专利名称：一种电解槽的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电解槽，特别涉及一种电解还原镱的电解槽。
背景技术：
随着科学技术的发展，镱及镱的化合物应用越来越广泛，已经成为高科技 领域的重要材料，因此分离和制备镱及镱的化合物具有十分重要的意义。然而 由于稀土元素电子结构相近，其分离相当困难。稀土元素一般以三价形式存在，
但在一定条件下，部分元素如Ce ( Cerium,铈)、Pr ( Praseodymium,镨)、Sm (Samarium,衫)、Eu (Europium,铕)、Tb (Terbium,铽)、Yb (Ytterbium, 镱)等存在可变的化合价，其中Ce、 Pr、 Tb可以被氧化为四价，其它元素可 以被还原为二价，现有技术中利用二价镱离子与三价稀土元素在化学性质上的 显著差异，来分离提纯制备氧化镱。
目前重稀土元素主要以铥、镱、镥混合物形式存在，其中镱含量高达80%, 但铥、镱、镥三者之间的物理化学性质十分相似，用传统的分离方法如萃取法、 色层法从铥、镱、镥的混合物中分离镱相当困难。利用镱的变价特性将其还原 为二价，从而易于实现镱与其它稀土元素的分离。常用的还原方法主要有汞齐 还原萃取法、金属热还原法和电解还原法等。电解还原法相对于汞齐还原萃取 法和金属热还原法来说，具有生产过程及设备简单等优点。
三价镱被电解还原成二价的标准电极电位为-1.15 V，而水溶液中氢离子的 标准电极电位为0.0 V，因而在三价的镱被电解还原成二价前，氢离子先被还 原成氢气，因而需要找一种合适的电极材料，即可以确保三价镱被还原成为主 反应，同时还需避免其它元素也被还原以免达不到分离的目的，所以现有技术 中采用金属汞作阴极，即用金属汞作阴极，铁板^L阳极用于镱的电解还原，所采用的电解槽一般是左右为阴极室、中间为阳极室，或中间为阴极室，左右
为阳极室的方式，但现有技术不足在于由于金属汞不同于其它金属，其流动 性决定了其电极只能位于槽体的底部，因此阴极的汞金属与阳极的相对位置为 L型垂直关系，无法平行调节极间距，也造成了电流的损失。
实用新型内容
本实用新型提供了一种电解槽，用以提供在电解还原镱过程中， 一种能够 调节阳极与汞金属阴极的极间距的方案。
本实用新型提供了一种电解槽，用于电解还原镱，包括接电源阴极的金属 汞电极、接电源阳极的金属电极、盛放电解液的阴极室、盛放电解液的阳极室、 离子交换膜，
所述金属汞电极在阴极室中；
所述金属电极在阳极室中；
所述阳极室与阴才及室之间用离子交换膜相隔；
所述金属汞电极与金属电极平行。
较佳地，进一步包括交换膜固定装置，与阴极室或阳极室底部相连，用于 固定离子交4灸膜。
较佳地，所述交换膜固定装置是法兰盘。
较佳地，所述法兰盘面积大于相连的阴极室或阳极室，通过聚四氟螺丝固 定法兰盘中的离子交换膜。
较佳地，所述离子交换膜为阴离子交换膜。
较佳地，所述金属汞电极，置于圆盘中置于阴极室底部。
较佳地，所述金属电极为钌铱钬合金网。
较佳地，所述阴极室、阳极室顶端有孔，用于调节阴极室与阳极室的相对 位置。
较佳地，进一步包括万用表， 一端与电源电才及相连， 一端与电解液相连。较佳地，电解槽槽体的材质为有机玻璃、聚四氟、聚乙烯塑料、聚丙烯塑 料、聚氯乙烯塑料其中之一或者其组合。
本实用新型有益效果如下
由于在电解还原镱过程中，将金属汞电极与金属电极的空间位置进行了平 行的摆放，处于一种平行的位置，从而保证了可以垂直调节平面电极间距，使 得电解槽能耗降低，节约了成本；
进一步的，采用钌铱钛合金网状电极为阳极后，增大电极的表面积，且钌 铱钛合金为惰性电极，避免了阳极的消耗，同时阳极液也不会受到污染；
同时，通过在阴极室、阳极室顶端开孔用于调节阴极室与阳极室的相对位 置，使得电解过程简单，易于控制。
图1为本实用新型实施例中所述电解槽结构示意图； 图2为本实用新型实施例一中所述的电解槽示意图； 图3为本实用新型实施例一中所述钉铱钬合金网状电极平面示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
进行iJL明。
本实用新型的目的是克服电解槽中由于汞金属的流动性导致与阳极呈L 形，因而不能调节极间距的不足，通过电解槽槽体的设计变化，来改变金属汞 阴极与阳极之间的相对位置，使其呈平行状态，进一步的，通过调节阴、阳极 室的相对位置来调节阴、阳极的极间距，使电阻可控，达到最大的电流效率， 从而缩短电解还原时间。
图l为电解槽结构示意图，电解槽用于电解还原镱，如图所示，电解槽可 以包括接电源阴极的金属汞电极101、接电源阳极的金属电极102、盛放电解 液的阴极室103、盛放电解液的阳极室104、离子交换膜105,其中
5金属汞电极在阴极室中； 金属电极在阳极室中； 阳极室与阴极室之间用离子交换膜相隔； 金属汞电极与金属电极平行。
实施中，金属汞电极与金属电极可以采用使之平行的方式，特别指出的是 金属汞电极与金属电极之间的平行，并不是数学领域中定义的平行概念，容易 知道，由于二者之间的位置关系的平行是相对的，其目的在于即使汞金属位于 槽的底部，也可以通过调节它们平行的相对位置来达到调整极间距的目的，只 要达到该目的的类似的平行也是本实用新型所指的平行，例如本领域技术人员 很容易得出将金属电极偏移一定角度后虽然不是绝对的平行关系，但是也可 实现本实用新型的平行目的。
电解槽中可以进一步包括交换膜固定装置，与阴极室或阳极室底部相连， 用于固定离子交换膜105,当采用阳极室在阴极室中时，交换膜固定装置与阳 极室底部相连，而当采用阴极室在阳极室中时，交换膜固定装置与阴极室底部 相连。所述交换膜固定装置可以是法兰盘。所采用的法兰盘面积可以大于相连 的阴极室或阳极室，大于的目的在于可以通过聚四氟螺丝固定法兰盘中的离子 交换膜。
离子交换膜105可以采用阴离子交换膜。
电解槽中与电源阴极相连的金属汞电极，可以通过将金属汞置于圆盘中
后，放置于阴极室底部。
电解槽中与电源阳极相连的金属电极102可以采用钌铱钬合金网。 在所述阴极室103、阳极室104顶端可以设置有孔，用于调节阴极室与阳
极室的相对位置。
进一步的，电解槽中还可以包括万用表107, —端与电源电极相连， 一端 与电解液相连，用于测定阴极室、阳极室的电位。
电解槽槽体的材质可以选用有机玻璃、聚四氟、PE(聚乙烯塑料)、PP(聚丙烯塑料)或PVC (聚氯乙烯塑料)其中之一或者其组合。
下面再举一电解槽实例用以进一步说明本实用新型。 实施例一
图2为实施例一中的电解槽示意图；如图所示，电解槽包括稳压稳流电 源201、万用表107、饱和甘汞电极203、饱和KC1溶液204、盐桥205、阴极 液出口 206、钌铱钛合金网状电极207、阴离子交换膜208、金属汞电极101、 阴极室103、阳极室104、阳极液出口212、法兰盘213、开孔位置214。
本实施例中，离子交换膜采用了阴离子交换膜208为例来实施，固定装置 采用了法兰盘213为例来实施，金属电极采用了钌铱钬合金网状电极207为例 来实施。
实施中，采用了阳极室在阴极室中的方案，容易知道，只要能够保证金属 汞电极与金属电极平行，釆用阴极室在阳极室中的方案也是可以实现本实用新 型的目的。
电解槽槽体的材质可以采用有机玻璃、聚四氟、PE、 PP或PVC等其中的 一种或者其组合，电解槽的主要组成部分是阴极室103、阳极室104、作阴极 的金属汞电极101、作阳极的钌铱钬合金网状电极207、阴离子交换膜208和 稳压稳流电源201。其中
稳压稳流电源201的阴极和阳极分别通过4自丝与金属汞电极101和钌铱钛 合金网电极207相连，用以提供电流。
万用表107 —端接稳压稳流电源的电极201， 一端与饱和甘汞电极203相 连，饱和甘汞电极203在饱和氯化钾(KCL)溶液204中，饱和氯化钾溶液通 过盐桥205进入阳极室104或者阴极室103,图中左侧的盐桥205通向阳极室 104，右侧的盐桥205通向阴极室103;阴极室和阳极室通过盐桥与万用表相连， 万用表107可以用来测定阴、阳极室的电位，还消除了液接电位。
阴极室和阳极室可以呈圆柱形，但具体实施并不限于圓柱形，只要能够使 两室中的电极平行即可。可以看出实施例中阴、阳极室结构简单，便于拆卸清洗。实施中阴极室103底部封死，直径大于阳极室104,在阳极室底部可以加 法兰盘213用于放置阴离子交换膜，使阳极室的阴离子可以透过阴离子交换膜 到阴极室中，所用的离子交换膜可以采用阴离子交换膜，以使阴离子通过而除 氢离子外的阳离子不能通过；法兰盘213直径可以略大于阳极室小于阴极室， 使其可以与阳极室一起置入阴极室中，法兰盘直径大于阳极室以便于使用螺丝 等固定件固定法兰盘，实施中作为紧固件的螺丝可以采用聚四氟螺丝，以避免 酸的腐蚀。
阴极金属汞电极101置于圆盘中放在阴极室103底部正对阳极室104的位 置，放置金属汞所用的圆盘直径可以与阳极室直径相同，金属汞电极可以釆用 柏丝与稳压稳流电源201负极相连，钌铱钬合金网207可以用钼丝与稳压稳流 电源201正极相联，置于阳极室中与金属汞电极平行的位置，即钌铱钛合金网 阳极，水平放置于阳极室内，与金属汞阴极呈平行状态，具体实施中并不要求 严格的平行，事实上，倾斜一定角度也可实现本实用新型的目的，这是本领域 人员易知的。钌铱钬合金网形状及网孔如图3所示，图3为钌铱钛合金网状电 极平面示意图，图中示意的网孔为菱形，阳极为钌铱钬合金网状电极，可以增 大电极的表面积，且钌铱钬合金为惰性电极，避免了阳极的消耗，同时阳极液 也不会受到污染。
电解槽中可以分别在阴极室103底部留有阴极液出口 206，在阳极室104 底部留有阳极液出口 212，在电解过程中，将阳极液出口212封死。
在阳极室柱形体靠顶部的位置，可以开一些小孔，在阴极室柱形体靠顶部 的位置，开若干个小孔，如实施例中一侧3个，3个孔竖直排列，开孔的目的 是调节阴、阳极室的相对位置，从而可以调节金属汞阴极和钌铱钬合金网阳极 的相对位置，从而改变阴、阳极的极间距，控制不同的电阻，使电流效率达到 最大，高效的完成电解过程；
由上述实施例可以看出，通过使金属汞阴极与阳极处于平行位置，保证了 垂直调节平面电极间距，使得电解槽能耗降低，节约了成本。阴极室与阳极室结构简单，便于拆卸清洗；进一步的采用钌铱钬合金网状电极为阳极，增大电 极的表面积，且钌铱钛合金为惰性电极，避免了阳极的消耗，同时阳极液也不 会受到污染；通过小孔来调节极间距，从而使得电解过程操作简单，易于控制。
本实用新型的精神和范围。这样，倘若这些修改和变型属于本实用新型权利要 求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求1、一种电解槽，用于电解还原镱，包括接电源阴极的金属汞电极、接电源阳极的金属电极、盛放电解液的阴极室、盛放电解液的阳极室、离子交换膜，其特征在于，所述金属汞电极在阴极室中；所述金属电极在阳极室中；所述阳极室与阴极室之间用离子交换膜相隔；所述金属汞电极与金属电极平行。
2、 如权利要求1所述的电解槽，其特征在于，进一步包括交换膜固定装 置，与阴极室或阳极室底部相连，用于固定离子交换膜。
3、 如权利要求2所述的电解槽，其特征在于，所述交换膜固定装置是法
4、 如权利要求3所述的电解槽，其特征在于，所述法兰盘面积大于相连 的阴极室或阳极室，通过聚四氟螺丝固定法兰盘中的离子交换膜。
5、 如权利要求1至4任一所述的电解槽，其特征在于，所述离子交换膜 为阴离子交换膜。
6、 如权利要求1所述的电解槽，其特征在于，所述金属汞电极，置于圆 盘中置于阴极室底部。
7、 如权利要求1所述的电解槽，其特征在于，所述金属电极为钌铱钬合 金网。
8、 如权利要求1所述的电解槽，其特征在于，所述阴极室、阳极室顶端 有孔，用于调节阴极室与阳极室的相对位置。
9、 如权利要求1所述的电解槽，其特征在于，进一步包括万用表， 一端 与电源电极相连， 一端与电解液相连。
10、 如权利要求1所述的电解槽，其特征在于，电解槽槽体的材质为有机 玻璃、聚四氟、聚乙烯塑料、聚丙烯塑料、聚氯乙烯塑料其中之一或者其组合。
专利摘要本实用新型公开了一种电解槽，用于电解还原镱，包括接电源阴极的金属汞电极、接电源阳极的金属电极、盛放电解液的阴极室、盛放电解液的阳极室、离子交换膜，金属汞电极在阴极室中；金属电极在阳极室中；阳极室与阴极室之间用离子交换膜相隔；金属汞电极与金属电极平行。本实用新型可以垂直调节平面电极间距，使得电解槽能耗降低，节约了成本；电解过程简单，易于控制。
文档编号C25C1/00GK201165552SQ200720190829
公开日2008年12月17日 申请日期2007年12月14日 优先权日2007年12月14日
发明者严纯华, 玻 张, 贾江涛 申请人:北大方正集团有限公司;北京方正稀土科技研究所有限公司;北京大学