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第一部分 电极反应工程学2

第1章 电极的电催化作用2

1.1 电极在电极反应中的作用3

1.1.1 对电极反应速度产生影响3

1.1.2 对反应机理产生影响4

1.1.3 通过控制电极电位改变电极反应的方向和速度4

1.1.4 过电位是电极过程动力学一个重要参数4

1.1.5 降低电解过程的能耗5

1.1.6 电极材料对有机电合成反应的作用6

1.1.7 电极材料对电解法处理废水的作用8

1.2 电解工程对电极材料的要求13

参考文献19

第2章 电极反应工程实际问题21

2.1 电极反应工程生产中主要技术经济指标21

2.1.1 电流效率21

2.1.2 电化学反应器工作电压24

2.1.3 直流电耗26

2.2 气泡效应26

2.2.1 电极析气对溶液电导率的影响27

2.2.2 析气电极的电流分布27

2.3 电极表面的电位及电流分布28

2.3.1 一次电流分布29

2.3.2 二次电流分布29

2.3.3 三次电流分布30

参考文献30

第3章 工业电解用电槽及电极31

3.1 工业电解槽31

3.1.1 电解槽的分类31

3.1.2 电解槽的连接与组合41

3.2 工业电解用电极43

3.2.1 石墨电极44

3.2.2 铅及铅基合金电极48

3.2.3 反应性金属电极58

3.2.4 SPE复合电极65

3.2.5 金刚石膜电极68

3.2.6 气体扩散电极77

3.2.7 充填式电极79

3.2.8 粒子床电极81

3.2.9 旋转圆筒电极83

3.2.10 三维电极83

3.2.11 填充床电极85

3.2.12 流动床电极86

3.2.13 回流床电极87

3.2.14 陶瓷电极88

参考文献89

第4章 电极反应工程实例91

4.1 氯碱工业91

4.1.1 隔膜电解法92

4.1.2 离子膜电解法93

4.1.3 水银电解法97

4.2 电解提取有色金属99

4.2.1 氯化物溶液电解提取金属100

4.2.2 氯化物硫酸盐混合溶液电解提取金属101

4.3 有机电合成101

4.4 电解法降解有机废水106

4.5 阴极保护109

4.5.1 船舶保护用阳极111

4.5.2 淡水和淡海水中的桥梁、码头保护用阳极111

4.5.3 地下管网保护用深井阳极111

4.5.4 地下贮罐底板保护用阳极112

4.5.5 钢筋混凝土构件保护用阳极113

参考文献114

第二部分 一种新型高效节能电极材料—钛电极的制造及应用117

第5章 钛阳极制造工艺117

5.1 金属电极发展史117

5.2 涂层钛电极的优点120

5.3 涂层钛电极制造工艺过程122

5.3.1 基体金属的选用122

5.3.2 阳极几何结构形状的合理设计124

5.3.3 阳极基体的焊接加工125

5.3.4 去油污125

5.3.5 酸蚀刻125

5.3.6 涂液的配制128

5.3.7 涂敷涂层129

参考文献130

第6章 钛电极在化工领域的应用131

6.1 氯碱工业131

6.2 氯酸盐生产132

6.3 次氯酸盐生产135

6.3.1 制取次氯酸钠工艺137

6.3.2 次氯酸钠发生器用电极材料137

6.3.3 次氯酸钠发生器的应用138

6.4 高氯酸盐生产139

6.5 过硫酸盐电解140

6.6 重铬酸制备142

6.6.1 电极的制备143

6.6.2 Cr3＋电化学氧化生成Cr2O2-7的机理143

6.6.3 超声对Cr3＋电化学氧化过程时电流144

效率的影响144

6.7 电解法制备过氧化氢145

6.7.1 电解法制过氧化氢的基本原理146

6.7.2 生产过氧化氢的生产工艺146

6.8 二氧化氯的制取147

6.9 有机电合成149

6.9.1 烯烃电氧化环合反应149

6.9.2 芳香族化合物150

6.9.3 芳香醛工业化生产151

6.9.4 葡萄糖酸钙和山梨糖醇的成对电合成153

6.9.5 N-苯基硫脲的间接电氧化154

6.9.6 间接电氧化合成L-磺基丙氨酸155

6.9.7 成对电解合成甘露醇、山梨醇和葡萄糖酸盐155

6.9.8 成对合成1，2-二醇类化合物155

6.9.9 电解合成含氮有机物156

6.9.10 葡萄糖的间接电解氧化156

6.9.11 电化学法合成乙醛酸156

6.9.12 电化学氧化甲醛156

参考文献157

第7章钛电极在电冶金领域的应用158

7.1 氯化物溶液电解提取金属158

7.2 硫酸盐溶液电解提取金属158

7.2.1 Ti/RuO2-PAN电极的制备160

7.2.2 Ti/RuO2-PAN电极电化学行为160

7.3 氯化物硫酸盐混合溶液电解提取金属164

7.4 氨络合物体系电积镍164

7.4.1 电解液164

7.4.2 阳极固体产物165

7.4.3 阳极气体产物165

7.5 电催化浸出硫化锌精矿新工艺166

7.6 电解银催化剂的生产167

7.7 人造金刚石生产中回收镍、钴、锰168

7.7.1 人造金刚石生产概述168

7.7.2 从人造金刚石触媒酸洗废液中回收镍、钴、锰170

7.7.3 膜电解法回收人造金刚石废水中的镍172

7.7.4 人造金刚石生产废水的回收处理174

7.8 电溶解法回收废残WC-Co硬质合金177

7.9 二氧化锰生产180

7.9.1 石墨阳极180

7.9.2 纯钛阳极180

7.9.3 钛合金阳极181

7.9.4 涂层钛阳极182

7.9.5 钛系列阳极在EMD生产中各项指标对比183

7.10 废旧电池回收处理185

7.11 印刷线路板含铜蚀刻废液的回用处理185

7.11.1 印刷线路板生产工艺186

7.11.2 PCB蚀刻液187

7.11.3 印刷线路板铜蚀刻废液的回用处理195

7.11.4 印制电路板铜蚀刻废液回用处理所用材料201

参考文献204

第8章 钛电极在金属箔生产领域的应用206

8.1 电解制造铜箔206

8.1.1 电解铜箔分类206

8.1.2 铜箔产业发展史206

8.1.3 我国铜箔行业现状207

8.1.4 印刷电路板行业与铜箔产业的关系210

8.1.5 电解铜箔发展趋势213

8.1.6 电解铜箔生产工艺214

8.1.7 电解铜箔生产用钛阳极221

8.2 铝箔电化成228

8.3 生产负极箔230

参考文献230

第9章 钛电极在电镀领域的应用232

9.1 钢板镀锌232

9.1.1 铅阳极成分与制造工艺234

9.1.2 动电势扫描曲线的测试235

9.1.3 钛阳极的主要特点236

9.1.4 钛阳极的制造方法237

9.1.5 钛电极恶化的原因238

9.1.6 钛阳极在钢板电镀锌生产中的应用239

9.2 钢板镀锡240

9.3 三价铬电镀244

9.3.1 电镀三价铬的环保意义244

9.3.2 镀铬历史245

9.3.3 三价铬镀铬工艺主要优点247

9.3.4 氯化物体系电镀三价铬249

9.3.5 硫酸盐体系电镀三价铬254

9.4 镀铬263

9.5 镀铜265

9.5.1 IrO2·Sn02·Pd涂层电极的阳极特性266

9.5.2 IrO2·Sn02·Pd涂层电极在酸性CuS04溶液中的工业化应用267

9.6 镍包钢滚镀生产269

9.7 镀金270

9.7.1 亚硫酸盐镀金270

9.7.2 低氰化物镀金271

9.7.3 氰化物镀金272

9.8 镀铑273

9.9 镀钯274

9.10 镀钌275

9.11 镀铱和铱铂277

9.12 铝轮毂电镀用辅助阳极278

参考文献279

第10章 钛电极在处理废水（环境保护）领域的应用281

10.1 电催化降解有机污染物281

10.1.1 氧化物电极与有机物电氧化降解效果281

10.1.2 各种金属氧化物电极的析氧电位282

10.1.3 金属氧化物电极的氧化反应传递系数284

10.2 电化学法处理苯酚废水286

10.3 印染废水处理289

10.3.1 偶氮染料废水的处理290

10.3.2 电催化去除罗丹明B色度291

10.3.3 电化学法处理高含盐活性艳蓝KN-R废水291

10.3.4 毛纺染整废水的处理292

10.4 电催化氧化法处理垃圾渗滤液293

10.4.1 电化学氧化与厌氧技术联用处理垃圾渗滤液294

10.4.2 电解氧化法处理垃圾渗滤液295

10.5 含油废水的处理297

10.5.1 油田废水电解杀菌297

10.5.2 海洋油田废水的处理297

10.6 含氰废水的处理298

10.6.1 电镀工厂含氰废水的处理298

10.6.2 开采金矿含氰废水的处理299

10.7 电化学法降解棉浆黑液300

10.8 医院污水处理302

10.9 电解法处理回用水302

10.9.1 电化学法处理回用水302

10.9.2 回用水的电解处理303

参考文献303

第11章 钛电极在水处理领域的应用305

11.1 水电解305

11.2 电解海水制氢307

11.3 电解功能水308

11.3.1 电位-pH图和活性化学物质的关系309

11.3.2 电极材料的选择311

11.3.3 电解功能水312

11.4 电解杀菌处理水313

11.4.1 间接杀菌314

11.4.2 直接杀菌314

11.5 臭氧的制取319

11.5.1 电生臭氧用阳极材料320

11.5.2 支持电解质对臭氧生成的影响321

11.5.3 臭氧生成与高分子固体电解质322

11.5.4 电生臭氧在水处理中的应用322

11.6 电解法制取离子水（碱性离子水、酸性离子水）323

11.7 水处理328

11.7.1 生活用水和食品用具的消毒328

11.7.2 高层建筑水箱水处理329

11.8 工业用水的处理330

11.8.1 电子水处理器330

11.8.2 发电厂冷却循环水的处理331

11.8.3 化工厂冷却循环水的处理332

参考文献333

第12章 钛电极在阴极保护领域的应用334

12.1 地下金属结构物阴极保护334

12.1.1 对阳极性能要求334

12.1.2 地下金属结构物阴极保护用金属氧化物阳极335

12.2 船舶阴极保护336

12.3 海水电解抗Mn2＋离子污染338

12.4 电化学法除掉海水中附着的海洋生物339

12.4.1 Ti/Pt/IrTa涂层电极的制备340

12.4.2 实验室试验340

12.4.3 现场试验341

12.4.4 电化学法产生低浓度氯气除去海洋生物341

12.5 建筑物钢筋混凝土的阴极保护341

12.6 土壤阴极保护342

12.7 阴极保护应用辅助电极实例344

参考文献345

第13 章钛电极在电渗析领域的应用346

13.1 电渗析法淡化海水346

13.2 电渗析法制取四甲基氢氧化铵347

13.3 电渗析电解法回收镀镍废水中的镍347

13.4 电渗析法处理废水348

13.4.1 电渗析法处理造纸黑液348

13.4.2 电渗析法处理化纤厂去酸水350

13.4.3 电渗析法处理溴化钠废水350

13.4.4 电渗析法处理铝制品漂洗废水351

参考文献353

第14章 钛电极在其他领域的应用354

14.1 蓄电池生产354

14.2钛基金属氧化物涂层pH值电极355

14.3印刷业用PS版生产357

14.4电磁推进船358

参考文献358