鈦陽極一般稱DSA (Dimensionally Stable Anode), 即尺寸形狀穩定型陽極,20世紀60年代末間世。鈦陽極最早用于氯堿生產,現已廣泛用于化工、環保、水電解、水處理、電冶金 、電鎖、金屬笛生產、有機電合成 、電滲析、陰極保護等領域。在研究人員的推動下,電極學 、電極反應工程學、電極過程動力學、電催化科學等理論知識也不斷創新和豐富。
鈦陽極的誕生極大地推進了食鹽電解生產的發展,是氯堿工業一大技術革命。DSA的發明是20世紀電化學工業的重大發明之一,是對電化學領域劃時代的貢獻。
1、鈦陽極在氯堿生產中的應用
作為電極基本材料,鈦最大的優點是化學耐久性好、機械加 工性能好。優秀的機械加工性能對電解槽設計極為重要 。
鈦表面生成很薄、非常致密、抗蝕性強的氧化膜,有氯化物活性強的陰離子存在時,即使在高過電位條件下,也具有很好的耐蝕性。
考慮電極反應在電極表面進行,這樣,電極基體不需要催化活性 ,只起耐腐蝕、導電的作用。可作電極基體的不多 ,只限于鈦類的閥型金屬 。處于陽極極化環境下,欽表面被氧化,覆蓋很薄的不導電膜, 使其成為耐腐蝕的基體 。盡管鈦金屬電阻為銅的30倍,但導電性能對一般電解工藝也是足夠的 。這樣鈦基體上附若極薄的催化劑就可能成為實用電極,鉑族金屬氧化物可作為活性催化劑。欽涂層電極不消耗,不變形。
2、其他析氯電解用鈦陽極
其他析氯電解有氯酸鹽、海水電解、次氯酸鈉生產等。
3、析氧電解用鈦陽極
在離子膜電解槽中電解芒硝,回收酸和堿。硫酸電解陽極上析出氧 ,最早使用鈦鍍鉑電極, 由于陽極壽命短,改用 DSA。當時,DSA的耐久性也不能滿足工藝要求,經過改進提高后 ,誕生了實用的耐氧析出的DSA。
作為硫酸電解用陽極的氧化銥.氧化鉭涂層DSA, 陽極不能使用時 ,還殘留大部分涂層。由此可以推斷,在涂層和鈦基體界面上,由于鈦的氧化惡化 或腐蝕而提高陽極的耐久性。混合氧化物層和催化活性層相同 ,用熱分解方法制備。
后來,電鎖鋼板、銅箱制造、鋁箱電化成、酸洗不銹鋼板都采用了析氧用 DSA 。
4、新的工業電解用電極
1)金剛石電極
2)氣體擴散電極
3)制造過氧化氫
4)燒結鉑電極(燒結鉑---銥合金電極)
20世紀90年代開始,日本、韓國開發了家庭用電解離子水生成器。經常飲用堿性離子水 ,可中和體內有害酸性代謝產物自由基,可直接治療胃酸過多的腸胃病。酸性離子水有消毒、美容的效果。強酸性水可快速殺死微生物,具有強力殺菌效果,供 洗滌、消毒用。制取離子水電解裝 置,為防止水中鈣結晶析出,影響流水順暢.經常改變電極極性,陰 極 變為陽極,陽極變為陰極,即要求電極材料可反向通過 電流,同一種電極可作 陽極,也可作陰極。
過去選用高氧過電位電極材料均考慮Pt電極、鈦鍍鉑電極、二氧化鉛電極及鉛電極。電解過程中,二氧化鉛電極、鉛電極會發生溶解 ,產生對電解環境有害的物質。而Pt電極及鈦鍍鉑電極價格昂貴。
燒結Pt電極、燒結Pt--Ir合金電極既保留了鉑電極高析氧電位特性 ,又具有陰極和陽極的優點 ,而價格和傳統涂層鈦電極相差不大。燒結Pt電極已用于離子水電解裝置、超酸性水電解裝置的5種水電解裝置及其他電解行業中。
DSA是電解反應和萬能電極。現在工業電解以DSA 為中心,輔助以功能性電極、金剛石電極、新的氣體擴散電極、燒結 Pt電極,應用范圍更加廣闊。
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