電解、電鍍用鈦電極
電解、電鍍用鈦電極,不溶性陽極是在鈦基體(網(wǎng)狀、板狀、帶狀、管狀等)上涂覆具有高電化學(xué)催化性能的貴金屬氧化物涂層。新型不溶性鈦陽極具有高電化學(xué)催化能,析氧過電位比鉛合金不溶性陽極低約0.5 V,節(jié)能顯著,穩(wěn)定性高,不污染鍍液,重量輕,易于更換。 新型不溶性鈦陽極的析氧過電位也比鍍鉑不溶性陽極低,但是壽命卻提高1倍以上。廣泛用于各種電鍍中作為陽極或者輔助陽極使用,可以替代常規(guī)的鉛基合金陽極,在相同的條件下,可以降低槽電壓,節(jié)約電能消耗;不溶性鈦陽極在電鍍過程中具有良好的穩(wěn)定性(化學(xué)、電化學(xué)),使用壽命長。此陽極廣泛用于鍍鎳鍍金、鍍鉻、鍍鋅、鍍銅等電鍍有色金屬行業(yè)。
【鉑電極的十大特征】
1.富含溶解氫的水;2.能量活性水; 3.小分子團水; 4.高溶解度水; 5.高滲透率水; 6.高表面張力水;7.弱堿性水; 8. 含有高負電位的水(可清除人體多余自由基); 9.降解余氯的有害性,為無害的安全水;10.保存了自然水一切天然活性的好水
鈦電極
鈦陽極全稱叫鈦基金屬氧化物涂層陽極(MMO)。也叫DSA陽極、尺寸形狀穩(wěn)定型陽極。它以鈦為基材(絲、棒、管、板、網(wǎng)),在鈦基板上刷涂貴金屬涂層,使其具有良好的電催化活性、導(dǎo)電性、抗氧化性。與原始石墨陽極和鉛陽極相比,鈦電極具有以下優(yōu)點:
1、 電極尺寸較穩(wěn)定,電解的過程當中電極間距離不會變化,確保電解操作在槽電壓穩(wěn)定的情況下進行;
2、 催化活性高,工作電壓低;
3、 工作電壓低,因此電能消耗較小,直流電耗可降低10%---20%;
4、 鈦陽極的工作壽命長,隔膜法生產(chǎn)氯堿工業(yè)中金屬陽極耐氯和堿的腐蝕,陽極的壽命已達5~7年以上,而石墨陽極僅只有8個月而已;
5、 可克服石墨陽極和鉛陽極的溶解問題,避免了對電解液和陰極產(chǎn)物的污染,因而大大提高了金屬產(chǎn)品的純度;
6、 可提高電流的密度,增加電解效率;
7、 貴金屬銥和釕的氧化物具有抗氧化性,因此鈦電極的耐腐蝕性較強;
8、 可避免鉛陽極變形后的短路問題,從而可提高工作效率;
9、 鈦電極重量輕,較之石墨陽極和鉛陽極可減輕勞動強度;
10、鈦基體形狀及制作較容易,可高精度化;
11、在未受損傷的前提下,基體可以反復(fù)使用;
鈦陽極分類:
1、按照在電化學(xué)反應(yīng)中陽極析出氣體來區(qū)分,析出氯氣的稱析氯陽極,如釕系涂層鈦電極:析出氧氣的稱為析氧陽極,如銥系涂層鈦電極和白金鈦網(wǎng)/板。
析氯陽極(釕系涂層鈦極):電解液中氯離子含量高,一般在鹽酸環(huán)境及電解海水,電解食鹽水環(huán)境。對應(yīng)我公司產(chǎn)品為釕銥鈦陽極,釕銥錫鈦陽極。
2、析氧陽極(銥系涂層鈦電極):電解液一般為硫酸環(huán)境。對應(yīng)我公司產(chǎn)品為銥鉭陽極,銥鉭錫鈦陽極,高銥鈦陽極。
3、鍍鉑陽極:鈦為基材。表面鍍上貴金屬鉑,鍍層厚度一般為1-5um,白金鈦網(wǎng)網(wǎng)孔規(guī)格一般為12.5×4.5mm或6×3.5mm.
三、主要應(yīng)用領(lǐng)域
1、氯堿工業(yè)氯酸鹽工業(yè)次氯酸鈉的電解生產(chǎn)
以電解食鹽水溶液的方法制取氯氣、氫氣和燒堿的化學(xué)工業(yè)稱為氯堿工業(yè),是現(xiàn)代電化學(xué)工業(yè)中規(guī)模最大的領(lǐng)域,在國民經(jīng)濟中占有重要的地位。
除以上外,進而還可以制取下游產(chǎn)品氯化氫(水溶液為鹽酸)、次氯酸鈉、氯化石碏、聚氯乙烯(簡稱PVCPolyvinyl chloride polymer =PVC分子結(jié)構(gòu))、雙氧水等。
氯堿生產(chǎn)中,以純凈的飽和食鹽水為電解溶液,以鈦電極為陽極,以鐵網(wǎng)附石棉絨為陰極,陽極室產(chǎn)生氯氣,陰極室產(chǎn)生氫氣和氫氧化鈉,提純后廣泛應(yīng)用于各工業(yè)生產(chǎn)中。
鈦陽極的應(yīng)用極大地推進了氯堿工業(yè)的發(fā)展,是對電化學(xué)領(lǐng)域劃時代的貢獻,電極析氯催化活性高,對析氯反應(yīng)具有良好的電催化活性、機械穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性,因而在當今氯堿工業(yè)中是不可取代的電極材料,使用壽命在五年以上。
2、電解功能水
功能水定義為通過人為處理,獲得各種有用功能的水,電解水作為一種具有滅菌效果好,實用性強且無二次污染的殺菌處理技術(shù)受到歡迎。通過鈦電極電解飲用水或微量淡鹽水產(chǎn)生功能水,廣泛應(yīng)用于電解水機中。
1)利用電解產(chǎn)生次氯酸根、新生態(tài)氧、羥基自由基等具有強氧化性物質(zhì)對微生物殺滅。
2)利用電解電極直接作用于微生物,使其死亡。
3)堿性離子水可直接治療多種疾病,有效改善人體新陳代謝功能,消除有害的酸性代謝產(chǎn)物自由基,增強體質(zhì)起預(yù)防和提高抗病能力的作用。
4)酸性離子水具有抑制細菌生長的作用,效果與美容的收斂水相同,并應(yīng)用強氧化性進行殺菌消毒處理。
3、次氯酸鈉發(fā)生器、二氧化氯發(fā)生器電極制造。(84消毒液)
產(chǎn)品外觀:板狀、網(wǎng)狀、管狀等,我司為湖南一家企業(yè)長期供貨,其電極尺寸為網(wǎng)狀370*350*1,電流密度30~60A,電壓24V。
4、陰極保護
在海洋、船體、橋梁等鋼材使用環(huán)境中,由于鋼中雜質(zhì)及微電池的腐蝕作用,加上復(fù)雜的自然環(huán)境,雖然選用耐蝕合金鋼,并增加材料厚度涂制優(yōu)良耐蝕油漆,但這些構(gòu)筑物的腐蝕仍非常嚴重,極大的威脅安全生產(chǎn),而陰極保護是對海洋中永久性鋼構(gòu)筑物進行有效保護方便而重要的措施。
1)利用外加電流,使被保護金屬結(jié)構(gòu)的整個表面變成陰極,叫做外加電流陰極保護。
2)在需要保護的金屬設(shè)備上連接一種電位更負的金屬或合金,叫做犧牲陽極保護。
應(yīng)用于以下領(lǐng)域:
1)淡水及海水中,防止船舶、碼頭、平臺、閘門和冷卻設(shè)備等的腐蝕。
2)堿及鹽類溶液中,防止儲槽、蒸發(fā)罐、熬堿鍋等的腐蝕。
3)土壤及海泥中,防止管線及電纜等的腐蝕。
5、鍍金、鋼板鍍鋅鍍錫
鈦電極具有優(yōu)良的導(dǎo)電性和耐蝕性,使用壽命比鉛陽極高得多,可穩(wěn)定工作4000小時以上,成本低,將是國內(nèi)外電鍍鋅、錫生產(chǎn)發(fā)展的必然趨勢。
鈦電極目前在日本、美國、德國、國內(nèi)使用,不僅大大節(jié)省電鍍能耗,而且由于可以增大電鍍電流密度,為生產(chǎn)厚鍍鋅、錫鋼板創(chuàng)造了條件。
6、有色金屬提取
電解冶金在濕法冶金工業(yè)中占有很大的比重,采用電解冶金生產(chǎn)的有色金屬包括Zn、Cd、Cu、Mn、Co、Ni、Cr等。
電解冶金的優(yōu)點是具有很高的選擇性,可獲得高純金屬,能回收有用的金屬,因此可處理低品位的礦物及組分復(fù)雜的多金屬礦,有利于資源的綜合利用。另外,對環(huán)境的污染較小,生產(chǎn)較易連續(xù)化和自動化。
近些年來電解提取金屬領(lǐng)域已廣泛使用涂層鈦電極,已成為第二個大規(guī)模使用鈦電極的工業(yè)領(lǐng)域。
7、電解銅箔
隨著科技發(fā)展,自動化程度日益提高,推動了電子工業(yè)迅速發(fā)展。大型集成電路的應(yīng)用使得電子及儀表工業(yè)對銅箔的需求量增加,對銅箔的質(zhì)量要求也越來越高。
根據(jù)厚度,可分為105μm、70μm、35μm、18μm、12μm、9μm以及5μm等幾種,其中12μm以下銅箔一般稱之為超薄銅箔。
電解銅箔采用部分浸在硫酸銅溶液中不斷旋轉(zhuǎn)的金屬輥筒作為陰極,連續(xù)電解產(chǎn)生箔材。國際上銅箔生產(chǎn)主要由日本控制,國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)約十五家,產(chǎn)能在35000噸左右。
8、污水處理
隨著工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展和人口增長,人類排放的污水量急劇增加,致使許多水域都遭受到不同程度的污染,電化學(xué)處理污水分為直接電解和間接電解。
1)直接電解是指污染物在電極上直接被氧化或還原而從廢水中去除。直接電解可分為陰極過程和陽極過程。陽極過程指污染物在陽極表面氧化而轉(zhuǎn)化成毒性較低的物質(zhì)或易生物降解物質(zhì),甚至發(fā)生有機物無機化,從而達到削減污染的目的,陰極過程是指污染物質(zhì)在陰極表面還原而得以去除,主要用于鹵代烴的還原脫鹵和重金屬的回收。
2)間接電解是指利用電化學(xué)產(chǎn)生的氧化還原物質(zhì)作為反應(yīng)劑或催化劑,使污染物轉(zhuǎn)化成毒性更小的物質(zhì),間接電解可分為可逆過程和不可逆過程??赡孢^程指的是氧化還原物質(zhì)在電解過程中可電化學(xué)再生和循環(huán)使用;不可逆過程指利用不可逆電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的物質(zhì)氧化有機物。
應(yīng)用于印染廢水處理、垃圾滲濾液處理、糞便污水處理、含氰廢水處理、制藥廢水處理、醫(yī)院污水處理、有機廢水處理。
9、PCB電子線路板廠蝕刻廢液回收
蝕刻是印刷線路板生產(chǎn)中一個重要工序,隨著蝕刻進行,廢蝕刻液中含有大量的銅離子或其他金屬離子,可通過電解的方式進行回收利用。通過此回收環(huán)節(jié),企業(yè)不僅僅是以回收銅等金屬增加經(jīng)濟效益,更重要的是排放達標和資源回收利用,具有長遠的社會效益。
廢液包括:酸性蝕刻廢液、堿性蝕刻廢液、低含銅廢液、廢定影液、廢邊框料、含鎳廢液、含金和鈀的廢液、廢退錫水。
五、電極使用注意事項
1、鈦電極經(jīng)氧化燒結(jié)完成后為黑色表面,不涂層表面呈藍色不具有電極性能,黑色一面對應(yīng)陰極使用。
2、鈦電極基體一旦酸洗完成,以后所有的生產(chǎn)加工工序及使用工序中,必須嚴格小心進行,挪運時戴干凈手套卡住陽極兩端或邊緣處,最好接觸在不涂層部分,涂層表面嚴禁任何異物劃傷。
注:鈦基體本身不導(dǎo)電,其外層涂履貴金屬氧化物涂層才具有電催化活性、導(dǎo)電性、抗氧化性,但其厚度只有20微米左右,如遭到劃傷或破壞,則在電解過程中,電極首先會從損傷處腐蝕,進而影響整個電極的使用質(zhì)量和效果。
3、電解液保持穩(wěn)定性,尤其不能含有氰離子和氟離子,這些雜質(zhì)會嚴重腐蝕鈦基體;
4、電解液進入電解槽前加過濾裝置,不能含有直徑大于0.1mm的金屬粒子,以防止聚集過多而導(dǎo)致陰陽極短路。
5、電解回收銅、鎳、金、銀、鈷等金屬時,陰極附著物不得過厚,以防止極間距過小或者金屬刺生成導(dǎo)致陰陽極短路擊穿。
6、陰陽極間距可根據(jù)實際生產(chǎn)設(shè)定,一般在5-25mm??傮w來講,極距大會增加電壓降,但不宜過小,否則陰極表面產(chǎn)生的陰極垢容易造成極板短路;
7、避免倒極使用。貴金屬氧化物涂層一旦作為陰極使用,表面產(chǎn)生還原反應(yīng),易轉(zhuǎn)變成金屬單質(zhì),就無法與鈦基有效的結(jié)合,造成涂層脫落。
8、停機時不宜長時間以斷電模式浸泡在溶液中,最好加載一個5A左右的小電流來保護極板。
9、停機或其他檢修狀況時,加稀酸或用清水清洗電極表面,但不得用尼龍或機械物質(zhì)等沖刷。
10、電解液工作時溫度不宜過高,理想溫度25-40℃,有條件可加換熱裝置以保持電極最佳使用環(huán)境。
11、正常工作電流密度2000A/m2以內(nèi),電流過大造成反應(yīng)太激烈,縮短陽極壽命;
12、開機時,給電解槽加載電流時循序漸進,不要一次性升到位,停機時亦然。
13、在生產(chǎn)使用當中保持陽極潔凈,不能沾染油污或其他附著物,以免影響電解效果和電極壽命。
14、陽極有生命,保障生產(chǎn)穩(wěn)定性更有益于延長使用周期。
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