[发明专利]一种电解锌酸雾的抑制试剂

说明书

技术领域

本发明涉及抑制有害气相污染物排放的方法，特别是涉及抑制湿法炼锌电解工艺的无组织酸雾污染的试剂。

背景技术

湿法炼锌过程中，电解工艺产生酸雾。电解过程中，每析出1摩尔的金属锌，有0.5摩尔的氧气生成，1摩尔的硫酸生成。氧气在电解液中，从下而上的释放，析出会在电解液表面生成气泡。气泡的破裂的推动力，导致酸性的电解液形成气溶胶，喷射到空气中。车间内酸雾浓重，工作环境恶劣。工人出现呼吸系统疾病。另外阴极、阳极的导电头和厂房、设备也被腐蚀。目前国内外治理酸雾的主要方法有：机械通风法、密闭电解槽法、试剂抑制法。其中的机械通风法，由于产生酸雾的根源不能杜绝，效果一般，而且动力成本过高；其中的密闭电解槽法，虽然槽面被塑料罩子盖住，抑制酸雾扩散，但是锌板出槽过程中需要打开罩子，酸雾依然会污染环境；其中的试剂抑制法，是采用一些产生泡沫的有机物，添加到电解液中，泡沫覆盖液面，降低酸雾的溢出，但是由于板间距很小，泡沫不能有效覆盖，而且泡沫影响工人操作，抑制酸雾的效果也并不好。

发明内容

本发明提供一种新的抑制酸雾排放的方法，从源头上解决酸雾问题。

在电解液中直接加入特殊的试剂，不需要外加处理装置。这种抑制试剂是采用氟代烷基的化学物质。这类物质直接加入电解液中，自行溶解并分散在电解液中，可以从根本上抑制酸雾的产生，避免使用动力设备。该试剂不同于常规的泡沫试剂，作用原理不同，效果更加优良。

根据研究表明，氟代烷基类的化学物质可以改变气泡的弹力，使得液体表面气泡的破裂均匀而缓慢，极大的降低破碎推动力，抑制酸雾的释放。这里所说的 “抑制”是指，加入抑制剂的电解锌电解液产生的酸雾小于没加抑制剂的电解锌电解液。

适合的氟代烷基类的试剂的化学结构可以用下式I表述：

       (R_f)_m(Q)_nX

分子式中的R_f表示氟代烷基基团，可以是全氟代烷基基团也可以是非全氟代烷基基团。术语“烷基” 可以是直链烷基也可以是支链烷基，包括1~8个碳原子，优选1~6个碳原子。下标m是1或者2。

结构式I中的Q是链接基团，其中的n是0或者1，当n取0时，表示Q不存在。R_f和X直接相连。Q可以是亚甲基，乙烯基，烷氧基，烷基硫基，羰基。

结构式I中的X表示水溶性极性基团，用以增加抑制剂的水溶性。X可以是脂肪胺基团，例如-NR2，羧基，磺酰基，聚氧乙烯醚基团。

值得注意的是，所描述的蓄电池污染物抑制试剂，并非特定的上述的某一种化合物，也可以是上述两种或者多种化合物的混合物。这类物质的用量很少，质量浓度在10ppm-200ppm之间。可以一次性加入，也可以多次添加。

具体实施方式

实验室里，安装一套独立的电解锌系统，电解槽的体积为1.5m3，电解液总体积1.2m3，外加循环泵和储液槽。槽表面覆盖PVC塑料膜，塑料膜的上方安装一个小型的纤维膜，外接抽风系统。开始电解后，计时，将纤维膜取下，放进500毫升的纯净水中，使用超声波振荡器，将纤维膜截留的酸雾液滴分散到纯净水中。使用标准的氢氧化钠溶液滴定酸雾浓度，得到每小时产生的酸雾量。加入20克的有机氟酸雾抑制剂，重复上述步骤，测试得到酸雾的产生量。前者与后者的比例就是酸雾的减少量。选取0.5小时，1小时，1.5小时，计算的平均酸雾抑制量为95.5%。通过实验室测试，可以知道该种类试剂对电解锌工艺的无组织酸雾的能够有效抑制。

C₄F₉C(O)N(H)C₃H₆NCH₂CH₃)₂的制备

   5升的四口玻璃烧瓶，分别装有机械搅拌、滴液漏斗、玻璃冷凝器和温度计

向瓶内加入600克N,N-二乙基-3-氨基丙胺，2500克异丙醚。开始搅拌，滴液漏斗中加入1200克的全氟丁酰氯。烧瓶外加冷却水，保持温度为20℃左右，向内滴加全氟丁酰氟，滴加速度缓慢均匀。两个小时左右滴加完毕，继续保温搅拌3小时。向烧瓶内加入2000毫升的去离子水，搅拌后倒入分液漏斗，分离水相。继续用2000毫升的去离子水清洗一遍。弃置水相。减压蒸馏有机相。浓缩得到目的产物。850克的全氟丁酰胺基二乙基丙胺。