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。

The purpose of this study is to propose a new three-dimensional electrode for electrolytic recovery of heavy metals in water and a new electrode for filling layers of conductive magnetic anisotropic particles. These electrodes react to alternating magnetic fields, and particles react to each other. Electrolytic precipitation of copper under various conditions is carried out under different conditions, and the current efficiency and cell voltage of plate electrode are compared. The amount of copper deposited in the unit is compared with the amount of electricity deposited in the unit. Any large magnetic particle can be used as a magnet. The magnet particles are placed at the bottom of the cell, the electrodes are placed at the top of the cell, and the cell is filled with alternating magnetic fields at a height of 12 mm. The size of magnet particle electrode is 0.5 ~ 3mm, the particle size is small, the frequency of magnetic field is 0.1 ~ 4Hz, the frequency of magnetic field is large, the current is high, the cell voltage is small, and the current efficiency is high. Compared with the flat plate electrode, the magnetic particle electrode with particle size of 0.5 ~ 1mm, the alternating magnetic field (100 Oe), the reverse motion, the current density of 10mA/cm or more, the cell voltage of 10 ~ 50% or less, and the current efficiency of 2 ~ 4 times the magnetic particle electrode are advantageous. The same amount of copper is added to the power supply 1/3 ~ 1/5. For example, the particle electrode has a large specific surface area, and the particle is excited to move at a high speed. This method is very useful for metal recovery in water drainage. This work is currently being prepared for submission by the Chemical Engineering Society.