专利名称：用电解还原法制备二价铕的制作方法
技术领域：
本发明属用电解还原法分离与纯化稀土卤化物，尤其是提取纯铕的氯化物。
铕是稀土元素中易被还原为二价的元素，由于二价铕与三价稀土离子在化学性质上有显著差异，借此可以实现铕的纯化。目前工业上主要应用的是锌粉还原法，这种方法是固一液操作，过程不易连续;锌离子进入含铕的溶液，影响萃取过程;萃取后，需增加除锌环节;铕的收率较低，同时需要耗费大量的高纯锌粉，一个生产1.4吨荧光级氧化铕的稀土分离工厂，每年需用锌粉6吨。用电解还原法提纯铕，较锌粉还原法有一定的优越性。铕的电解还原法有汞阴极电解法、多孔碳电极电解法及锌电极电解法等。但汞对环境有危害;多孔碳电极有微孔堵塞现象;而锌电极电解法Zn2+浓度对Fu3+的还原有影响，二者有相互竞争作用，且同样存在锌对产品的污染问题。这些都妨碍了电解还原法的应用。
本发明的目的在于提供一种用钛作阴极，采用稀土氯化物作为电解还原体系，分离和提纯铕的工艺方法。
本发明的主要技术特征是采用钛材制件作为阴极、普通碳钢或铁制件作为阳极;含有稀土的酸性水溶液为阴极液，稀酸为阳极液;阴极室和阳极室之间用阴离子交换膜隔开。
本发明的基本原理如下主要电化学反应阴极
阳极
铕比钐易还原，而其它稀土离子还原更难。氢在钛电极上有较高的超电位，氯气析出及水的分解均需较高的阳极电位。故在一定的槽压下，阴极为铕的还原，阳极为铁的氧化，总的电池反应主要为
在稀土离子浓度30～60g/l，pH＝1.0～5.0，温度20～60℃，搅拌速度200～500rpm的范围内，体系的极化特性为在阴极电位为-600～-900mV时，电流有平台区，这时完全是铕的还原。
本发明的技术方案是这样实现的1.电解槽结构电解槽由耐盐酸的材料如聚氯乙烯或有机玻璃板粘接而成，分为阴极室和阳极室。两室间用阴离子交换膜隔开，以防止在阴极生成的二价铕移动到阳极再氧化。
2.电极阴极为多种结构的钛板、多孔钛板、钛丝或钛丝网构件。使阴极具有尽可能大的表面积。阳极为普通钢板或钢丝等简单构件。
3.电解液阴极液为分组后的钐、铕、钆富集物或混合稀土的氯化物水溶液，pH＝1.5～3.5，置于阴极室。阳极液为pH＝1.0～3.0的盐酸，置于阳极室。
4.电位控制采用晶体管恒电位仪操作，两个电极接至直流电源的正负极。电解槽上方装有测定电极电位的盐桥，使阴极电位设定在-600～-900mV。此时应观察不出阴极冒气泡。并测定槽压、电流和阳极电位。两个电极分别架设于阴、阳极室的居中位置。
5.操作电解液需以一定的混合强度均匀搅拌，在室温下操作。电解槽空间用高纯氮气或氩气保护，使槽内呈微正压，惰性气体从检测孔排出，不允许空气进入。
6.过程检测为判定铕的还原程度，需定时取样分析。在保护气氛下取样，并在保护气氛下用碘量法分析阴极液中Eu2+的浓度。
本发明有以下优点1.与锌粉还原法相比，没有锌对产品的污染问题，使处理工序简化，能节省大量的高纯锌粉;
2.钛电极耐盐酸腐蚀，加工性能好，价格便宜，对氢气有较高的超电位，表面性能稳定，不存在碳电极的孔堵塞问题;
3.电解过程仅需控制阴极电位或槽压，操作简便，采用双阴极室电解，可实现连续化生产;
4.电解液体系与现行的稀土分离工艺流程相适应，适用面广。
图1为电解槽组件结构2为电解还原流程原理图[1]阴极室、[2]阴极、[3]离子交换膜、[4]阳极、[5]搅拌器、[6]阳极室、[7]压盖、[8]进气管、[9]盐桥、[10]排气管、[11]甘汞电极、[12]电压表、[13]电流表、[14]恒电位仪。
实施例1.温度60℃，Sm-Eu-Gd浓度50g/l，阴极液pH＝1.95(Hcl)，
阳极液pH＝1.85(Hcl)，搅拌速度400rpm，阴极面积53cm2，阴极液体积75ml，阴极电位-800mV，在此工艺条件下，还原时间55min，有99%Eu3+被还原，此时阳极电位77mV，槽压0.67V，电流13mA。
2.Sm-Eu-Gd浓度60g/l，温度30℃，阴极液pH＝1.77(Hcl)，阳极液pH＝1.77(Hcl)，阴极面积53cm2，阴极液体积75ml，含Eu0.6327g，搅拌速度400rpm，阴极电位-800mV，在此工艺条件下，还原时间150min，有99%的Eu3+被还原，此时阳极电位190mV，槽压0.655V，电流9.0mA。
3.阴极液pH＝3.06(Hcl)，阳极液pH＝3.20(Hcl)，温度30℃，Sm-Eu-Gd浓度50g/l，阴极液体积75ml，含Eu0.5273g，阴极面积53cm2，搅拌速度400rpm，阴极电位-800mV，在此工艺条件下，还原时间180min，有99%的Eu3+被还原，此时阳极电位-513mV，槽压0.207V，电流4.3mA。
权利要求
1.一种用电解还原法制备二价铕的方法，其特征在于还原工艺采用a、以钛材制件为铕电解还原的阴极，普通碳钢或铁制件为阳极；b、含有铕的酸性水溶液为阴极液，pH=1.5～3.5置于阴极室；酸性水溶液或FeCl2酸性水溶液为阳极液，pH=1.0～3.0置于阳极室；c、阴极室与阳极室之间用人工阴离子交换膜隔开；d、电解槽空间用惰性气体保护，混合搅拌电解液；e、阴极电位恒定在-600～-900mV，操作温度为20～60℃。
2.根据权利要求1所述的制备二价铕的方法，其特征在于所用的钛材制件可为钛板、多孔钛板、钛丝，也可为钛丝网。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所用的阴离子交换膜为多孔性、耐酸腐蚀、膜电阻较低、强度较高的合成树脂膜，可为聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚苯乙烯膜、尼龙膜。
4.根据权利1所述的方法，其特征在于所处理的含有铕的酸性水溶液为混合稀土水溶液，也可为钐、铕、钆富集物的酸性水溶液。
5.根据权利1所述的还原铕的方法，其特征在于所用的碳钢制件可为钢板、多孔钢板、钢丝，也可为简单结构的钢丝网或钢结构件。
6.根据权利1所述的还原铕的方法，其特征在于所指的FeCl2酸性水溶液的Fe2+＜5mol/l。
7.根据权利1所述的还原铕的方法，其特征在于所用的惰性气体可为高纯氮气、高纯氩气或普通氩气。
全文摘要
本发明提供了一种用电解还原法制备二价铕的工艺。该方法以钛板、多孔钛板、钛丝或钛丝网等多种结构的钛材制件为阴极，普通碳钢或铁制件为阳极，阳极室与阴极室之间用阴离子交换膜隔开，以pH＝1.5～3.5的钐、铕、钆富集物的氯化物水溶液为阴极液，pH＝1.0～3.0的盐酸水溶液或FeCl
文档编号C25B1/00GK1056906SQ9010383
公开日1991年12月11日 申请日期1990年5月31日 优先权日1990年5月31日
发明者邰德荣, 凌小平, 马栩泉 申请人:清华大学