• IrTa 涂層鈦陽(yáng)極的應用

    發(fā)布時(shí)間: 2023-02-06 瀏覽:1069

      IrO2Ta205涂層鈦陽(yáng)極具有優(yōu)良的電催化活性和電化學(xué)定性,在電解介質(zhì)腐蝕性強、工作環(huán)境惡劣、電流密度極高的電解行業(yè)中獲得廣泛應用,是目前公認的最優(yōu)秀的析氧電極。

      A.銅箔生產(chǎn)

      電解銅箔生產(chǎn)過(guò)程是先將電解銅氧化,制得硫酸銅溶液,然后在生箔機中電解生成生箔,生箔經(jīng)過(guò)酸洗、粗化、固化、鍍黃銅后處理過(guò)程而制得成品。它包括電解和電鍍兩大過(guò)程。

      某銅箔公司生產(chǎn)工藝條件:H2SO4濃度為120g/L、7~9kA/㎡、陰陽(yáng)極間隙為12mm。使用IrTa陽(yáng)極可滿(mǎn)足生產(chǎn)要求,解決生產(chǎn)電流密度極高的問(wèn)題。

      B.鋁箔電化成

      電解液為10%-15%已二酸銨,電流密度為 400 ~ 1000A/㎡。鋁箔電化成可用IrTa涂層陽(yáng)極,解決有機物濃度高的問(wèn)題。

      C.鋼板鍍鋅

      作為耗電大戶(hù)的電解工業(yè),例如鋼板鍍鋅生產(chǎn)線(xiàn),使用過(guò)電位低的DSA代替過(guò)電位高的鉛電極,可以從降低電極電位來(lái)降低電能消耗。最適用的涂層組分為氧化銥和氧化鉭。

      IrO2?Ta205涂層陽(yáng)極可用于鍍鋅生產(chǎn)線(xiàn)上,以代替鉛合金電極。在這些陽(yáng)極材料中,IrO2基陽(yáng)極具有最優(yōu)秀的電極性能,它析氧過(guò)電位低,電催化活性層消耗低,對電解液的污染小。

      IrO2?Ta205陽(yáng)極在高電流密度,如10kA/㎡下電鍍鋅中工作壽命長(cháng)。

      D.線(xiàn)路板電鍍厚銅

      陰陽(yáng)極距為10mm、H2SO4濃度為2mol/L,可用IRO2·Ta205涂層鈦陽(yáng)極,解決酸度特高的問(wèn)題。

      E 鍍鉻

      深圳某電視玻殼公司在制造電視機、電腦玻璃熒屏時(shí),在高溫、弱堿性熔融玻璃料腐蝕下,沖玻殼的鋼模表面易受腐蝕,顯得凹凸不平。為了制得表面光滑的玻璃熒屏,鋼模表面要鍍上六價(jià)硬鉻??墒褂肐rTa 涂層陽(yáng)極,代替原用的鉛電極。

      F.鍍銠

      近些年來(lái),人們對白金首飾品興趣日增。鍍白金首飾品,實(shí)際上是鍍銠。鍍銠采用硫酸銠鍍液,酸性較大,腐蝕性較強,IrTa涂層鈦陽(yáng)極已用在鍍銠行業(yè)中。

      G.硝酸銀電解

      粗銀通過(guò)電解精煉可得精銀,電解液中含銀約80g/L。HNO3濃度為20g/L。使用不溶性陽(yáng)極電解法回收銀,陽(yáng)極使用IrTa 涂層鈦陽(yáng)極,陰極沉積銀,最后電解廢液中僅含 Ag 約10g/L,HNO3為150g/L。

      H.電解有機合成

      電滲析法可以從四甲基氯化銨直接電解制取高純度的四甲基氫氧化銨,陽(yáng)極使用IrO2·Ta205

      涂層鈦陽(yáng)極,陽(yáng)極壽命比一般RuSnTi 涂層延長(cháng)許多倍。

      I.電冶金

      電解冶金中,鋅生產(chǎn)是最有代表性的。電解生產(chǎn)鋅,一直使用含有少量銀、銻或鈣的鉛合金陽(yáng)極。使用鉛陽(yáng)極會(huì )出現下列間題:鉛電極尺寸不穩定;析氧過(guò)電位太高,達約 800mV;在陽(yáng)極極化時(shí)會(huì )腐蝕。鉛離子溶解在電解液中,沉積在陰極上,污集金屬鋅,影響產(chǎn)品質(zhì)量。在鈦基體上涂敷各種金屬氧化物,如Ru02、IrO2、MnO2、Ta205等的尺寸穩定陽(yáng)極(DSA)具有低的氧過(guò)電位及惰性性能,可考慮作為酸性溶液的析氧陽(yáng)極。IrO2(70%,摩爾分數)·Ta205(30%,摩爾分數)組分被認為是最優(yōu)秀的析氧陽(yáng)極涂層。涂層組分中,IrO2是陽(yáng)極極化的電化活性物質(zhì),Ta205可提高IrO2化學(xué)穩定性。Ti/IrO2·Ta205陽(yáng)極工作壽命估算可達5~10年。

      J.電化學(xué)工業(yè)凈化

      Ti/IrO,陽(yáng)極雖然比較昂貴,但近來(lái)仍使用在電化學(xué)工業(yè)凈化工藝中。這是由于Ti/IiO2陽(yáng)極在中強酸或弱酸性溶液中成功地用作析氧電極,而經(jīng)典的Ti/RuO2電極由于在低濃度氯化物離子溶液中使用壽命短,故不能使用。TV/IrO2陽(yáng)極可用來(lái)除螄水中的陽(yáng)離子(在陰極上),或者是通過(guò)陽(yáng)極氧化作用除掉廢水中的有害物質(zhì)。

      Ti/IrO2·Ta205涂層電極在處理含有分散的肽和油的電浮選廢水中可成功地用作析氧電極。穩定陰極材料用不銹鋼,陰陽(yáng)極電流密度均為 100~200A/㎡。電化學(xué)法產(chǎn)生的氣泡(H2和 O2)大小為50~100μm,以保證電浮選具有高效率,可達99.5%,并能降低廢水中有害物質(zhì)的含量,從進(jìn)口濃度1 ~10g/L,降低到出口濃度1~10mg/L。

      通過(guò)電槽的污水流速為12 ~ 16㎡/h、4 ~6V、電流 300A。Ti/IrO2陽(yáng)極(面積 2㎡,Ir涂敷量12.3g/㎡,65%IrO2,35%Ta205)在電槽中運轉壽命大于4年。

      K.高速鍍錫鋼板

      食鹽電解工業(yè)用釕鈦涂層鈦陽(yáng)極,具有很好的析氯電催化活性,被全世界90%以上氯堿企業(yè)使用,壽命可長(cháng)達10年。但在析氧的電化學(xué)體系中不能使用,壽命極短。

      銥系涂層鈦陽(yáng)極具有優(yōu)良的析氧電催化活性,在析氧電化學(xué)體系中保持很高的穩定性,從1997 年起,在硫酸鹽鍍液介質(zhì)的高速鍍鋅鋼板生產(chǎn)線(xiàn)上,銥系涂層鈦陽(yáng)極獲得廣泛應用,最高壽命約1年,取代原有的鉛合金電極。

      電解液中如果存在有機物,當陽(yáng)極析出氧氣時(shí),涂層陽(yáng)極會(huì )發(fā)生“有機物存在下活性涂層的高速損耗”問(wèn)題,壽命極短,甚至不足 1 天。發(fā)生有機物存在下活性涂層的高速損耗現象的規律如下:

     ?。?)有機物存在下活性涂層的高速損耗現象發(fā)生時(shí)必然有電極電位大幅度升高,甚至升高達數百毫伏。

      (2)有機物存在下電極電位上升只發(fā)生于析出氧氣的陽(yáng)極反應,對析出氯氣的陽(yáng)極反應電極電位沒(méi)有影響,對析出氫氣的陰極反應也完全沒(méi)有影響。

     ?。?)有機物存在下電極電位上升、活性涂層的高速損耗現象在鉛合金等其他體系電極上不發(fā)生,只在鉑族金屬及其氧化物體系電極上發(fā)生,是鉑族金屬及其氧化物體系電極上特有的現象。

      Ferrostan 型鍍錫液的高速鍍錫鋼板(馬口鐵)生產(chǎn)線(xiàn)早已使用鈦鍍鉑電極,盡管Ferrostan鍍錫液中含有高濃度有機物苯酚礦酸(PSA),但鍍鉑電極壽命可達1年。

      文獻作者開(kāi)發(fā)了耐有機物腐蝕的長(cháng)壽命鉑族金屬氧化物涂層鈦電極。

      采用熱分解法制備了3 種電極。A型電極為IrO2·Ta205涂層,B型電極為在A(yíng)型電極涂層上再涂敷1層 Sn02,C型電極為在IrO2· Ta205涂層中添加SnO2。

      表3-11 顯示了3種電極在有無(wú)PSA電解液中的強化電解加速試驗壽命。A型電極在含有有機物 PSA的電解液中,壽命從3120h顯著(zhù)變短為122h,表明和其他有機物一樣,PSA對電極也有加速惡化作用;但SnO2的存在減緩了這種惡化。將C型電極加以改進(jìn)后應用于某Ferrostan 型鍍錫液的高速電鍍錫鋼板生產(chǎn)線(xiàn),壽命可達3年。


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