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技術專文

圖 1、電解還原於陰極及陽極之反應 圖 2、平板電解回收系統

Cathode (−ve) Anode (+ve)
整 流 器 Direction of
−ve +ve transport of cations

電子流至陰極 陽極電子流

陰極反應 陽極反應 Zone of
depletion
of cations
Metal
Cation
陰極 陽極 CONVENTIONAL TANK CELL

時所使用之陽極可分為可溶性陽 力，於電極與電解液的介面發生氧
圖 3、管式電解回收系統
極 (soluble anode) 與 不 溶 性 陽 極 化還原反應；在電解液中陰陽極的
(insoluble anode) 兩 種， 可 溶 性 陽 反應如 圖 1 所示。
Anode (+ve)
極於電解還原過程中將會解離至電
陽極反應：
解液中以補充電解液因陰極還原所 Solution Flow
消耗之金屬離子，以維持電解液之 在酸性溶液中，陽極只有電解水反
濃度穩定。不溶性陽極於電解還原 應，反應如下：
Cathode (−ve)
過程中不參與反應，僅於陽極電解
水產生氫氣及氧氣，並可控制電流
陰極反應：
於陰極表面之電流分布。
十九世紀初，麥可 ∙ 法拉第 (Michael Recocell
Faraday) 經由實驗觀察發現，物質
全反應：
在電解過程中，參與電極反應的質
量與通過電極的電量成正比。以公
[註1] 式電解還原設備為密閉式管狀電解
式表示為
槽，可提供電解液快速攪拌（如 圖
依照上述反應式得知，電解還原可
3 所示），克服低濃度離子之質傳
直接回收溶液中之銅離子於陰極表
其中 n 為 1 莫耳物質電解時參與 問題，所以於高電流密度操作（可
面，且不須添加額外藥劑。相較於 2
電極反應的電子的摩爾數（即化合 高於 600 A/m ），大幅度降低電
一般化學混凝沉降法需添加大量之
價），(M/n) 又稱化學當量 (Eq)； 極面積，並可有效回收處理至低金
液鹼 (NaOH) 來取得 Cu(OH) 2 沉降，
F 為法拉第常數，即電解 1 電化學 屬濃度（小於 200 PPM）。陰陽
較為經濟實惠，且不需經由脫水或
當量物質所需電量。法拉第定律 極採管狀設計，電力線分佈均勻，
再純化過即可將廢液中銅離子轉變
以銅為例，其 (Eq/F) 為 1.182 (g/ 使得電解回收金屬之均勻性較高，
成可直接再利用之銅金屬。
A∙Hr)，意即每安培小時理論可於陰 並置入可分離式陰極板，可使用天
極還原 1.185g 之銅金屬。應用此 車取銅，較一般平板式電解還原設
一定律及搭配硫酸銅廢液濃度之量 備人工銅節省作業時間。
測，便可依照需求設計出所需之整 管式電解回收裝置由不溶陽極及活
流器容量大小，使得電解還原硫酸 管式電解回收系統
動陰極組成，其不溶陽極材質為
銅之處理速率符合現場需求。
氧化銥 (IrO 2 )，於電解過程中不溶
傳統平板電極應用於電解回收時， 解而生成氧氣及少量氫氣，所生成
因電解液攪拌速度限制了金屬離子 之氣體再由循環槽之酸性排氣所
傳輸之質傳速率，因此無法於高電 排除。一般而言，電解硫酸銅廢液
電解回收技術說明 流密度下操作（通常低於 200 A/ 最被人詬病的即為酸氣逸散問題。
2
m ），所以需要較大之電極面積， 管式電解槽為密閉式設計，配合循
且無法在低金屬離子濃度下有效電 環槽之酸性排氣可將電解還原過程
電解回收銅是利用電化學反應的原 解回收。十二廠三期採用管式電解 中之酸氣排除，確保工作環境之安
理，利用電極間的電位差為驅動 還原槽處理製程硫酸銅廢液。管 全。活動陰極為還原金屬之主要載

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