離子交換膜的改性及其在鈷電沉積中的應用.pdf

1、隨著人類社會科技的進步，人們在生產(chǎn)和日常生活中對金屬鈷的需求越來越大。鈷被廣泛應用于制作高硬度耐磨合金、高溫合金、顏料、醫(yī)療及電池等領域，所以,工業(yè)生產(chǎn)急需一種高效環(huán)保且經(jīng)濟效益高的純鈷制取方法。傳統(tǒng)鈷電沉積工藝中，陽極產(chǎn)生氯氣，對環(huán)境和工人的健康造成影響，同時，陰極發(fā)生析氫反應，降低了電流效率。
　　離子交換膜是一種功能性分離膜，對特定的離子有特定的選擇性，并且導電性良好、穩(wěn)定性高且屬于平面結(jié)構(gòu)，非常適合用于鈷電沉積工藝生產(chǎn)鈷。

2、
　　本論文就是在傳統(tǒng)鈷電沉積工藝的基礎上對其進行改進，在其中加入離子交換膜，防止陽極處產(chǎn)生氯氣及陰極處發(fā)生析氫反應。
　　對離子交換膜的理化性能進行了研究，分別測定其厚度、溶脹度、含水率、離子交換容量、離子透過速率、膜電阻及膜電位等性質(zhì)，通過對比分析這些性能選擇合適的改性方法，并對其進行改性。
　　離子交換膜的改性方法為紫外光輻照接枝苯磺酸甜菜堿（SBMA），經(jīng)一系列單因素實驗得到的最佳改性條件為：甲醇作為SBMA單

3、體溶劑，曝光時間為120s，SBMA單體濃度為陽離子交換膜60g/L，陰離子交換膜80g/L，曝光強度為陽離子交換膜12mW/cm2，陰離子交換膜10mW/cm2。經(jīng)改性后，陽離子交換膜和陰離子交換膜的接觸角分別下降了23°和20°，表明其親水性提高，并且膜電阻也有所降低。并且，經(jīng)改性后，兩種離子交換膜的含水率和溶脹度提高，這是由于接枝SBMA親水性基團含水率上升所致；離子交換容量提高，說明接枝SBMA是成功的；陰離子交換膜對氫離子的阻

4、隔性提高，陽離子交換膜對氯離子的阻隔性提高；膜電阻降低，并且兩種離子交換膜在不同溶液中的過電位有所下降，并且保持穩(wěn)定。
　　將兩種改性后的離子交換膜加入到鈷電沉積工藝中進行實驗，得到的鈷電沉積工藝的最佳工藝條件為為溫度50℃，電流密度為250A/m2，Co濃度為30g/L，攪拌速度為400rpm。在優(yōu)化條件下電沉積2h，電流效率為98.93％，能耗為35.41kWh/t。在最佳工藝條件下，使用改性離子交換膜進行實驗，鈷電沉積的電流