[发明专利]一种节能型电解二氧化锰的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及种化工制备方法，特别涉及一种节能型电解二氧化锰的制备方法。

背景技术

传统的生产电解二氧化锰的工艺是用MnSO₄-H₂SO₄水溶液作为电解液，使用铅、铅基合金、石墨或纯钛、贵金属氧化物涂层做阳极进行电解，阴极采用石墨、铜等析氢材料。在大批量工业化生产中，主要技术条件为：槽温为95～100℃，MnSO₄浓度为90～110g·dm^-3，H₂SO₄酸度为35～40g·dm^-3，电流密度为50～80A·m^-2，槽电压为2.5～4.0V，电流效率在95％-98％之间，能耗在2000～4000kWh·t^-1。可见其能耗相当大，若能降低槽压则可有效地降低能耗，达到节能的目的。

生产电解二氧化锰的主要反应原理为：

阳极上主要发生反应：Mn²⁺+2H₂O→MnO₂+4H⁺+2e^-(E₁＝1.23V)

阴极则为析氢反应：2H⁺+2e^-→H₂↑(E₂＝0V)

电解过程中发生的总反应为：MnSO₄+2H₂O→MnO₂+H₂↑+H₂SO₄

理论分解电压E＝E₁-E₂＝1.23V

根据MnO₂能耗计算公式：

在保持阳极电流效率一定的情况下，降低槽压则能降低能耗。借鉴氯碱工业中节能的方法：提高阴极的电极电位，有效地降低槽压。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提出一种新的生产工艺，降低生产电解二氧化锰的槽压，从而降低能耗。

本发明技术方案是：一种节能型电解二氧化锰的制备方法，采用气体扩散电极作为阴极，在电解池阳极上析出电解二氧化锰。

用该工艺在硫酸锰体系中电解二氧化锰，其反应机理为：

阳极：Mn²⁺+2H₂O＝MnO₂+4H⁺+2e^-     (E₁＝1.23V)

阴极：O₂+4H⁺+4e^-→2H₂O            (E₂＝+1.229V)

总反应：Mn²⁺+1/2O₂+H₂O＝MnO₂+2H⁺

理论分解电压E＝E₁-E₂＝0.001V

所述的气体扩散电极是氧气电极

所述电解槽为气液两室的电解槽。

所述电解液为100～140g·dm^-3 MnSO₄+20～40g·dm^-3H₂SO₄，阳极为钛基涂层阳极。

进一步，该方法在不通电的情况下，用气体扩散电极作为阴极电解制备二氧化锰，反应能够自发进行，在阳极上沉淀出二氧化锰。

本发明的有益效果是：与以往工艺比较，两种工艺阴极反应的电位差高达1.229V，就是说使用气体扩散电极可以使电解的理论分解电压降低1.229V，但是由于氧还原的过电位很高，在标准状态下其平衡电位约为1V，因此理论分解电压降低约1V左右，理论能耗值降幅达到800kWh·t^-1。

附图说明

图1为本发明气体扩散电极的结构示意图。

图2为本发明的气液两室电解槽的结构示意图。

图3为本发明的实施例的电解装置图示意图。

图4为本发明的实施例1的槽压-温度曲线示意图。

图5为本发明的实施例2的槽压-电流曲线示意图。

图6为本发明的实施例3的电解装置示意图。