導電性磁気異方性粒子を充填した三次元電極による廃水中の金属イオンの回収

使用填充导电磁各向异性颗粒的三维电极从废水中回收金属离子

• 批准号: 05855108
• 负责人: 酒井 保蔵
• 金额: $ 0.51万
• 依托单位: Utsunomiya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05855108/
• 关键词: 磁気異方性粒子; 磁石粒子電極; 交番磁場; 磁気流動層電極; 銅イオン; 電解析出; 電流効率; 化学銅めっき

本研究の目的は廃水中の重金属イオンの電解回収に適した新しい三次元電極として、導電性磁気異方性粒子の充填層電極を提案することにある。この電極は交番磁場により個々の粒子を反転運動させられる特徴をもつ。電極として小磁石粒子に銅メッキ処理したものを用い、銅イオンを含む溶液をモデル廃水として各種条件下で銅の電解析出実験を行い、おもに平板電極と電流効率および槽電圧について比較検討した。また単位量の銅を析出させるための電力量も比較した。任意の大きさの磁石粒子に化学銅メッキをしたものは導電性磁石粒子として用いることができた。この磁石粒子を底部にフィーダ電極、槽上部に対極を設置した電解槽に高さ12mmに充填し交番磁場により反転運動させながらフィーダ電極と対極に電圧を加え、定電流電解を行った。磁石粒子電極の大きさ0.5〜3mmの範囲では粒径の小さいほど、磁場周波数0.1〜4Hzの範囲では周波数の大きいほど同じ電流を得るための槽電圧が小さくてよく、電流効率も向上した。平板電極(フィーダ電極のみ)との比較では0.5〜1mm粒径の磁石粒子電極を4Hzの交番磁場(100 Oe)で反転運動させると電流密度10mA/cm以上の条件において槽電圧は10〜50%程度小さく、電流効率で2倍〜4倍磁石粒子電極の方が有利であった。等しい量の銅を回収するための電力も1/3〜1/5ですむことがわかった。これは磁石粒子電極が比表面積の大きな電極として働くこと、また個々の粒子が激しく反転運動するために表面の物質移動が速いこと、磁石であるために粒子同士の接触が良いことなどの理由によるためと考えられる。交番磁場用の電力は節約できる回収用電力の一部で十分なので、本方法は排水中からの金属回収に十分有用といえる。本成果は現在、化学工学会誌に投稿準備中である。

这项研究的目的是提出导电磁各向异性颗粒的堆积层电极，作为一种新的三维电极，适用于废水中重金属离子的电解恢复。该电极的特征是导致单个颗粒被交替的磁场倒转。小磁体颗粒被镀用于电极，并在各种条件下使用含有铜离子作为模型废水的溶液在各种条件下进行铜的电分析实验，并且主要与平板电极相比，当前的效率和储罐电压主要与平板电极进行比较。还比较了用于沉积单位铜量的能量量。具有化学铜板的任何大小的磁颗粒都可以用作导电磁体颗粒。将这些磁体颗粒填充到电解池中，底部用进料器电极和储罐顶部的柜台电极填充到12 mm的高度，并且在磁场倒置时，将电压施加到馈线电极和反电极，并将恒定电流电极施加。在磁铁颗粒电极的尺寸范围内，颗粒直径越小，大小为0.1至4 Hz的范围，频率越大，获得相同电流的储罐电压越小，并且提高了电流效率越高。当具有4 Hz的交替磁场（100 OE）逆转颗粒直径为0.5-1 mm的磁铁颗粒电极时，在电流密度为10 mA/cm或以上的条件下，储罐电压降低了约10％至5​​0％，并且电流效率为2-4倍，磁铁颗粒电极的当前密度更为优势。已经发现，回收等量的铜的功率也是1/3至1/5。这被认为是因为磁铁颗粒电极充当具有较大特定表面积的电极，并且由于单个颗粒猛烈地移动运动，其表面迅速移动，并且由于它们是磁铁，颗粒可以很好地接触彼此。由于交替磁场的功率足以节省一些回收的功率，因此可以说这种方法足以从排水中恢复金属。目前，该结果已准备好提交化学工程学会杂志。