Google Patents

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刘志强
邱显扬
高远
曹洪杨
李伟
郭秋松
张魁芳
朱薇
金明亚
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Abstract

一种连续电解还原三价铕的装置，包括一个与电解槽，阴极液高位槽，阳极液收集槽，阴极液收集槽，阳极液收集槽和稀土料液槽。本发明的装置是将电解槽之间的阴极室串联连通，使阴极液从上一个往下一个电解槽的阴极室流动，并逐步还原；各个电解槽的阳极室之间不连通，各个阳极室中的阳极液单独流动且流量单独控制。同时，各个电解槽的电流密度以及电解槽中阴、阳极液的酸浓度也可单独控制，使电解槽的电解稳定，还原效果好。

Description

一种连续电解还原三价铕的装置
技术领域
本发明涉及一种电解还原三价铕的装置，特别涉及一种连续电解还原三价铕的装置。
背景技术
铕是很好的发光材料激活剂，如：Eu3+是红色发光材料的激活剂，Eu2+是蓝色发光材料的激活剂。氧化铕作为发光材料激活剂，被广泛应用于LED、三基色节能灯、高清晰度显示屏、新型X射线医疗诊断系统之中。同时氧化铕还可应用于激光、超导材料、磁泡贮存器件、原子反应堆的控制材料、屏蔽材料和结构材料之中。因此，氧化铕在发展迅速的光电新材料技术中显示出极其重要的地位和作用。
目前我国高纯氧化铕制备方法主要还是采用锌粉还原三价铕离子，利用二价铕离子与其它三价稀土元素性质的差异分离铕与稀土杂质。氧化铕生产技术的不足之处在于还原过程消耗大量的锌粉，后续过程需要除锌，产生含锌废水，加大废水处理难度。六十年代以来，出现了电解还原氧化铕的方法。ZL02117300.1公开了一种电解还原制备二价铕的方法，该法的阳极液为盐酸或盐酸和氯化钠溶液，该法需要配置盐酸或盐酸和氯化钠溶液的阳极液，需要消耗化工原材料，产生新的废水；而且铕离子可能透过离子交换膜进入阳极液造成铕的收率降低。
在三价铕电解还原过程中，随着三价铕不断被还原，含有三价铕离子的稀土氯化物溶液的pH值不断升高，最终导致有氢氧化稀土沉淀产生而无法电解。因此，为了维持pH值稳定，不同电解槽中阴极液需要补充酸的总量不同，最后面的电解槽需要补充的酸更多。ZL02232964.1公开了一种电解还原铕的设备，该设备中将阳极液与阴极液逆流流动，虽然能满足阴、阳极液的酸度要求，由于其将所有阴、阳极室分别串联起来了，不能精确控制单个电解槽中阴、阳极液的酸浓度，造成各个电解槽的电解条件不能独立控制，造成电解不稳定，最终导致还原效果不好。
发明内容
本发明的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种连续电解还原三价铕的装置，可以方便地单独控制各个电解槽的电流密度和单个电解槽中阴、阳极液的酸浓度，使电解槽的电解稳定，还原效果好。
本发明所述的连续电解还原三价铕的装置包括：
用于连续电解还原三价铕的电解槽12；
一个与电解槽12通过管道相连通的用于向电解槽12提供阳极液的阳极液高位槽11；
一个与电解槽12通过管道相连通的用于向电解槽12提供阴极液的阴极液高位槽14；
一个与电解槽12通过管道相连通的用于收集从电解槽12的阳极液出口流出的阳极液收集槽6；
一个与电解槽12通过管道相连通的用于收集从电解槽12的阴极液出口流出的阴极液收集槽3；
一个稀土料液槽2，通过管道分别与阳极液收集槽6和阳极液高位槽11相连通，用于将阳极液收集槽6的稀土料液成份调配后，输送至阳极液高位槽11。
上述连续电解还原三价铕的装置至少有四个以上的电解槽；每个电解槽有阴极室、阳极室、离子交换膜、阳极、阴极，设有阳极液入口、阳极液出口，阴极液入口、阴极液出口；第一个阴极室的阴极液入口与阴极液高位槽相连，各个电解槽阴极室串联连通，上一个阴极液出口与下一个的阴极液入口相连。电解槽阳极室并联连接，每个阳极室的阳极液入口与阳极液高位槽相连，每个阳极室的阳极液出口与阳极液收集槽相连。
每个电解槽以钛基涂钌和铱金属板或网为阳极，金属钛板或网为阴极，阳极室和阴极室之间采用离子交换膜隔开。
本发明的连续电解还原三价铕的装置是将电解槽之间的阴极室串联连通，使阴极液从上一个往下一个电解槽的阴极室流动，并逐步还原；各个电解槽的阳极室之间不连通，各个阳极室中的阳极液单独流动且流量单独控制。同时，各个电解槽的电流密度以及电解槽中阴、阳极液的酸浓度也可单独控制，使电解槽的电解稳定，还原效果好。
附图说明
图1为本发明的装置示意图。
具体实施方式
图1所示为本发明的连续电解还原三价铕的装置。
电解槽12通过管道与阳极液高位槽11相连通，阳极液高位槽11储存稀土氯化物料液，向电解槽12的阳极室提供阳极液，阳极液高位槽11设置阳极液入口、阳极液出口、阀门和流量计。
第一个电解槽12通过管道与阴极液高位槽14相连通，阴极液高位槽14储存含有三价铕离子的稀土氯化物溶液，向第一个电解槽12的阴极室提供阴极液，阴极液高位槽14设置阴极液入口、阴极液出口、阀门和流量计。
阳极液收集槽6通过管道与各个电解槽12的阳极室相连通，收集从电解槽12的阳极室流出的阳极液，其设置有阳极液入口、阳极液出口和阀门。
阳极液收集槽6与稀土料液槽2相连通，阳极液收集槽6收集电解后的阳极液，通过管道和泵将电解后的阳极液送入稀土料液槽2，经调配成分后，通过管道和泵送入与其相连通的阳极液高位槽11，稀土料液槽2设置有阳极液入口和出口，装有阀门和液位计。
阴极液收集槽3通过管道与最后一个电解槽12的阴极室相连通，收集从最后一个电解槽12的阴极室流出的阴极液，其设置有阴极液入口、阴极液出口和阀门。
单个长方形隔膜电解槽由一个阳极室和一个阴极室组成，按阴极液与阳极液的流量比为0.1~6:1，停留时间1~2小时，设计阳极室和阴极室的容积，中间用离子交换膜隔开，阳极采用钛基涂钌和铱金属板，阴极采用金属钛板。以四个电解槽为例，将四个电解槽的阴极室串联连通，阳极室不连通。
本发明是通过实施例来描述的，但并不对本发明构成限制，参照本发明的描述，所公开的实施例的其他变化，如对于本领域的专业人士是容易想到的，这样的变化应该属于本发明权利要求限定的范围之内。

Claims (3)

1.一种连续电解还原三价铕的装置，其特征是包括：
用于连续电解还原三价铕的电解槽(12)；
一个与电解槽(12)通过管道相连通的用于向电解槽(12)提供阳极液的阳极液高位槽(11)；
一个与电解槽(12)通过管道相连通的用于向电解槽(12)提供阴极液的阴极液高位槽(14)；
一个与电解槽(12)通过管道相连通的用于收集从电解槽(12)的阳极液出口流出的阳极液收集槽(6)；
一个与电解槽(12)通过管道相连通的用于收集从电解槽(12)的阴极液出口流出的阴极液收集槽(3)；
一个稀土料液槽(2)，通过管道分别与阳极液收集槽(6)和阳极液高位槽(11)相连通，用于将阳极液收集槽(6)的稀土料液成份调配后，输送至阳极液高位槽(11)。
2.根据权利要求1所述的连续电解还原三价铕的装置，其特征是至少有四个以上的电解槽；每个电解槽有阴极室、阳极室、离子交换膜、阳极、阴极，设有阳极液入口、阳极液出口，阴极液入口、阴极液出口；第一个阴极室的阴极液入口与阴极液高位槽相连，各个电解槽阴极室串联连通，上一个阴极液出口与下一个的阴极液入口相连，电解槽阳极室并联连接，每个阳极室的阳极液入口与阳极液高位槽相连，每个阳极室的阳极液出口与阳极液收集槽相连。
3.根据权利要求1所述的连续电解还原三价铕的装置，其特征是每个电解槽以钛基涂钌和铱金属板或网为阳极，金属钛板或网为阴极，阳极室和阴极室之间采用离子交换膜隔开。
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