1372.鹵素離子抑制電解金屬錳陽極電化學(xué)振蕩的研究

1、鹵素離子抑制電解金屬錳陽極電化學(xué)振蕩的研究重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文(專業(yè)學(xué)位)學(xué)生姓名：劉敏指導(dǎo)教師：劉作華教授學(xué)位類別：工程碩士（化學(xué)工程領(lǐng)域）重慶大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院二O一七年六月重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要I摘要電解金屬錳生產(chǎn)過程中，陽極上出現(xiàn)的電化學(xué)振蕩將增大電解過程的直流電耗，構(gòu)建電化學(xué)振蕩體系，研究電化學(xué)振蕩的耦合行為，抑制電化學(xué)振蕩能夠降低電解能耗，是電解金屬錳技術(shù)發(fā)展的重要方向。本研究在傳統(tǒng)硫酸錳體系中引入鹵素離子，考察了氯離子

2、和溴離子是如何抑制陽極電化學(xué)振蕩現(xiàn)象。結(jié)果表明：①在[Cl]=0~0.303molL范圍內(nèi)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)[Cl]=0.075molL時(shí)，能夠有效活化電極，使電解能耗最低為5265kWht、電解效率最高為87.8%。結(jié)合電化學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著氯離子濃度增加（≤0.303molL），電流時(shí)間振蕩和電勢時(shí)間振蕩曲線的振幅和頻率呈減弱的趨勢，表明氯離子對(duì)電化學(xué)周期振蕩產(chǎn)生了抑制作用。陽極表面首先產(chǎn)生MnO2陽極泥，隨著反應(yīng)時(shí)間推移和氯離子濃度的增加，氯

3、離子被逐步氧化成ClO4，溶液中的ClO4與溶液中游離的離子生成一種非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的新物質(zhì)，這種物質(zhì)不溶于水，覆蓋在MnO2薄層上，抑制了MnO2的生成，從而抑制了電解金屬錳過程中的周期電化學(xué)振蕩，提高了電解效率以及降低了電解能耗。②添加溴離子到電解金屬錳溶液中，發(fā)現(xiàn)其可以抑制電化學(xué)振蕩現(xiàn)象的發(fā)生。隨溴離子濃度從0molL增加到0.263molL，電化學(xué)振蕩現(xiàn)象減弱，其振幅呈單調(diào)下降的趨勢，頻率呈現(xiàn)先下降再上升的趨勢，體系演化的動(dòng)力學(xué)行為可

4、為“周期性振蕩區(qū)域近平衡線性區(qū)域”。溴離子對(duì)電解金屬錳陽極上的電化學(xué)振蕩產(chǎn)生影響的主要原因是：溴離子被電解過程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物雙氧水氧化，消耗了部分氫離子導(dǎo)致溶液的pH值升高，不利于電化學(xué)振蕩行為的發(fā)生，最終抑制了電化學(xué)振蕩現(xiàn)象。氯離子和溴離子對(duì)電解金屬錳過程中陽極上發(fā)生的電化學(xué)振蕩表現(xiàn)出不同程度的抑制作用，氯離子的抑制效果強(qiáng)于溴離子。氯離子的抑制的原因是發(fā)生了價(jià)態(tài)的變化，生成了新的物質(zhì)，不能再產(chǎn)生誘發(fā)振蕩現(xiàn)象的δMnO2，從而抑制了電