[实用新型]改良结构的电解反应槽

说明书

本实用新型涉及一种冶金领域表面化学处理装置中的电解反应槽，特别是涉及一种在密闭系统下可连续进行处理的改良结构的电解反应槽。

电解反应槽一般应用于化学品的合成、金属电镀以及水质净化等方面，以下分述如后。

在化学品合成方面，利用电解反应槽内阴极、阳极所产生的电化学氧化及还原作用，替代一般化学反应的氧化及还原作用。换言之，即藉外加电压，克服一般化学反应所须的活化能，亦可藉精确控制电子的产生速率及产生量，而制成化学品。

在金属电镀方面，利用电解反应槽内的阴极还原作用，将槽内金属离子移动到阴极，同时阳极亦可解离金属，补充金属离子的不足。

在水质净化方面，利用阳极氧化作用将阳极的金属解离与四周氢氧离子结合形成金属氢氧化物，藉杂质的电泳作用与其结合成为胶羽，而可进一步去除杂质；在阴极进行水的还原作用产生氢气，协助胶羽去除，此即为一般所称的电凝法。

电解反应槽的功能显现在阳极的氧化反应及阴极的还原反应，而阴阳电极的特性掌控了這些反应。

电极的接法，可分为单极式(monopolar)及双极式(bipolar)；在槽内所置放的每片可导电的板子统称导电板，导电板又分为两种：即外接电源者称为电极板，而不外接电源者称为导电隔板。若为单极式接电方式，每片导电板均接直流电(一般为50V以下)，且以正、负、正、负依序交错平行排列，此为传统的接法，适用于低电压高电流操作。若为双极式接电方式，在两槽壁间置放复数片电极板外接正、负直流电源(一般为500V以下)，两片电极板间置放一片或复数片不接电源的导电隔板，电极板及导电隔板采用平行排列，藉正、负电极板间所施加的电压形成足够的电场强度，诱导在电场中的导电隔板，本身产生电核分配，即较靠近正电极的导电隔板表面产生相对应的负电核，该导电隔板的另一面则产生平衡的正电核；反之，较靠近负电极的导电隔板表面产生相对应的正电核，该导电隔板的另一面则产生平衡的负电核；如此类推，所有介于电极板中的导电隔板，都产生相同的特性，在电极板外加正、负电源时，所有导电隔板的表面逐渐充满正、负电核，当上述外加正、负电源中断，导电隔板表面的正、负电核亦将逐渐中和消失，此即为不接电的导电隔板亦能产生类似电极板所具有的氧化还原功能的原因，此种接法适用于高电压低电流操作。

现有传统的电解反应槽有两种结构，其一为开放式，另一为密闭式：开放式电解反应槽的导电板间距离较窄，以期降低电能消耗，其缺点是流速慢，处理量低，以致造成导电板间杂质容易堵塞，影响操作。密闭式电解反应槽可提高流速，处理量加大，但其缺点是杂质仍容易堆积，清理不易，又因槽体必须加压，经常造成泄漏。

至于电极接点的设计，现有传统上有些以电极板直接置靠于导电片(框)，其接触面有限，经使用一段时间后，杂质容易渗入接触面，致使电阻增加，容易产生局部高热，对槽体造成损伤；有些则在电极板上钻孔与导电棒以螺丝锁固在一起，并将导电棒穿过槽体与外界直流电源接通，但由于槽内电化学的腐蚀以及尖端放电的影响，经常造成螺丝损耗变形，不容易拆卸，增加维修的困难。

电凝法的基本原理，即为法拉第电解定律，将一定量的电流通过电极板，则电极板析出金属量与电流有如下的关系：

         W=I×T×M÷F÷Z其中，W：电解金属析出重量，单位克/平方厘米(g/cm²)

  I：电流密度，单位安培/平方厘米(A/cm²)

  T：时间，单位秒(sec)

  M：金属原子量，单位克(g)

  Z：发生氧化还原的电荷数

  F：法拉第常数，96500

电解反应发生时，在阳极、阴极产生下列反应：

极氧化反应：

     (其中，M代表金属)

     

阴极还原反应：

酸性溶液中：

中性或碱性溶液中：