CN212335350U - 一种膜电解法再生贵金属电镀液的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种膜电解法再生贵金属电镀液的装置，该装置包括：阳极池、阴极池、位于阳极池和阴极池之间的中间池，将阳极池和中间池隔开的阴离子交换膜、将中间池和阴极池隔开的质子交换膜、提供电力的电源，放置在阳极池中的阳极电极和放置在阴极池中的阴极电极，电源通过导线与阳极电极以及阴极电极连接，向两个电极提供电力，并且阳极池和阴极池用于容纳电解液，中间池用于容纳待再生的贵金属电镀液。本实用新型的装置通过膜电解方法除去贵金属电镀液中的副产物酸，没有引入其他的杂质，从而在保证电镀液原有的络合体系不被破坏的情况下，再生贵金属电镀液。

Description

一种膜电解法再生贵金属电镀液的装置

技术领域

本实用新型涉及一种再生电镀液的装置，更具体地说，涉及一种膜电解再生贵金属镀液的装置。

背景技术

贵金属电镀中通常使用不溶性阳极，在电镀过程中，阳极反应通常会产生氢离子，造成电镀液的pH值越来越低。另外，不溶性阳极电解水产生氢离子，氢离子与贵金属电镀液中的阴离子反应生成酸(例如，氢离子与硫酸盐型镀铂溶液中的硫酸根结合生成酸，导致在溶液补加过程中也会造成镀液中酸含量越来越高，从而影响电镀效率，并使镀层质量变差。

在工业应用中，贵金属电镀液通常在使用一段时间后由于杂质含量过高需要报废。有电镀工厂曾尝试过使用碱中和过量的酸，并通过沉淀方法除去中和过程中产生的盐。在这个过程中，一方面由于直接酸碱反应使得原有的络合体系被破坏，另外一方面也引入了新的杂质离子，从而效果并不理想。

实用新型内容

针对现有技术中，对贵金属电镀液再生过程中存在的缺陷，本实用新型的目的是提供一种膜电解法再生贵金属电镀液的装置，该装置包括：阳极池、阴极池、位于所述阳极池和所述阴极池之间的中间池，将所述阳极池和所述中间池隔开的阴离子交换膜、将所述中间池和所述阴极池隔开的质子交换膜或阳离子交换膜、提供电力的电源，放置在所述阳极池中的阳极电极和放置在所述阴极池中的阴极电极，

其中所述电源通过导线与所述阳极电极以及所述阴极电极连接，向两个电极提供电力，并且所述阳极池和所述阴极池用于容纳电解液，所述中间池用于容纳待再生的贵金属电镀液。

优选地，上述电源提供直流电源。

优选地，直流电源的直流电流密度为1安培每平方分米到10安培每平方分米之间。

优选地，上述贵金属电镀液是金、银、钯、锇、铱、铂或钯电镀液。

优选地，上述电解液具有与贵金属电镀液相同的阴离子。

优选地，上述阳极池、阴极池和中间池的横截面均为长方形。

优选地，上述中间池的体积大于阳极池和阴极池的体积。

优选地，上述阴离子交换膜选自聚乙烯均相阴离子膜，聚砜均相阴离子膜或聚氟乙烯多胺型阴离子膜。

优选地，上述质子交换膜或阳离子交换膜选自聚乙烯阳离子膜或聚苯醚均相膜。

优选地，上述阳极电极选自铂金电极，金属氧化物电极，钛电极或不锈钢电极。

优选地，上述阴极电极选自铂金电极，金属氧化物电极，钛电极或不锈钢电极。

优选地，构成所述阳极池、阴极池和中间池的材料选自聚丙烯，聚乙烯，聚氯乙稀或陶瓷等非金属材料。

本实用新型描述的膜电解法再生贵金属电镀液的装置通电后，阴极池中的电解质发生化学反应：H₂O+e^-→OH^-+H₂；阳极池中的电解质发生化学反应：H₂O-e^-→H⁺+O₂。

本实用新型描述的膜电解法再生贵金属电镀液的装置的中间池和阳极池之间的隔膜为阴离子交换膜，是一种半透膜。中间池的贵金属电镀液中的阴离子可以透过该阴离子交换膜由中间池一侧向阳极池一侧移动。中间池和阴极池之间的隔膜为阳离子交换膜或者质子交换膜，中间池中贵金属电镀液中的氢离子或者杂质阳离子在电场或浓度差作用下，可以透过该质子交换膜或者阳离子交换膜由中间池一侧向阴极池一侧移动。

打开电源时，阴极池中的电解质发生化学反应：H₂O+e^-→OH^-+H₂，阳极池中的电解质发生化学反应：H₂O-e^-→H⁺+O₂，造成阴极池中电解质的OH^-浓度越来越大，阳极池中电解质的H⁺浓度越来越大，促使中间池中贵金属电镀液中的氢离子或者杂质阳离子透过质子交换膜或者阳离子交换膜向阴极池移动，贵金属电镀液中的阴离子透过该阴离子交换膜向阳极池移动。同时，在直流电源形成的电场作用下，待再生的电镀液中的阴离子透过阴离子交换膜向阳极池移动，氢离子或者杂质阳离子透过质子交换膜或者阳离子交换膜向阴极池移动向阴极池移动。这样，在浓度差和直流电源形成的电场作用下，待再生的电镀液中的副产物酸和杂质阳离子在阴极池中富集被除去。

通过上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

本实用新型的膜电解法再生贵金属电镀液的装置通过膜电解方法除去贵金属电镀液中的副产物酸，没有引入其他的杂质，从而在保证贵金属电镀液原有的络合体系不被破坏的情况下，再生贵金属电镀液，并且该再生贵金属电镀液可正常使用。

附图说明

下面的附图是为提供对本实用新型进一步的理解，它们被记载并构成本申请的一部分，附图示出了本实用新型的实施例，并与本说明书一起起到说明和解释本实用新型：

图1是本实用新型的膜电解法再生贵金属电镀液的装置的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的描述中，阳极池，中间池，阴极池的形状尺寸可根据实际应用确定。构成这些电解池的材料包括但不限于聚丙烯，聚乙烯，聚氯乙稀，陶瓷等非金属材料。

本实用新型的描述中，离子交换膜应根据需要选择透过的离子的类型和离子半径进行选择，同时应考虑到膜的强度，耐酸碱和耐电化学等性能。离子交换膜在使用时应根据使用说明书进行清洗，溶胀等处理以保证隔膜不会对镀液造成污染。

本实用新型的描述中，放置在阳极池中的阳极电极材料包括但不仅限于铂金电极，金属氧化物电极，钛电极、不锈钢电极等。选择阳极电极时应结合阳极池所使用的电解液情况选择，优选过电位较低，不溶性的白金钛阳极，贵金属氧化物电极等。

本实用新型的描述中，放置在阴极池中的阴极电极材料包括但不仅限于阴极电极选自铂金电极，金属氧化物电极，钛电极、不锈钢电极等，同样地，选择阴极电极时应根据阴极池所使用的电解液情况选择，优选过电位较低，不溶性的白金钛阳极，贵金属氧化物电极等。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例1

参照图1，该图所示的实施例中膜电解法再生贵金属电镀液的装置1包括：阳极池10，中间池20，阴极池30，将阳极池10和中间池20隔开的阴离子交换膜40、将中间池20和阴极池30隔开的质子交换膜(或阳离子交换膜)50、阳极电极11、阴极电极31和提供电力的电源60。阳极电极11位于阳极池10中，阴极电极31位于阴极池30中。电源60通过导线与阳极电极11和阴极电极31连接，向两个电极提供直流电，其中电源60的正极与阳极电极11直接连接，电源60的负极与阴极电极21直接连接。

阳极池10和阴极池30用于放置电解液，中间池20用于放置待再生的贵金属电解液。

使用时，向图1所示的膜电解法再生贵金属电镀液的装置1的阳极池10和阴极池30分别加入电解液，向中间池20中加入待再生的贵金属电镀溶液，打开直流电源60，阳极池10中的电解质在阳极电极11的作用下发生反应：H₂O-e^-→H⁺+O₂，阴极池20中的电解质在阴极电极21的作用下发生反应：H₂O+e^-→OH^-+H₂，造成阴极池30中电解质的OH^-浓度越来越大，阳极池10中电解质的H⁺浓度越来越大，促使中间池20中贵金属电镀液中的氢离子或者杂质阳离子透过质子交换膜(或者阳离子交换膜)50向阴极池30移动，贵金属电镀液中的阴离子透过该阴离子交换膜40向阳极池10移动。同时，在直流电源形成的电场作用下，贵金属电镀液中的阴离子透过阴离子交换膜40向阳极池10移动，氢离子或者杂质阳离子透过质子交换膜(或者阳离子交换膜)50向阴极池30移动。因而，在浓度差和直流电流的作用下，待再生贵金属电镀液中的副产物酸和杂质阳离子在阴极池30中富集被除去。

该装置在第一次使用前应该将三个电解室清洗干净，以防止电解池材料表面所含有的物质污染电镀溶液。另外离子交换膜在使用之前应根据使用说明书进行清洗。清洗完毕后，应该同时向三个电解池中分别加入电解液和老化的电镀液，并保持过程中液位接近以避免某一侧压力过大对离子交换膜造成损坏。打开直流电源进行电解时，应根据离子交换膜的说明书设置电流的大小，不应超过离子交换膜能承受的最大电流密度。电解过程中，应该监测中间池中镀液的浓度，特别是酸的浓度。当酸浓度下降到合理的范围即停止电解，以避免将电镀溶液中有效成分被电解出去。电解除酸步骤完成后，应对电镀溶液进行进一步的分析调整，并做相关性能测试，比如霍尔槽片测试，电流效率测试等，以确保再生后的溶液能满足实际生产需求。

实施例2

利用图1所述的装置对老化的铂金电镀液(主要成分是H₂Pt(NO₂)₂SO₄)进行再生。将老化的铂金电镀液放置在中间池20中，阳极池10和阴极池20中放置质量浓度为50％的硫酸水溶液，阴离子交换膜40和质子交换膜50均使用聚乙烯体系膜材料，阳极电极和阴极电极材料均为铂金。开通电源，通电电流设定在1安培每小时，处理时间20小时。

利用NaOH水溶液进行中和滴定得到，处理前老化的铂金电镀液中含酸150克每升，处理后溶液中含酸45克每升。这种比较低的酸含量的情况下，溶液的电流效率会有大幅度的提升，完全可以作为正常的铂金电镀液使用。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种膜电解法再生贵金属电镀液的装置，其特征在于，该装置包括：阳极池、阴极池、位于所述阳极池和所述阴极池之间的中间池，将所述阳极池和所述中间池隔开的阴离子交换膜、将所述中间池和所述阴极池隔开的质子交换膜或阳离子交换膜、提供电力的电源，放置在所述阳极池中的阳极电极和放置在所述阴极池中的阴极电极，

其中所述电源通过导线与所述阳极电极以及所述阴极电极连接，向两个电极提供电力，并且所述阳极池和所述阴极池用于容纳电解液，所述中间池用于容纳待再生的贵金属电镀液。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电源提供直流电源。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述贵金属电镀液是金、银、钯、锇、铱、铂或钯电镀液。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电解液具有与所述贵金属电镀液相同的阴离子。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述阳极池、所述阴极池和所述中间池的横截面均为长方形。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述中间池的体积大于所述阳极池和所述阴极池的体积。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述阴离子交换膜选自聚乙烯均相阴离子膜，聚砜均相阴离子膜或聚氟乙烯多胺型阴离子膜。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述质子交换膜或阳离子交换膜选自聚乙烯阳离子膜或聚苯醚均相膜。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述阳极电极选自铂金电极，金属氧化物电极，钛电极或不锈钢电极。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述阴极电极选自铂金电极，金属氧化物电极，钛电极或不锈钢电极。

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