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IrTa 涂层钛阳极的应用

发布时间: 2023-02-06 浏览:1071

  IrO2Ta205涂层钛阳极具有优良的电催化活性和电化学定性,在电解介质腐蚀性强、工作环境恶劣、电流密度极高的电解行业中获得广泛应用,是目前公认的最优秀的析氧电极。

  A.铜箔生产

  电解铜箔生产过程是先将电解铜氧化,制得硫酸铜溶液,然后在生箔机中电解生成生箔,生箔经过酸洗、粗化、固化、镀黄铜后处理过程而制得成品。它包括电解和电镀两大过程。

  某铜箔公司生产工艺条件:H2SO4浓度为120g/L、7~9kA/㎡、阴阳极间隙为12mm。使用IrTa阳极可满足生产要求,解决生产电流密度极高的问题。

  B.铝箔电化成

  电解液为10%-15%已二酸铵,电流密度为 400 ~ 1000A/㎡。铝箔电化成可用IrTa涂层阳极,解决有机物浓度高的问题。

  C.钢板镀锌

  作为耗电大户的电解工业,例如钢板镀锌生产线,使用过电位低的DSA代替过电位高的铅电极,可以从降低电极电位来降低电能消耗。最适用的涂层组分为氧化铱和氧化钽。

  IrO2?Ta205涂层阳极可用于镀锌生产线上,以代替铅合金电极。在这些阳极材料中,IrO2基阳极具有最优秀的电极性能,它析氧过电位低,电催化活性层消耗低,对电解液的污染小。

  IrO2?Ta205阳极在高电流密度,如10kA/㎡下电镀锌中工作寿命长。

  D.线路板电镀厚铜

  阴阳极距为10mm、H2SO4浓度为2mol/L,可用IRO2·Ta205涂层钛阳极,解决酸度特高的问题。

  E 镀铬

  深圳某电视玻壳公司在制造电视机、电脑玻璃荧屏时,在高温、弱碱性熔融玻璃料腐蚀下,冲玻壳的钢模表面易受腐蚀,显得凹凸不平。为了制得表面光滑的玻璃荧屏,钢模表面要镀上六价硬铬。可使用IrTa 涂层阳极,代替原用的铅电极。

  F.镀铑

  近些年来,人们对白金首饰品兴趣日增。镀白金首饰品,实际上是镀铑。镀铑采用硫酸铑镀液,酸性较大,腐蚀性较强,IrTa涂层钛阳极已用在镀铑行业中。

  G.硝酸银电解

  粗银通过电解精炼可得精银,电解液中含银约80g/L。HNO3浓度为20g/L。使用不溶性阳极电解法回收银,阳极使用IrTa 涂层钛阳极,阴极沉积银,最后电解废液中仅含 Ag 约10g/L,HNO3为150g/L。

  H.电解有机合成

  电渗析法可以从四甲基氯化铵直接电解制取高纯度的四甲基氢氧化铵,阳极使用IrO2·Ta205

  涂层钛阳极,阳极寿命比一般RuSnTi 涂层延长许多倍。

  I.电冶金

  电解冶金中,锌生产是最有代表性的。电解生产锌,一直使用含有少量银、锑或钙的铅合金阳极。使用铅阳极会出现下列间题:铅电极尺寸不稳定;析氧过电位太高,达约 800mV;在阳极极化时会腐蚀。铅离子溶解在电解液中,沉积在阴极上,污集金属锌,影响产品质量。在钛基体上涂敷各种金属氧化物,如Ru02、IrO2、MnO2、Ta205等的尺寸稳定阳极(DSA)具有低的氧过电位及惰性性能,可考虑作为酸性溶液的析氧阳极。IrO2(70%,摩尔分数)·Ta205(30%,摩尔分数)组分被认为是最优秀的析氧阳极涂层。涂层组分中,IrO2是阳极极化的电化活性物质,Ta205可提高IrO2化学稳定性。Ti/IrO2·Ta205阳极工作寿命估算可达5~10年。

  J.电化学工业净化

  Ti/IrO,阳极虽然比较昂贵,但近来仍使用在电化学工业净化工艺中。这是由于Ti/IiO2阳极在中强酸或弱酸性溶液中成功地用作析氧电极,而经典的Ti/RuO2电极由于在低浓度氯化物离子溶液中使用寿命短,故不能使用。TV/IrO2阳极可用来除蛳水中的阳离子(在阴极上),或者是通过阳极氧化作用除掉废水中的有害物质。

  Ti/IrO2·Ta205涂层电极在处理含有分散的肽和油的电浮选废水中可成功地用作析氧电极。稳定阴极材料用不锈钢,阴阳极电流密度均为 100~200A/㎡。电化学法产生的气泡(H2和 O2)大小为50~100μm,以保证电浮选具有高效率,可达99.5%,并能降低废水中有害物质的含量,从进口浓度1 ~10g/L,降低到出口浓度1~10mg/L。

  通过电槽的污水流速为12 ~ 16㎡/h、4 ~6V、电流 300A。Ti/IrO2阳极(面积 2㎡,Ir涂敷量12.3g/㎡,65%IrO2,35%Ta205)在电槽中运转寿命大于4年。

  K.高速镀锡钢板

  食盐电解工业用钌钛涂层钛阳极,具有很好的析氯电催化活性,被全世界90%以上氯碱企业使用,寿命可长达10年。但在析氧的电化学体系中不能使用,寿命极短。

  铱系涂层钛阳极具有优良的析氧电催化活性,在析氧电化学体系中保持很高的稳定性,从1997 年起,在硫酸盐镀液介质的高速镀锌钢板生产线上,铱系涂层钛阳极获得广泛应用,最高寿命约1年,取代原有的铅合金电极。

  电解液中如果存在有机物,当阳极析出氧气时,涂层阳极会发生“有机物存在下活性涂层的高速损耗”问题,寿命极短,甚至不足 1 天。发生有机物存在下活性涂层的高速损耗现象的规律如下:

  (1)有机物存在下活性涂层的高速损耗现象发生时必然有电极电位大幅度升高,甚至升高达数百毫伏。

  (2)有机物存在下电极电位上升只发生于析出氧气的阳极反应,对析出氯气的阳极反应电极电位没有影响,对析出氢气的阴极反应也完全没有影响。

  (3)有机物存在下电极电位上升、活性涂层的高速损耗现象在铅合金等其他体系电极上不发生,只在铂族金属及其氧化物体系电极上发生,是铂族金属及其氧化物体系电极上特有的现象。

  Ferrostan 型镀锡液的高速镀锡钢板(马口铁)生产线早已使用钛镀铂电极,尽管Ferrostan镀锡液中含有高浓度有机物苯酚礦酸(PSA),但镀铂电极寿命可达1年。

  文献作者开发了耐有机物腐蚀的长寿命铂族金属氧化物涂层钛电极。

  采用热分解法制备了3 种电极。A型电极为IrO2·Ta205涂层,B型电极为在A型电极涂层上再涂敷1层 Sn02,C型电极为在IrO2· Ta205涂层中添加SnO2。

  表3-11 显示了3种电极在有无PSA电解液中的强化电解加速试验寿命。A型电极在含有有机物 PSA的电解液中,寿命从3120h显著变短为122h,表明和其他有机物一样,PSA对电极也有加速恶化作用;但SnO2的存在减缓了这种恶化。将C型电极加以改进后应用于某Ferrostan 型镀锡液的高速电镀锡钢板生产线,寿命可达3年。


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