磁場(chǎng)作用下工業(yè)級(jí)磷酸中砷電沉積工藝研究.pdf

1、磷酸作為一種重要的化工原料，得到廣泛的應(yīng)用。在磷酸的生產(chǎn)過(guò)程中有毒元素砷很難除去。要得到高品質(zhì)的磷酸或磷酸鹽，必須對(duì)工業(yè)磷酸進(jìn)行脫砷處理。 目前工業(yè)級(jí)磷酸脫砷大都采用化學(xué)沉淀法，該方法易引起二次污染，同時(shí)沉淀物為高價(jià)態(tài)的砷化物，仍具有較大毒性。電沉積法可以直接將磷酸中高價(jià)砷還原為無(wú)毒的單質(zhì)砷，不添加額外的試劑，具有高效、環(huán)保、低耗、易測(cè)定、工藝過(guò)程易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，目前得到廣泛的研究。但由于電還原效率低下，需要控制AsH3的析

2、出，該方法目前尚未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。因此，該工藝的研究重點(diǎn)集中在提高砷沉積的電還原效率，降低能耗。 由于增加磁場(chǎng)可以改善電化學(xué)過(guò)程，提高電流效率，本文中采用磁場(chǎng)增強(qiáng)下電沉積去除工業(yè)級(jí)磷酸中砷的方法，對(duì)工藝路線和參數(shù)進(jìn)行了考察，得出以下結(jié)論： 1．磷酸中砷（Ⅴ）較砷（Ⅲ）的電活性差。在砷（Ⅲ）電還原為單質(zhì)砷并不產(chǎn)生AsH3的電流密度范圍內(nèi)，砷（Ⅴ）幾乎沒(méi)有電化學(xué)活性。 2．比較鉑片電極、鐵片電極、銅片電極作為工作電極對(duì)工

3、業(yè)磷酸中砷（Ⅲ）電沉積發(fā)現(xiàn)，在不產(chǎn)生AsH3的條件下，單位表面積上銅電極沉積單質(zhì)砷最多。 3．研究結(jié)果表明：反應(yīng)溫度、磷酸中砷初始濃度、電流密度和極化時(shí)間等因素對(duì)工業(yè)磷酸中砷電沉積均有影響。砷沉積的最佳溫度為80℃，在砷含量為10．92 ppm時(shí)，最佳電流密度為-0．038 mA/c㎡，控制電流密度在-0．044 mA/c㎡以內(nèi)可以防止AsH3的生成；反應(yīng)時(shí)間為9h，可以將磷酸中砷含量從10．92ppm降為0．47ppm，達(dá)到食

4、品級(jí)的要求。推算出在砷（Ⅲ）濃度為50ppm的磷酸中，銅電極上的交換電流密度為i0=-6．324×10-7mA/c㎡。此電極過(guò)程為不可逆過(guò)程。 4．鹵素離子C1-的加入活化了磷酸中砷（Ⅲ）的電還原過(guò)程。在相同的電流密度下，加入0．01mol/L的HC1，可以正向提高砷的極化電位，有利于降低能耗，但同時(shí)也正向提高了AsH3的析出電位。砷電沉積的電流效率沒(méi)有明顯的改變，但產(chǎn)生了大量的AsH3，同時(shí)對(duì)氫氣的析出具有一定的抑制作用。

5、 5．增加磁場(chǎng)裝置后，當(dāng)B//E，B=5500Gs時(shí)，砷電沉積的最佳電流密度從-0．038 mA/c㎡降到-0．028 mA/c㎡，下降了25％；單位面積上砷的沉積量從39．22μg/c㎡提高到45．26μg/c㎡，提高了15．4％。當(dāng)B⊥E時(shí)，電流密度為-0．028 mA/c㎡時(shí)就有少量的AsH3產(chǎn)生，單質(zhì)砷的沉積量也較少，甚至比無(wú)磁場(chǎng)作用下砷沉積量更少。電極上最大砷的沉積量：B⊥E<無(wú)磁場(chǎng)