Page 137 - 《精细化工》2023年第2期

第 2 期 谭力玮，等: 废铅膏湿法回收过程中铜的电化学行为及净化 ·359·

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为探究 Cu 对电沉积铅过程中铅成核机理的影
响，向甲磺酸电解液中分别加入一定量的铜标准溶
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液，得到含 Cu 质量浓度为 0~20 mg/L 的系列电解
液，然后进行计时电流测试，结果如图 5 所示。

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图 4 Cu 质量浓度对电沉积过程中电流效率以及能耗
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的影响（a）；Cu 质量浓度对电沉积铅纯度的影响
（b）
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Fig. 4 Effects of Cu mass concentration on current
efficiency and energy consumption during
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electrodeposited process (a); Effect of Cu mass
concentration on purity of electrodeposited lead (b)

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2.2 Cu 对电沉积铅过程中铅成核机理的影响
在电解条件下，晶体生长过程中，晶体成核存
在“连续成核”以及“瞬时成核”这两种极端的现
象。“连续成核”指的是在沉积生长期间，形成新的
晶核，其晶核的数量是随着时间变化的函数；“瞬时
成核”指的是电极表面所有活性点在通电的初始阶

段就全部转化为晶核，并且在后续极化过程中，电 图 5 含不同质量浓度 Cu 电解液的电流-时间暂态曲线
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极表面晶核的总数量一直恒定不变，即后续不会再 （a）；0 s 附近的电流-时间暂态曲线（b）；对应图
有新的晶核在电极表面产生。 5a 的无因次(I/I m ) -t/t m 图（c）
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根据 SCHARIFKER 等 [27] 推导出的瞬时成核和 Fig. 5 Current-time transient curves of electrolytes with
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different mass concentrations of Cu (a);
连续成核恒电位暂态曲线关系，将不同过电位对应
Current-time transient curves near 0 s (b);
的暂态电流与时间关系按式（2）和（3）进行拟合 Dimensionless (I/I m ) -t/t m diagram corresponding
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处理： to Fig. 5a (c)

瞬时成核： 图 5a 为含不同质量浓度 Cu 电解液的电流-时
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 I  2 1.9542  2 间暂态曲线。由图 5a 可知，在电流-时间曲线的起
 I     / tt   tt m 1 exp( 1.2564 / ) （2） 始阶段，即电位发生阶跃极短的时间内，电流-时间
 m  m 曲线上的电流快速上升，随时间的延长，电流又逐
连续成核
渐下降。由于铅晶核的形成以及新相的不断生长，
 I  2 1.2254


     {1 exp[ 2.3367( / ) ]}tt m 2 2 （3） 下降后的电流又逐渐上升并达到最大值 I m 后再下降
 I m  / tt m 到几乎不发生变化，此时为扩散控制铅阴极表面反
式中：t 为时间，s；t m 为峰值电流出现的时间，s； 应速率。图 5b 为 0 s 附近的电流-时间暂态曲线。由
I 为电流，A；I m 为峰值电流，A。 图 5b 可知，在向电解液中加入质量浓度为 0~6 mg/L