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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