一种镀镍液电解除杂用电解柱、电解除杂装置及除杂方法与流程
本发明涉及电镀溶液除杂技术领域，特别涉及一种用于镍镀液电解除杂的电解柱、电解除杂装置及除杂方法。
背景技术：
在镀镍过程中，无论是暗镍、半光亮镍、光亮镍、缎面镍还是其他镀种，都会引入一些金属杂质如铜、铅、铁、锌等，镀镍液中杂质的多少会直接影响镀层的质量和稳定性，特别是铜离子，直接影响镀层的光亮度和致密性，因此去除镀镍液中的杂质尤为重要。现有的去除镀镍液中杂质的方法包括化学除杂法，化学除杂法通常是在镀镍液中加入化学试剂来净化去除铜离子，但除杂过程需要停机，导致不能连续生产且操作繁琐；电解除杂是采用外置除杂器，通过管道与电镀槽连接，使镀镍液循环，在循环过程中，通过电解作用将铜离子还原、沉淀出来。但现有的除杂器采用瓦楞纸板(也称波浪瓦版)，不能选择性吸附杂质，电解过程中镍损失较大。加之瓦楞纸板的表面积较小，也不可能将低压降到很低，因此吸附的杂质较少且较慢，电解除杂不够彻底。另外，使用一段时间后，吸附在阴极板上的金属杂质经水洗后直接排入污水池，不仅无法回收利用，也增加了污水处理的难度。可见，现有的技术还有待改进和提高。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种用于镍镀液电解除杂的电解柱、电解除杂装置及除杂方法，旨在解决现有电解除杂装置效率低、除杂后的杂质无法回收的问题。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于电解去除镀镍液中杂质的电解柱，所述电解柱包括壳体，以及设在壳体内的阴极和阳极，所述阴极包括基体，所述基体为具有多孔网状结构的塑料，所述塑料表面涂覆有导电胶层，所述导电胶层表面电镀有金属层。
用于电解去除镍镀液杂质的电解柱，其中所述的金属层为镍镀层。
用于电解去除镀镍液中杂质的电解柱，塑料为PP。
在去除镀镍液杂质的电解柱中，阴极为空心圆柱体形状。
本发明公开了一种电解除镍镀液杂质的电解柱，其特征在于：所述阳极包括钛篮和填充于钛篮内的镍块。
用于电解去除镍镀液中杂质的电解柱，其外壳包括壳体及连接在壳体两端的盖a和盖b，其中，盖a上开设有进水口、安装槽a和安装槽b，进水口设置在盖a的中央，安装槽a和安装槽b设置在盖a面向壳体的一侧，阴极与安装槽a卡接，阳极与安装槽b卡接，盖b上开设有若干个进水孔。
一种镍镀液电解除杂装置，该装置包括水泵、电控器、电解池，电解池上可拆卸连接有电解柱，所述电解柱为上述的电解柱。所述水泵的输入端连接电镀槽，所述水泵的输出端连接电解柱的进水口，所述电解柱的阴极和阳极与电控器电连接，该装置还包括净化槽。所述电解槽上设有溢流口，与净化槽连接，所述净化槽上设有出水口，所述出水口与电镀槽连接。
一种镍镀液电解除杂方法，所述方法采用上述的镍镀液电解除杂装置，其特征在于，所述方法包括：将所述镍镀液电解除杂装置连接至电镀槽，开启水泵，当电解槽中充满镀液时，开启电子控制器，设定电解电压及电流密度，开始电解。
在镀镍溶液电解除杂方法中，电解除杂方法还包括杂质的回收，具体包括：阴极吸附金属杂质达到饱和状态后，取出阴极，干燥，然后经过高温焙烧，得到金属氧化物。
所述的镍镀液电解除杂方法，电解电压为1～1.5V，电流密度为10～11A。
有益效果：
本发明提供了一种用于电解除镍镀液杂质的电解柱、电解除杂装置及除杂方法。电解柱设有阴极和阳极，阴极的基材为多孔网状结构的塑料，塑料表面设有导电胶和金属层。多孔网状结构的阴极比表面积大，导电性好，可提高电解除污效率，增加对金属杂质的吸附。另外，采用塑料作为基材，具有成本低、成孔效果好、吸附的金属杂质饱和后容易除去等优点，便于金属离子的回收利用，提高杂质的经济价值。
附图简要说明
图1为本发明提供的用于电解去除镍镀液杂质的电解柱结构示意图。
图2为阴极结构示意图。
图3为盖板a的结构示意图。
图4为镍电镀液电解除杂装置结构示意图。
图5为图4沿aa方向的剖面视图。
详细描述
本发明提供了一种电解去除镀镍液中杂质的电解柱、电解除杂装置及除杂方法。为使本发明的目的、技术方案和效果更加清楚、具体，下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。应当理解，此处所述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限制本发明。
请参阅图1-5，本发明提供一种用于电解去除镍镀液中杂质的电解柱，电解柱1包括壳体2和设置在壳体内的阴极3和阳极4，壳体可以为圆柱形，也可以为方柱或棱柱形，但不限于这些形状，优选为圆柱形，现以圆柱形为例。壳体包括壳体2.1和连接在壳体两端的盖体a2.2、b2.3，盖体a上设有进水口2.21、安装槽a2.22和安装槽b2.23，进水口2.21设置在盖体a2.2的中央，用于连接电镀槽，安装槽a2.22和安装槽b2.23均设置在盖体a2.2朝向壳体的一侧。 ，并依次环绕进水口 2.21，安装槽 a2.22 用于固定阴极 3，安装槽 b2.23 用于固定阳极 4，盖板 b2.3 上开设有若干个进水孔 2.31 工作时，镀镍溶液由进水口 2.21 进入电解柱 1，经过阴极 3 的电解还原作用去除镀镍溶液中的杂质，使镀镍溶液得到净化，然后净化后的镀镍溶液由进水孔 2.31 流出，返回镀槽。
具体地，阴极3包括基体和附着在基体表面的导电胶层及金属层。基体为高密度、多孔网状结构的塑料，其多孔结构可增加阴极的比表面积，提高电解除污效率，并能吸附氧化还原后的杂质；塑料表面涂有导电胶层，即在基体表面及内部网状表面涂有导电胶，在导电胶层表面电镀有金属层。之所以选用塑料作为基体，是因为它具有成本低、可发泡成多孔结构、固化后易于制备成各种形状等特点。同时，塑料材料易于通过高温氧化分解去除。因此，当阴极吸附饱和后，便于杂质回收。但由于塑料属于绝缘材料，不能导电，因此在基材表面附着导电胶层，可以使基材表面具有导电性，便于电子的转移，从而使基材能够进行表面处理，电镀金属层。同时，导电胶层也有利于电解过程中电子的转移，提高电解效率，导电胶层表面的金属层可以提高阴极的导电性和选择性，使电解更加高效、快速，更有针对性。
优选地，所述塑料采用PP材质，PP材质具有耐酸碱性好、耐腐蚀等特点，且在高温条件下易氧化分解，因此当阴极吸附饱和后，PP材质便于后续杂质回收，回收时只需通过烧结即可轻松去除PP，十分方便快捷。
优选地，所述金属层为镀镍层。镀镍层除了具有导电性之外，还可以提高阴极的选择性，降低镍的电势，从而防止镀液中的镍离子被还原析出。电解去污的原理是电动势原理，利用了电解过程中金属离子按一定的顺序析出的事实，析出电位较正的离子先析出，析出电位较负的离子后析出。铜的标准势能为+0.345，镍的标准势能为-2.250，选择镍作为阴极时，可以使得阴极表面的选择性更好，从而不消耗镀液中的镍离子。
具体地，在上述用于去除镀镍液杂质的电解柱中，阴极可以为空心圆柱体或方管形状，但不限于这两种结构，优选为空心圆柱体形状，相应地，电解柱1也为圆柱体，盖板a2.2和盖板b2.3均为圆形盖板，安装槽a2.22为环形槽，其尺寸与阴极3的管口相适应。使用时，将阴极卡入安装槽a中即可将阴极固定在电解柱中，非常方便快捷。阴极3设置为空心圆柱体形状，可使流入电解柱1的镀镍液在阴极中分布更加均匀，使阴极对金属离子的吸附更加均匀，提高阴极的利用率。
具体地，上述结构的电解柱中，阳极4包括镍块和限位用钛篮，钛篮为有网孔的圆柱形状，镍块填充在钛篮内，镍块填充在钛篮内，钛篮与盖a固定连接。采用钛篮作为阳极限位用材料主要是因为钛篮耐腐蚀性能好，稳定性高，不参与反应，在电解过程中不会溶解。
具体地，上述结构的电解柱中，壳体2的内径大于阴极3的外径，阴极3的内径大于钛篮的外径，阴极和钛篮的长度小于壳体的长度。阴极3和阳极4固定在壳体2内，但阴极3、阳极4和壳体2.1相互不接触，从内到外形成阳极4、阴极3、壳体2.1的结构。需要注意的是，阴极3外壁与壳体2.1内壁之间的距离，以及阴极与阳极之间的距离不宜过大，通常保证它们不接触，保证镀镍液能充分接触阴极即可。
在一个实施例中，如图3所示，安装槽a2.22和安装槽b2.23上还设置有金属弹夹a2.24和金属弹夹b2.25。金属弹夹a2.24和金属弹夹b2.25分别与电源或电控器的负极和正极电连接，当阴极3夹持在安装槽a2.22中时，金属弹夹a2.24抵靠在阴极3上，当钛篮夹持在安装槽b2.23中时，金属弹夹b2.25抵靠在钛篮上，从而起到将阴极3与电源或电控器的负极连接，将阳极4与电源或电控器的正极连接的作用。
上述结构的用于电解除镍镀液杂质的电解柱，电解柱1设有阴极3、阳极4和固定安装的壳体2，可以保证流过的镍镀液充分电解还原，优点是：阴极3的多孔结构可以大大提高电解除杂的效率，同时可以使杂质粘附在网孔上，便于杂质回收；基体采用塑料材质，成本低廉，容易通过氧化分解去除，便于杂质的回收；壳体2可以将杂质较好的粘结在壳体2内，提高电解除杂后液体的纯度，也便于杂质的回收。柱1结构紧凑，占用空间小，可以直接放在电镀槽内进行电解除杂，也可以使用在电解除杂装置中。使用方便，适用性好。
如图4和图5所示。 5、本发明还公开了一种镍镀液电解除杂装置，为在线电解除杂装置，包括水泵5、电控器6、电解槽7、净化槽8，其中，电解槽7可拆卸连接有电解柱1，电解柱1为上述用于电解除镍镀液中杂质的电解柱，电解柱1上设有阴极3和阳极4，阴极3和阳极4均与电控器6电连接，电解槽7的壁上设有溢流口7.1，溢流口7.1连接电解槽7和净化槽8，净化槽8上设有出水口8.1，通过管路与电镀槽连接，水泵5的输入端与电镀槽连接，输出端水泵5的进水口2.21与电解柱1的进水口2.21相连，工作时，开启水泵5，电镀槽内的镀镍溶液通过水泵5输入电解柱1内，经过电解柱1的电解作用，镀镍溶液中的杂质被还原去除，镀镍溶液再经进水孔2.31进入电解槽7后，上清液经净化槽8经溢流口7.1进入净化槽8，在净化槽8进一步净化后，上清液再循环回电镀槽内，进水口的高度高于溢流口的高度。
具体地，水泵5为计量泵，可以调节进入电解柱的流量，通过控制流量来提高电解除污效果。设有排液口9，排液口9与带有阀门的排液管9.1连接，排液口9用于排出电解槽和净化槽内的液体，电解槽7和净化槽在使用一段时间后，槽底8处会沉积有杂质，需要清洗，清洗电解槽和净化槽时，可通过排液口9将液体排出。
上述结构的镀镍液电解除杂装置结构简单，使用方便，经过电解柱电解除杂，电解槽、净化槽多重净化后，可大大提高镀镍液的纯度，从而提高电镀效果。
本发明还提供一种镍镀液电解除杂的方法，该方法采用上述的镍镀液电解除杂的装置，该方法包括：镍镀液电解除杂步骤和杂质回收步骤，所述杂质去除步骤将镍镀液中的金属杂质离子电解还原，所述杂质回收步骤将电解还原后的金属杂质回收。
具体地，镍镀液电解脱杂步骤包括：将镍镀液电解脱杂装置接入电镀槽，启动水泵5，调节水泵5的流量为25-35l/min，当电解槽7充满电镀液时，开启电子控制器6，设定电解的电流密度为10-11a，电压为1.5v，启动设备，进行恒流电解，在电解过程中，金属杂质离子被还原并吸附在阴极上，从而可以净化镍镀液，提高电镀效果。
杂质回收步骤包括：待阴极吸附饱和后，应关闭电源，放掉电解槽内的水，取出阴极，烘干，再经高温焙烧，塑料基体被氧化成水和二氧化碳并挥发，得到的固体为金属氧化物。本发明电解脱杂采用恒电流法，电解过程中，电流密度不变，但电压随阴极吸附量的多少而变化，若阴极表面未吸附饱和，则电压比较稳定，维持在1.5V左右。当阴极吸附饱和后，其电压会急剧下降，因此，可通过电压的变化来判断阴极吸附情况，当电压急剧下降时，表明阴极已吸附饱和，应停止电解，更换阴极。
需要注意的是，更换阴极时，必须检查阳极的镍角是否足够，镍角越足够，电流效率越高。同时，还应清洁壳体内部及电解槽。还需注意的是，即使不更换阴极，电解柱每运行10天也必须检查阳极并补充镍块。还需说明的是，镀镍液的pH值不能低于2。
上述镀镍液电解除杂方法是一种在线除杂方法，操作简单，易于实施，对金属离子有较高的选择性，可以快速彻底地去除镀镍液中的铜、铅、铁、锌等，且镀镍液中的镍离子在电解除杂过程中不会被消耗，另外电解除杂后的金属杂质可以回收，大大提高了金属杂质的利用价值，降低了污水处理的难度和成本。
应当理解，本领域的技术人员可以根据本发明的技术方案和发明构思做出各种等同替换或变化，而这些替换或变化都应当落入本发明所附权利要求的保护范围。
技术特点：
1.一种用于电解去除镀镍液中杂质的电解柱，其特征在于：所述电解柱包括壳体，以及设在壳体内的阴极和阳极，所述阴极包括基体，所述基体为多孔网状结构的塑料，所述塑料表面涂覆有导电胶层，所述导电胶层表面电镀有金属层。
2.根据权利要求1所述的用于去除镀镍液杂质的电解柱，其特征在于：所述金属层为镀镍层。
3、根据权利要求1所述的用于除镍镀液杂质的电解柱，其特征在于：所述的塑料为PP。
4.根据权利要求1所述的用于去除镀镍液杂质的电解柱，其特征在于：所述阴极为空心圆柱体。
5.根据权利要求1所述的用于电解除镍镀液杂质的电解柱，其特征在于：所述阳极包括钛篮和填充于钛篮内的镍块。
6.根据权利要求1所述的用于去除镍镀液杂质的电解柱，其特征在于：所述壳体包括壳体及连接在所述壳体两端的盖a和盖b，所述盖a上设有进水口、安装槽a和安装槽b，所述进水口位于所述盖a的中央，所述安装槽a和安装槽b位于所述盖a面向壳体的一侧，所述阴极卡接于所述安装槽a，所述阳极卡接于所述安装槽b，所述盖b上设有多个进水孔。
7.一种镍镀液电解除杂装置，该装置包括水泵、电控器、电解槽，其特征在于：电解槽上可拆卸连接有电解柱，所述电解柱如权利要求1-6所述的电解柱，所述水泵的输入端连接电镀槽，所述水泵的输出端连接电解柱的进水口，所述电解柱的阴极和阳极连接电控器。该装置还包括净化槽，所述电解槽上设有溢流口，所述溢流口连接净化槽，所述净化槽上设有出水口，所述出水口连接电镀槽。
8.一种镍镀液电解除杂方法，该方法采用权利要求7所述的镍镀液电解除杂装置，其特征在于该方法包括：将镍镀液电解除杂装置与电镀槽连接，开启水泵，当电解槽中充满电镀液时，开启电子控制器，设定电解电压、电流密度，开始电解。
9.根据权利要求8所述的一种电解除镍镀液杂质的方法，其特征在于：所述电解除杂质的方法还包括杂质的回收，具体包括：当阴极被金属杂质饱和后，取出阴极，干燥，然后经过高温煅烧，得到金属氧化物。
10.根据权利要求8所述的电解去除镀镍液中杂质的方法，其特征在于：电解电压为1-1.5V，电流密度为10-11A。
技术摘要
本发明公开了一种用于电解去除镀镍液中杂质的电解柱、电解除杂装置及除杂方法，所述电解柱包括壳体、设于壳体内的阴极和阳极，所述阴极包括基体，所述基体为具有多孔网状结构的塑料，所述塑料表面涂覆有导电胶层，所述导电胶层表面电镀有金属层；所述电解除杂装置包括水泵、电控器、电解池和净化槽，其中，电解柱可拆卸连接于电解槽，水泵的输入端连接于电镀槽，水泵的输出端连接于电解柱的进水口，电解柱的阴极和阳极均连接于电镀槽。该装置还包括净化槽，电解槽上设有溢流口，与净化槽相连，净化槽上设有出水口，出水口与电镀槽相连；该除杂方法包括电解除杂步骤和杂质回收步骤，具有简便易操作、除杂效果好的特点。
技术研发人员：彭惠泰
受保护技术使用人：佛山市艺达表面技术材料有限公司
技术开发日：2020.06.11
技术发布日期：2020.09.11