CN102634812A - 一种电解氧化还原铕的方法 - Google Patents
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Abstract
一种电解氧化还原铕的方法。其特征是以钛基涂钌和铱金属板或网为阳极，金属钛板或网为阴极，阴极液为含有三价铕离子的稀土氯化物溶液，阳极液为含二价铕离子的氯化亚铕溶液，阳极室和阴极室之间采用阴离子交换膜隔开，阴极室和阳极室分别进行三价铕的还原和二价铕的氧化。本发明将还原与氧化合并在同一设备中完成，在三价铕离子还原的同时，氧化二价铕离子，节约三价铕离子还原和二价铕离子氧化所需的化学原料及设备，并且无氯气排放，不污染环境。
Description
技术领域
本发明涉及一种电解氧化还原铕的方法。
背景技术
铕是很好的发光材料激活剂，如：Eu3+是红色发光材料的激活剂，Eu2+是蓝色发光材料的激活剂。氧化铕作为发光材料激活剂，被广泛应用于LED、三基色节能灯、高清晰度显示屏、新型X射线医疗诊断系统之中。同时氧化铕还可应用于激光、超导材料、磁泡贮存器件、原子反应堆的控制材料、屏蔽材料和结构材料之中。因此，氧化铕在发展迅速的光电新材料技术中显示出极其重要的地位和作用。
由于稀土元素多，元素之间性质相似，并且铕在所有稀土元素中的含量很低，因此单纯采用离子交换或萃取法很难制得纯度大于99.99％的高纯度氧化铕。高纯度氧化铕的提纯工艺主要是根据三价铕离子容易被还原成二价铕离子，二价铕离子失去了三价稀土离子的性质，利用这种性质上的差异将铕从稀土元素中单独分离出来。目前我国高纯氧化铕制备方法主要还是采用锌粉还原三价铕离子，利用二价铕离子与其它三价稀土元素性质的差异分离铕与稀土杂质，然后采用氧化剂氧化二价铕，得到高纯度氧化铕。氧化铕生产技术的不足之处在于还原过程消耗大量的锌粉，后续过程需要除锌，导致含锌废水，加大废水处理难度。同时，氧化剂的使用增加材料消耗。六十年代以来，出现了电解还原氧化铕的方法，但目前电解还原铕的方法不很完善。
ZL02117300.1公开了一种电解还原制备二价铕的方法，该法的阳极液为盐酸或盐酸和氯化钠溶液，电解过程中产生氯气，污染环境，并且该法只是还原铕，还需后续工序氧化二价铕才可获得三价铕。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电解氧化还原铕的方法，该法同时进行铕离子还原与氧化反应，且不产生氯气。
本发明的电解氧化还原铕的方法如下：以钛基涂钌和铱金属板或网为阳极，金属钛板或网为阴极，阴极液为含有三价铕离子的稀土氯化物溶液，阳极液为含二价铕离子的氯化亚铕溶液，阳极室和阴极室之间采用阴离子交换膜隔开，阴极室和阳极室分别进行三价铕的还原和二价铕的氧化。
本发明中主要化学反应如下：
阴极反应：Eu3++e→Eu2+，2H++e→H2↑
阳极反应Eu2++e→Eu3+
上述电解氧化还原过程中，阳极液为含二价铕离子的氯化亚铕溶液，来源于氧化铕生产过程中分离了三价稀土元素的氯化亚铕溶液，其中二价铕离子的浓度为0.1～2.6mol/L，该溶液的H+浓度为0.001～2.6mol/L；阴极液为含有三价铕离子的稀土氯化物溶液，来源于稀土元素萃取分离生产过程中富集了铕的稀土元素溶液，其中三价铕离子的浓度为0.1～2.6mol/L，该溶液的H+浓度为0.001～2.6mol/L；电流密度为100～1600A/m2；阴极室中的部分氯离子透过阴离子交换膜进入阳极室。
本发明采用电解氧化还原铕的方法，将还原与氧化合并在同一设备中完成，在三价铕离子还原的同时，氧化二价铕离子，节约三价铕离子还原和二价铕离子氧化所需的化学原料及设备，并且无氯气排放，不污染环境。
具体实施方式
实施例1
长方形隔膜电解槽由一个阳极室和一个阴极室组成，中间用型号AM-203的阴离子交换膜隔开，阳极采用钛基涂钌和铱金属板，阴极采用金属钛板；阳极液为氯化亚铕溶液，二价铕离子的浓度为2.58mol/L，H+浓度为0.0015mol/L；阴极液为稀土氯化物溶液，三价铕离子的浓度为2.56mol/L，H+浓度为0.0012mol/L；电流密度为1550A/m2；阳极液、阴极液分别循环，电解1小时，三价铕离子还原率为97％，二价铕离子的氧化率大于99.5％。
实施例2
同时实施例1，其中阳极液为氯化亚铕溶液，二价铕离子的浓度为0.12mol/L，H+浓度为2.58mol/L；阴极液为稀土氯化物溶液，三价铕离子的浓度为0.11mol/L，H+浓度为0.2mol/L；电流密度为850A/m2；阳极液、阴极液分别循环，电解1.5小时，三价铕离子还原率为92％，二价铕离子的氧化率大于99.5％。
实施例3
长方形隔膜电解槽由二个阳极室和一个阴极室组成，阳极室和阴极室之间用型号UTX-UIF-A的阴离子交换膜隔开，阳极采用钛基涂钌和铱金属网，阴极采用金属钛网；阳极液为氯化亚铕溶液，二价铕离子的浓度为0.58mol/L，H+浓度为0.2mol/L；阴极液为稀土氯化物溶液，三价铕离子的浓度为0.8mol/L，H+浓度为2.58mol/L；电流密度为110A/m2；阳极液、阴极液分别循环，电解2小时，三价铕离子还原率为98％，二价铕离子的氧化率大于99.5％。
实施例4
长方形隔膜电解槽由一个阳极室和二个阴极室组成，阳极室和阴极室之间用型号AM-203的阴离子交换膜隔开，阳极采用钛基涂钌和铱金属板，阴极采用金属钛板；阳极液为氯化亚铕溶液，二价铕离子的浓度为1.2mol/L，H+浓度为0.5mol/L；阴极液为稀土氯化物溶液，三价铕离子的浓度为1.6mol/L，H+浓度为1.6mol/L；电流密度为1100A/m2；阳极液、阴极液分别循环，电解2小时，三价铕离子还原率为99％，二价铕离子的氧化率大于99.5％。
Claims (4)
1.一种电解氧化还原铕的方法，其特征是以钛基涂钌和铱金属板或网为阳极，金属钛板或网为阴极，阴极液为含有三价铕离子的稀土氯化物溶液，阳极液为含二价铕离子的氯化亚铕溶液，阳极室和阴极室之间采用阴离子交换膜隔开，阴极室和阳极室分别进行三价铕的还原和二价铕的氧化。
2.根据权利要求1所述的电解氧化还原铕的方法，其特征是所述的阳极液为含二价铕离子的氯化亚铕溶液，二价铕离子浓度为0.1～2.6mol/L，该溶液的H+浓度为0.001～2.6mol/L。
3.根据权利要求1所述的电解氧化还原铕的方法，其特征是所述的阴极液为含有三价铕离子的稀土氯化物溶液，三价铕离子的浓度为0.1～2.6mol/L，该溶液的H+浓度为0.001～2.6mol/L。
4.根据权利要求1所述的电解氧化还原铕的方法，其特征是所述的电流密度为100～1600A/m2。
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