CN1382836A - 一种电解液的维护方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于维护和调整电解液的方法,其中藉助一种离子交换器调整电解液的离子浓度和离子成分。优选地,离子交换器包含电解液中含有的、对电解液质量有重要影响的多种平衡离子。在离子交换过程中,平衡离子将不利于电解液质量的离子从电解液中交换出来。由此以优选的方法调整电解液的成分和及其浓度。这样使电解液的pH值和它的比重最大限度地保持恒定,因此极大地延长了电解液的使用寿命。在保证恒定成分时,使用寿命不再受到限制,因而本发明的方法有特别高的经济价值。

Description

一种电解液的维护方法

本发明涉及一种用于维护和调整电解液的方法。

为了保证电解液的完善工作，电解液的调整和维护是一种绝对必要的前提。其中特别要注意极限值的保持，注意规定的比重、成分、pH值和温度的保持，因此离子成分特别具有决定的意义。为了保证电解液完善的工作，必须保持电解液中没有杂质。因此就要努力避免生成沉淀和其它基本不溶的杂质。

在金的离析中，电解液的维护和调整具有决定性的意义。在金的离析中，大部分应用氰化物类作为电解液，其中金从阴离子络合物中析出。金的氰化络合物的稳定性很高，因此在酸性pH值范围内也可以析出，而且析出的效果比较好。

在应用酸性的金电解液时，主要使用不溶的阳极。因此补充带有金盐的电解液是必要的。这种形式的金盐主要含有钾作为阳离子，此外为了降低费用，通常将冲洗液又返回到电解槽中。因此在电解槽工作过程中，钾离子和其所属的平衡离子不断地增高。这就导致电解液比重急剧升高，其后果是缩短电解液的使用寿命。

此外，在应用不溶解的阳极中会出现的问题是，在电解槽工作期间pH值不断地提高，对金的还原来说，由此引起阴极效率低于100％，从而导致氢离子还原，这样又导致pH值升高。在这种形式的金属析出电解液中，pH值只允许在一定的范围内波动，因为pH值严重影响析出行为。为了调节pH值的升高，通常在电解液中加入酸，可以是，例如硫酸，但是也可是一种有机酸。

为了校正pH值，加入酸可以形成沉淀，因为钾离子可以与各个的酸根离子形成沉淀，例如硫酸钾。但这种形式的沉淀是不希望有的和有害的，因为电解液必须保持清洁，特别是不应有可能出现的悬浮颗粒。

因此电解液的调整和维护，特别是在金电解液中具有特别重要的意义，并且直到现在其耗费是很大的。除了控制金含量外，必须监测可能的合金金属的浓度，和控制游离的氰化钾和碳酸钾的浓度，此外必须检查比重和pH值，并且必须补充滞后损失(Ausschlerr verluste)。虽然控制的耗费巨大，但由于上述原因，已知的电解液还只有有限的使用寿命。

本发明的目的是提供一种用于维护电解液的简单方法，藉助该方法通过恒定保持在电解液中的离子浓度和离子成分延长电解液的使用寿命。

本发明的目的是通过使用至少一种离子交换器来实现的，藉助离子交换器调整离子浓度和离子成分。

本发明建议，藉助一种离子交换器调整在电解液中的离子成分和离子浓度。通过离子交换器导入电解液，在交换过程中，离子交换器母体中的平衡离子(Gegenionen)将离子(Ionen)从电解液中交换出来。由此根据本发明的方法有可能，以较好的方式调整电解液的离子成分和各个的离子浓度。根据本发明的方法基于下述的情况是最有利的，为了保持电解液质量恒定，通过根据本发明的离子交换器的使用，将对电解液质量有不利影响的离子交换成必要的离子。由此可以以较好的方式调整电解液的成分和其各自的离子浓度。其中离子交换器优选含有在电解液中含有的并对电解液质量有重要影响的平衡离子。而且离子交换器以比较好的方法在使用后进行再生。

根据本发明的方法出乎意外地很好地解决了现有技术中存在的问题，即电解液成分必须通过耗费巨大的添加来调整，同时又有例如在金电解液中引起沉淀的危险。本发明建议一种特别有利的维护和调整电解液的方法，使得传统的对电解液寿命产生不利影响的措施成为多余，而且可以节省了化学制剂，对环境造成较小的影响。根据本发明的方法耗费较小，因为平时要分别调整的各自过程，现在可以用一种方法步骤，即通过离子交换器导入电解液来调整。根据本发明的方法节省了测量和控制步骤，因为不再需要耗费巨大的监测装置监测电解液的成分。这样可节省很多工作步骤和有关的费用。根据本发明的方法，延长一种电解液的使用寿命不再受到限制，因为它的成分基本上能保持恒定。通过恒定的成分和由此造成的电解液质量的恒定，很少会在离析的镀层上造成质量缺陷。本发明的特点是使用一种维护和调整电解液的离子交换器，由于离子交换器的可再生性是很有利的，因此本发明导致较小的材料消耗，并能降低费用。

特别是本发明的方法也可以比较好地维护酸性的金电解液。正如本文开始时所述，在这样的金电解液中存在着缺点，即钾离子的富集和电解液pH值的升高。特别在酸性的金电解液中，pH值和氢离子浓度准确的保持恒定是决定性的。本发明优选地使用一种离子交换器，可以不用过量地添加用于校正pH值的无机酸或有机酸，这样藉助离子交换器可以校正pH值。因为可以最大程度地不用过量添加无机酸或有机酸，这样就不会造成不希望有的沉淀和由此对电解液质量造成不利的影响。根据本发明所利用的离子交换器的原则，一种形式的离子很容易地交换另一种离子，这是最优选的，目的是为了从电解液中将对电解液质量不利的离子，如将在酸性的金电解液中的钾离子交换成对电解液质量有利的离子交换器的平衡离子，如在酸性的金电解液中的氢离子。

为了便于控制，可以应用一种阳离子交换器。为了维护和调整酸性的金电解液，应用一种酸性阳离子交换器就显得很突出。此时在电解液中含有的阳离子可以与阳离子交换器的氢离子交换。在维护金电解液时，优选将对电解液有不利影响的钾离子与必要的氢离子交换，这样可阻止pH值的升高。由此藉助本发明的简单方法克服在电解液工作时，特别是在一种酸性的金电解液工作时的主要缺点。使用离子交换器去除在电解液中的能使电解液比重升高和缩短电解液使用时间的过量钾离子。钾离子可以被氢离子交换，它们在电解液中较好地被还原出来的氢离子替代。由此阻止了不希望有的pH值的升高。这样可以最大程度地不用添加过量的无机酸或有机酸。同时阻止了反之会出现的钾盐沉淀，根据应用酸的不同，例如会出现硫酸钾。

离子交换器以优选的方法被再生。在充电以后或与离子交换器母体的嵌接集团上确定位置的离子交换后，例如在维护一种酸性电解液的情况下，氢离子交换电解液中的各种阳离子，离子交换器的位置被上述的阳离子占据。因为离子交换是一个可逆过程，通过用酸和水的处理，使离子交换器又转为原先用氢离子载荷的状态，此时由电解液来的阳离子从离子交换器母体中洗脱下来。由于这种特别有利的性质，离子交换器具有一个长的使用寿命，基本上可以不受限制地使用，这样如在金电解液工作时，费用的降低达到所希望的数值。

此外在基本化学制剂分解时，必然地使电解液比重升高。电解液比重由盐、钾或酸浓度得出。电解液的比重藉助离子交换器以较好的方式可以在一定范围内调整，这样可以有利地延长电解液的使用寿命。根据本发明的方法可以阻止有害的比重升高，因为例如在酸性的金电解液的情况中，过量的钾离子被氢离子交换，并且通过本发明的方法可以最大程度地不用添加有机酸或无机酸，这些有机酸或无机酸有利于提高电解液的比重。

根据本发明的方法可以恒定地保持电解液的成分，由此电解液的使用寿命不受限制。其中藉助输送单元可以连续地将一定数量的电解液从电解槽中取出并流过各自的离子交换器。在维护酸性的金电解液时，连续地由钾离子释放的和主要由当量氢离子富集的电解液重新输送到电解槽中。为了再生被钾离子载荷的离子交换器母体，紧接着必须有冲洗步骤，洗脱电解液的结合离子，而用氢离子重新载荷母体。为了洗脱从电解液中结合的离子，优选用稀酸和水交替地清洗离子交换柱。随后交换柱又可以再使用。各个的措施和步骤必须与各个所应用的离子交换器相匹配。

由于金价格很高，一般需要从再生离子交换器的冲洗液、废弃的电解液和有缺陷的工件中回收。因为通过离子交换器进行净化过程中，金离子可以与离子交换器的母体结合，因此在其冲洗或类似冲洗中应将可能存在金离子的洗脱液输送到回收金的装置中。金的回收可以通过如强碱阳离子交换树脂或电解槽进行。通过输送洗脱液到其它的回收金的装置中可保证本发明的方法不会有金的损失。

本方法能比较好地适应于各种不同的电解液，由此找到一个宽广的应用领域。它不限于特别叙述过的酸性的金电解液的维护和调整。本发明的方法可以用于维护任何一种电解液，因为根据本发明的基本思想，藉助离子交换器可以调整一种电解液的离子成分，其中将不利于电解液质量的不希望有的离子用在电解液中消耗的离子替换，这是为了恒定保持电解液质量所必须遵守的。其中特别提到pH值的调整，对此本发明的思想明确地不受限制。因为事实是应用本方法可简单、经济、方便地调整电解液成分，特别是电解液的pH值，根据本发明的方法固定保持成分和离子浓度也可很好地适合于如碱性电解液。只要相应的参数相匹配，如使用的离子交换器，它可以是一种碱性离子交换器，还有冲洗步骤和再生等。

各种参数可以简单地进行匹配，对专业工作者来说，可以简单地从使用的电解液的待去除的离子、希望含有的离子和用于交换的离子，与带有相应平衡离子的离子交换器的关系等组合中得出这些参数。另外对各个母体提出了为再生和工作的各种不同的要求，这些要求也会由离子交换器的各个生产者给出。

根据本发明的方法能较好地在微调区域内调整微小的pH值偏差。它不能藉助离子交换器调整，而可以通过补充离子交换器的措施进行调整。根据本发明方法的一个实施方案，通过测量装置测量电解液的各个重要参数，并与规定值比较，自动采取各个的措施。根据测量值提高电解液通过离子交换器的流动速度。pH值的微细调整，如果不希望通过离子交换器完成，可以藉助一种无机酸或有机酸来完成，同时也可以补充可能会有的滞后损失。此外测量装置可以测量悬浮颗粒的数量，只是需要通过过滤设备进行过滤。其中也可以考虑其它的参数。

本发明提供一种维护和调整电解液的装置，特别是维护和调整酸性的金电解液的装置，该装置具有多种测量单元，它测量待维护的电解液，形式为各个重要参数的实际值；多种储存单元，它储存待维护电解液的各个重要参数；至少一种计算单元，它将测量的实际值与储存的规定值进行比较，还有控制单元，它为了要使电解液的实际值与规定值相匹配，采取各种措施。另外该装置还有一种离子交换器，它将电解液中的对电解液质量不利的离子交换为它们各自的平衡离子，这些离子在电解液中也是含有的和对改善电解液质量是必需的；该装置也有多种输送单元，它输送电解液到离子交换器中和返回到电解槽；和多种冲洗单元，它再生被电解液离子载荷的离子交换器。但是本发明也有少量的综合单元，它具有恒定的操作参数，可以不用各种测量、储存和计算单元。

根据实验室试验可以证明本发明的有效性，此外必须提出维护酸性的金电解液示范性的结果。试验叙述仅仅是一个较详细的说明，而不受其限制。试验中应用一种电解水溶液作为金电解液，它含有作为主要成分的柠檬酸/甲酸钾、一种柠檬酸钴(II)盐络合物、甲酸/甲酸钾和一种金铬合物(金氰化钾)。其中电解液的pH值为5和钾的浓度为75g/l。为了试验，500ml的电解液通过具有75g交换树脂的离子交换柱，选择的树脂形式为，氢离子可以交换钾离子。电解液流过离子交换柱并被收集。结果指出，电解液流过离子交换器的母体，钾浓度从75g/l降到59g/l，测得pH值为4.7。该结果示范性地证明本方法的有效性。而对金的氰化络合物的稳定性没有有害的影响。随后的研究指出，在离子交换器的母体中没有残留值得提及的其它离子。该结果显示出本发明方法的选择性，本发明对下述情况特别有利，即电解液中没有离子被丢失，如必须用高的费用来置换的金离子，由此本方法也适合工业性使用。

随后可以用5％硫酸再生离子交换树脂。多次试验重复相同的结果，可以指出，本方法结果良好，性能稳定，离子交换器由于它的可再生性没有遇到严重的老化现象。

Claims (18)

1.一种维护电解液的方法，其特征在于，藉助至少一种离子交换器调整电解液的离子浓度和离子成分。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，离子交换器具有电解液组分的离子作为平衡离子。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，藉助离子交换器保持pH值恒定。

4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，应用一种阳离子交换器控制调整电解液的离子浓度和离子成分。

5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，应用一种酸性阳离子交换器控制调整电解液的离子浓度和离子成分。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，用阳离子交换器的氢离子交换电解液中的阳离子。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，用阳离子交换器的氢离子交换电解液中的钾离子。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，离子交换器可以被再生。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，藉助离子交换器至少部分地调整电解液的比重。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，藉助输送装置通过离子交换器导入电解液，接着又输送到电解槽中。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，洗出液被输送到回收装置。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，使用的离子交换器和与其相结合的参数，如再生步骤或其它类似参数要与所维护的电解液相匹配。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其特征在于，待净化的电解液通过离子交换器在一个连续循环的装置中传送，由此达到电解液的一种固定的净化处理。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其特征在于，输送速度和由此待净化处理的电解液数量是可以选择的。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其特征在于，测量装置将电解液的重要实际值与各自的规定值进行比较并通过离子交换器调整电解液的速度和流量。

16.维护和调整电解液的装置，其特征在于包括一个离子交换器，它将电解液中的离子与它的平衡离子进行交换。

17.根据权利要求16所述的维护和调整电解液的装置，其特征在于，它包括收集再生电解液的收集单元，该单元又通过导管将再生电解液重新输送到电解槽中。

18.根据权利要求16或17所述的维护和调整电解液的装置，其特征在于，包括

-多个测量单元，用于测量其形式为待维护电解液的各个重要参数的实际值；

-多个储存单元，用于储存待维护电解液的各个重要参数的多种规定值；

-至少一个计算单元，用于将测量的多种实际值与储存的多种规定值比较；

-控制调节单元，用于控制调节各项措施以使电解液实际值与规定值相匹配；

-离子交换器；

-多个输送单元，用于输送电解液到离子交换器和返回到电解槽中；

-多个冲洗单元，用于使离子交换器再生。