에르븀(Er) 전해회수양극 제조공정 이미지. 인듐(In) 전해재활용 환원전극 제조 공정도.
서론
'소재개발에 관한 특별법'에 의거 현대소재·금속 및 관련 산업의 발전을 적극 추진하고 있다. 한편, 국내에서는 아직까지 유가금속 재활용에 대한 연구가 활발히 이루어지지 않고 있다.
이론적 배경
이를 전극의 전기이중층에 충전하여 생성된 전류라고 합니다. 일반적으로 원료광석이나 기타 물질로부터 추출한 전해질에 목적으로 하는 금속을 담그고 산화전극과 환원전극을 이용하여 전류와 전위를 인가하여 금속화시키는 일련의 과정을 전해회수라고 한다.
실험방법
아연(Zn)은 현대사회에서 중요한 금속 중 하나로, 그 사용량이 계속 증가함에 따라 그 사용량도 지속적으로 늘어나고 있습니다. CV를 통해 산화 및 환원전위의 거동을 조사하였고 Er의 전해회수 실험과 달리 이미 널리 연구된 Zn의 경우 최적화가 최우선이므로 시간전류법을 이용한 실험( 시간전위차법). 전류 효율과 전력 소비를 계산하기 위해 크로노암페어 측정 실험 대신 수행됩니다. 본 연구에서는 농축을 제외한 모든 조건은 실제 Zn 전해회수에 사용된 조건과 동일하게 수행하였다.
양극 사이의 거리는 4cm로 고정하였고, XRD 및 XRF 분석을 통해 벌크 Zn에 대해 상분석 및 정성분석을 수행하였다. 본 연구에서는 두 가지 방법 중 Zn 회수를 위한 후처리가 필요 없는 전해환원법으로 In을 생산하였다. 전해질에는 다양한 재료가 사용되었습니다.
3-7과 같이 일정한 표면적을 유지하기 위해 절연테이프를 이용하여 약 8cm2로 고정하였고, 기준전극으로는 Thermofisher사의 은/염화은(Ag/AgCl) 전극을 사용하였다. 모든 실험에서 음극과 양극 사이의 거리는 4 cm로 고정되었다. 침전물은 XRD 및 ICP-AES를 통해 상 분석 및 정량 분석을 거쳤습니다.
결과 및 고찰
온도와 전위의 변화에 비례하여 전류가 증가하는 이유는 온도가 증가함에 따라 수용액의 확산속도가 증가하기 때문인 것으로 판단된다. 위 식에서 볼 수 있듯이 반응속도는 주로 온도의 영향을 받기 때문에 온도가 증가함에 따라 전류도 증가하는 것으로 추정된다. Potentiostat에서 Qdl은 Q와 함께 측정되어 실제 값으로 표시됩니다.
일반적으로 표면과잉량은 다음과 같이 나타나며 농도변화에 따른 표면장력의 변화와 상반온도의 곱으로 표현된다. 따라서 온도가 증가함에 따라 확산율은 증가하는 반면, 표면과잉은 감소하므로 결과적으로 Er 기반 퇴적체적 중 Er 함량은 변하지 않는 것으로 추정된다. 4-2의 조건으로 순환전압전류법(CV) 실험을 한 결과이다.
이는 반응에 직접적으로 관여하는 화학종인 수소 이온 때문인 것으로 여겨집니다. 이는 신장 및 꼬리 체액 농도를 기준으로 설정되었습니다. 따라서 전해질 내 타겟 금속의 초기 농도가 가장 중요할 것으로 예상된다.
반면, 확산율이 높을 때는 일반적으로 감소가 완만하지만, 초기 농도가 증가함에 따라 확산율은 감소함에도 불구하고 전류효율은 증가하였다. 인듐 농도가 증가함에 따라 전극 표면의 수소가 고갈되기 전에 인듐 환원이 시작되며, 실험 조건의 pH에 관계없이 전해 환원이 효율적으로 수행되는 것으로 추정됩니다.
결론
황산(H2SO4) 농도와 아연(Zn) 농도에 따른 전력 효율 증가는 Sand의 방정식이다. 이에 따르면 전이시간과 초기농도가 확산계수에 영향을 미치며, 전이시간이 매우 짧고 의존도가 매우 낮아 초기 농도에 대한 의존도가 커지고 확산속도가 감소하는 것을 알 수 있다. 이는 낮은 농도 구배를 통한 원활한 Zn 이온 공급으로 인해 전류 효율이 증가하는 것으로 보이며, 농도가 높아질수록 전해액 내 농도 구배가 작아지면서 확산 속도가 감소하는 것으로 나타난다.
인듐(In)의 전해환원 거동은 In과 pH에 민감하게 반응하는데, 전류 효율은 In 농도가 증가함에 따라 비례적으로 증가하고, 전류 효율은 pH 증가에 반비례하여 감소하는 것으로 나타납니다. 또한, 상대적으로 높은 pH에서는 백색 침전물 반응이 일어났고, In 농도가 증가함에 따라 침전물 반응은 일어나지 않았다. 인듐(In)의 pH 감소에 따른 전류 효율의 감소는 수동성 현상, 즉 높은 pH에서 수소이온의 환원으로 인해 전극 표면의 pH가 급격히 상승하여 In- 전극 표면에 침전물을 기반으로 합니다. 수소의 환원반응과 더불어 수소의 환원반응도 교란되어 전위의 노이즈가 많이 발생하고 전위도 불안정해지는 현상이 나타난다. 현상이 감소했습니다.
DREISINGER, "The role of zinc and sulfuric acid concentrations on zinc electrowinning from industrial sulfate-based electrolyte", Journal of Applied Electrochemistry. Lecuire, Francois Lapicque, "Investigation of optimal conditions for zinc electrowinning from aqueous sulfuric acid electrolytes", J Appl Electrochem. For electrolytic extraction of zinc, in order to optimize the electroextraction of zinc efficiently, sulfuric acid and zinc oxide (ZnO) were used as electrolyte and the experiment was carried out together with the composition controlled.
