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钛阳极的特点及在工业领域的新应用
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钛阳极的特点及在工业领域的新应用

发布时间 :2021-02-03 06:00:43 浏览次数 :

钛阳极一般称DSA (Dimensionally Stable Anode), 即尺寸形状稳定型阳极,20世纪60年代末间世。钛阳极最早用于氯碱生产,现已广泛用于化工、环保、水电解、水处理、电冶金 、电锁、金属笛生产、有机电合成 、电渗析、阴极保护等领域。在研究人员的推动下,电极学 、电极反应工程学、电极过程动力学、电催化科学等理论知识也不断创新和丰富。

钛阳极的诞生极大地推进了食盐电解生产的发展,是氯碱工业一大技术革命。DSA的发明是20世纪电化学工业的重大发明之一,是对电化学领域划时代的贡献。

1、钛阳极在氯碱生产中的应用

作为电极基本材料,钛最大的优点是化学耐久性好、机械加 工性能好。优秀的机械加工性能对电解槽设计极为重要 。

钛表面生成很薄、非常致密、抗蚀性强的氧化膜,有氯化物活性强的阴离子存在时,即使在高过电位条件下,也具有很好的耐蚀性。

考虑电极反应在电极表面进行,这样,电极基体不需要催化活性 ,只起耐腐蚀、导电的作用。可作电极基体的不多 ,只限于钛类的阀型金属 。处于阳极极化环境下,钦表面被氧化,覆盖很薄的不导电膜, 使其成为耐腐蚀的基体 。尽管钛金属电阻为铜的30倍,但导电性能对一般电解工艺也是足够的 。这样钛基体上附若极薄的催化剂就可能成为实用电极,铂族金属氧化物可作为活性催化剂。钦涂层电极不消耗,不变形。

2、其他析氯电解用钛阳极

其他析氯电解有氯酸盐、海水电解、次氯酸钠生产等。

3、析氧电解用钛阳极

在离子膜电解槽中电解芒硝,回收酸和碱。硫酸电解阳极上析出氧 ,最早使用钛镀铂电极, 由于阳极寿命短,改用 DSA。当时,DSA的耐久性也不能满足工艺要求,经过改进提高后 ,诞生了实用的耐氧析出的DSA。

作为硫酸电解用阳极的氧化铱.氧化钽涂层DSA, 阳极不能使用时 ,还残留大部分涂层。由此可以推断,在涂层和钛基体界面上,由于钛的氧化恶化 或腐蚀而提高阳极的耐久性。混合氧化物层和催化活性层相同 ,用热分解方法制备。

后来,电锁钢板、铜箱制造、铝箱电化成、酸洗不锈钢板都采用了析氧用 DSA 。

钛阳极

4、新的工业电解用电极

1)金刚石电极

2)气体扩散电极

3)制造过氧化氢

4)烧结铂电极(烧结铂---铱合金电极)

20世纪90年代开始,日本、韩国开发了家庭用电解离子水生成器。经常饮用碱性离子水 ,可中和体内有害酸性代谢产物自由基,可直接治疗胃酸过多的肠胃病。酸性离子水有消毒、美容的效果。强酸性水可快速杀死微生物,具有强力杀菌效果,供 洗涤、消毒用。制取离子水电解装 置,为防止水中钙结晶析出,影响流水顺畅.经常改变电极极性,阴 极 变为阳极,阳极变为阴极,即要求电极材料可反向通过 电流,同一种电极可作 阳极,也可作阴极。

过去选用高氧过电位电极材料均考虑Pt电极、钛镀铂电极、二氧化铅电极及铅电极。电解过程中,二氧化铅电极、铅电极会发生溶解 ,产生对电解环境有害的物质。而Pt电极及钛镀铂电极价格昂贵。

烧结Pt电极、烧结Pt--Ir合金电极既保留了铂电极高析氧电位特性 ,又具有阴极和阳极的优点 ,而价格和传统涂层钛电极相差不大。烧结Pt电极已用于离子水电解装置、超酸性水电解装置的5种水电解装置及其他电解行业中。

DSA是电解反应和万能电极。现在工业电解以DSA 为中心,辅助以功能性电极、金刚石电极、新的气体扩散电极、烧结 Pt电极,应用范围更加广阔。

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