The removal characteristics of silver ion from waste photographic solution have been investigated by recovering silver electrochemically. Cyclic voltammetry for synthetic and actual wastewater which containing silver ion was investigated to understand its electrochemical behavior. For both synthetic and actual wastewater, the recovery of silver according to the electrowinning time was observed to be increased as the applied potential was raised. In addition, the applicable potential for the electrowinning of silver was found to be lower for synthetic wastewater compared with actual wastewater. As the temperature was increased, more silver was recovered for both wastewater, which indicated the electrowinning reaction was endothermic. The electrowinned silver was refined electrochemically to increase its purity and the variation of the purity of silver was examined according to the electrorefining potential.
In this study, we performed an electrowinning process for effective removal of metals (Cu and Ni) in solution and their recovery as solid forms. A complete removal of Cu and Ni (1,000 mg/L) was observed during four times recycling test, indicating that our electrowinning system can ensure the efficient metal removal with high stability and durability. In addition, we investigated effect of operation parameters (i.e., concentration of boric acid only for Ni, variation of pH, concentration of electrolyte ($H_2SO_4$), and cell voltage) on the efficiency of metal removal (Cu and Ni) during the electrowinning. The addition of boric acid significantly enhanced removal efficiency of Ni as the concentration of boric acid increased up to 10 g/L. Compared to negligible pH effect (pH 1, 2, and 4) on the Cu removal, we observed the increase in removal efficiency of Ni as the pH increased from 1 to 4. The electrolyte concentration did not significantly influence the removal of Cu and Ni in this study. We also obtained great removal rates of Cu and Ni at 2.5 V and 4.0 V, which were much faster than those at lower voltages. Finally, almost 99% of each Cu and Ni (1,000 mg/L) was selectively removed from the mixture of metals by adjusting pH and addition of boric acid after the completion of Cu removal. The findings in this study can provide a fundamental knowledge about effect of important parameters on the efficiency of metal recovery during the electrowinning.
니켈, 코발트 및 구리 전해채취의 반응율속단계 규명을 위해 회전원판전극(rotating disc electrode, RDE)를 사용하여 전해액 온도 및 교반속도에 대한 실험을 수행하였다. 유가금속 별 전해채취 공정에서의 활성화에너지를 구하여 반응율속단계를 규명한 결과 니켈은 혼합율속, 코발트는 화학반응율속, 구리는 물질전달율속으로 판단되었다. 니켈, 코발트 및 구리의 전해액 온도 및 교반속도 변화에 따른 전해채취 공정을 수행하여 전류효율을 비교한 결과 반응율속단계 결과와 일치하였다.
Recovery of valuable metals in the industrial wastewater and sludge has attracted an attention owing to limited metallic resources in the earth. In this study, we firstly fabricated Ti/Ir-Ru electrodes by spin coating technique for effective recovery of Cu in electrowinning process. Two different Ti/Ir-Ru electrodes were fabricated using 100 and 500 mM of precursors (i.e., Ir-Ru). SEM-EDX and AFM revealed that Ir and Ru were homogenously distributed on the surface of Ti plate by the spin coating, in particular the electrode prepared by 500 mM showed distinct boundary line between Ir-Ru layer and Ti substrate. XRD, XPS, and cyclic voltammetry also revealed that characteristics of IrO2, RuO2, and TiO2 and its electrocatalytic property increased as the concentration of coating precursor increased. Finally, we carried out Cu recovery experiments using two Ti/Ir-Ru as anodes in electrowinning process, showing that both anodes showed a complete removal of Cu (1 and 10 g/L) within 6 h reaction, but much higher kinetic rate constant was obtained by the anode prepared by 500 mM. The findings in this study can provide a fundamental knowledge for surface characteristics of Ti/Ir-Ru electrode prepared by spin coating method and its potential feasibility for effective electrowinning process.
In order to improve the purity on deposit in cobalt electrowining, a fundamental study using Pulse-Reverse Current (PRC) was carried out. Based on a sulfate solution, Cu, Ni, and Fe as impurities were added during cobalt electrowinning. There were four reverse waveforms and frequency conditions from 1 Hz to 10 kHz, and the purity of each condition was compared with the Direct Current (DC) purity. From the results, it was found that the anodic potential induced by reverse current affects selective dissolution of impurities. In this work, the case of the highest reverse peak current density ($I_r$) with a short reverse time ($t_r$) at 100 Hz showed a higher purity than that of the DC. This PRC condition also showed only a 4% low current efficiency comparable to the DC. We concluded that an optimized PRC for cobalt electrowinning could improve the purity with little loss of current efficiency.
In this paper, a zinc electrowinning cell is fully optimized to achieve a uniform current distribution at electrode surfaces. To effectively deal with an electromagnetically coupled problem with multi-dimensional design variables, a sampling-based sensitivity approach is combined with a highly tuned multiphysics simulation model. The model involves the interrelation between electrochemical reactions and electromagnetic phenomena so as to predict accurate current distributions in the electrowinning cell. In the sampling-based sensitivity approach, Kriging-based surrogate models are generated in a local window, and accordingly their sensitivity values are extracted. Such unique design strategy facilitates optimizing very complicated multiphysics and multi-dimensional design problems. Finally, ten design variables deciding the electrolytic cell structure are optimized, and then the uniformity of current distribution in the optimized cell is examined through the comparison with existing cell designs.
전해제련법을 이용하여 $LiF-BeF_2-ZrF_4$ (67-27-6 mol%) 용융염에서 Zr 금속 분리실험을 수행하였다. $LiF-BeF_2$ (72-28 mol%) 용융염과 $LiF-BeF_2-ZrF_4$ (67-27-6 mol%) 용융염의 분해 전압은 각각 -1.55, -1.35 volt로 측정되었고, Zr 분리실험 결과 인가전압 범위는 -1.4 -1.5 volt 사이가 적당하였다. 인가전류가 증가할수록 전착량은 증가하나 전류효율은 감소하였다. 그리고 반응온도가 증가할수록 $ZrF_4$의 기화로 인하여 전착량과 전류효율이 감소하였다.
염산 용액에서 주석을 금속으로 회수하기 위하여 사이클론 전해채취 방식을 사용하였다. 주석의 전해채취에 미치는 영향을 고찰하기 위하여 유속, 전류밀도, 전해액 중 주석 농도, 염산 농도 영향에 대하여 조사하였다. 유속이 증가하고, 주석과 염산의 농도가 감소할수록 주석의 회수율과 전류효율이 증가하였고, 전류밀도가 증가함에 따라 회수율은 증가하였으나 전류효율은 감소하였다. 유속 18 L/min., $3A/dm^2$, 2.5 g/L Sn, 5 wt.% HCl 조건에서 효과적으로 주석을 회수할 수 있다.
Kim, Si Hyung;Kim, Taek-Jin;Kim, Gha-Young;Shim, Jun-Bo;Paek, Seungwoo;Lee, Sung-Jai
한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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한국방사성폐기물학회 2017년도 추계학술논문요약집
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pp.73-73
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2017
Pyroprocessing at KAERI (Korea Atomic Energy Research Institute) consists of pretreatment, electroreduction, electrorefining and electrowinning. SFR (Sodium Fast Reactor) fuel is prepared from the electrowinning process which is composed of LCC (Liquid Cadmium Process) and Cd distillation et al. LCC is an electrochemical process to obtain actinides from spent fuel. In order to recover actinides inert anodes such as carbon material are used, where chlorine gas ($Cl_2$) evolves on the surface of the carbon material. And, stainless steel (SUS) crucible should be installed in large-scale electrowinning system. Therefore, the effect of chlorine on the SUS material needs to be studied. LiCl-KCl-$UCl_3$-$NdCl_3$-$CeCl_3$-$LaCl_3$-$YCl_3$ salt was contained in 2 kinds of electrolytic crucible having an inner diameter of 5cm, made of an insulated alumina and an SUS, respectively. And, three kinds of electrodes such as cathode, anode, reference were used for the electrochemical experiments. Both solid tungsten (W) and LCC were used as cathodes. Cd of 45 g as the cathode material was contained in alumina crucibles for the deposition experiments, where the crucible has an inner diameter of 3 cm. Glassy carbon rod with the diameter of 0.3 cm was employed as an anode, where shroud was not used for the anode. A pyrex tube containing LiCl-KCl-1mol% AgCl and silver (Ag) wire having a diameter of 0.1cm was used as a reference electrode. Electrodeposition experiments were conducted at $500^{\circ}C$ at the current densities of $50{\sim}100mA/cm^2$. In conclusion, Fe ions were produced in the salt during the electrodeposition by the reaction of chlorine evolved from the anode and Fe of the SUS crucible and thereby LCC system using SUS crucible showed very low current efficiencies compared with the system using the insulated alumina crucible. Anode shroud needs to be installed around the glassy carbon not to influence surrounding SUS material.
주석도금폐액으로부터 고순도 주석 금속을 회수하는 연구를 실시하였다. 먼저 주석도금폐액을 Iminodiacetic 관능기를 가진 이온교환수지(Lewatit TP 207)를 사용하여 1차적으로 유기물 및 Fe, Zn, Na 등의 불순물을 제거하였고, 2차적으로 Ethylhexyl-phosphate의 관능기를 가진 이온교환수지(Lewatit VPOC 1026)를 사용하여 잔류하고 있는 불순물들을 모두 제거하여 고순도의 주석용액으로 회수하였다. 회수된 주석용액으로부터 고순도 금속주석으로 회수하기 위하여 사이클론식 전해방법을 사용하였으며, 전해채취 결과 약 99.98% 순도의 주석을 회수할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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