钛阳极

钛基金属氧化物涂层中的阳极

钛阳极就是钛基金属氧化物涂层中的阳极。根据其表面催化涂层不同分别具有析氧功能、析氯功能。一般电极材料要具有良好的导电性，极距变化小，耐腐蚀性强，机械强度和加工性能好，寿命长，费用低，对电极反应具有良好的电催化性能，钛是最能满足以上综合要求的金属，一般采用工业纯钛

产品作用

钛阳极上的金属氧化物涂层的作用是：电阻率低，具有良好的导电性(钛本身导电性能不好)，贵金属涂层的化学组成稳定，晶体结构稳定，电极尺寸稳定，耐蚀性好，寿命长，具有良好的电催化性能，有利于降低析氧、析氯反应的过电位，节约电能。

优点

1、钛阳极工作寿命长，隔膜法生产氯碱工业中，金属阳极耐氯和碱的腐蚀，阳极寿命己达6年以上，而石墨阳极仅为8个月。

2、可克服石墨阳极和铅阳极溶解问题，避免对电解液和阴极产物的污染，因而可提高金属产品纯度。

3、可提高电流密度。隔膜法生产氯碱中，石墨阳极的工作电流密度为8A/dm2，钛阳极可成倍地增加，达17A/dm2，这样在电解厂房、电解槽相同的条件下，产量可增加1倍，提高了单槽生产能力，有效地提高了劳动生产效率。在高工作电流密度下进行电解时，使用钛阳极比较适宜。

4、由于采用了金属阳极，氯酸盐电解槽的高温、高电流密度操作成为可能。金属阳极的采用使电解槽构造得以改善，降低了电能消耗，加快了次氯酸盐生气氯酸盐的化学反应，从而提高了生产性能。

5、采用了DSA，水银法及隔膜法食盐电解槽的设计概念和操作条件得以改进，能耗得以降低。DSA低的过电位特性，电极间表面及电极的气泡容易排除，是金属阳极电解槽槽电压降低的重要原因。

由于钛阳极具有很多优点，它的开发使氯碱工业取得很大经济效益，因此很快便在世界各地推广使用。氯碱生产能力，全世界约4100万吨/年，采用钛阳极不小于70%，钛阳极被誉为氯碱工业一项重大技术革命。随后，钛阳极在许多电解工业中也得到广泛的推广应用。

6、阳极尺寸稳定，电解过程中电极间距离不变化，可保证电解操作在槽电压稳定情况下进行。

7、可避免铅阳极变形后的短路问题，因而可提高电流效率。

8、钛阳极重量轻，可减轻劳动强度。

9、开关制作容易，可高精度化。

10、工作电压低，因此电能消耗小，可节省电能消耗，直流电耗可降低10%～20%。钛阳极工作电压低的主要原因：(1)活性涂层钛阳极对氯和氧的过电位均比较低。盐水电解生产氯碱时，钛阳极对氯过电位低，在1A/cm2时比石墨阳极低140mV;(2)可降低“气泡屏蔽效应”，金属阳极表面生成的气泡比较细小，且脱离迅速，这样电极间充气度大为降低，两极间欧姆降大约为700mV，气泡直径约为3mm;(3)降低了阳极结构的电阻;(4)缩短了极间距离。

20世纪60年代，全世界食盐电解工业年耗电量约1500亿度，使用金属阳极后，每年可节约电能约3亿度。

11、氯碱生产中，使用钛阳极后，产品质量高，氯气纯度高，不含CO2,碱浓度高，可节省加热用蒸汽，节省能源消耗。

12、耐腐蚀性强，可在许多腐蚀性强，有特殊要求的电解介质中工作。

13、基体金属钛可多次反复使用。

14、金属阳极的出现，使用氯碱工业中近期涌现出的最新离子膜电解技术得以设计和实现工业化。

分类

溶性阳极和不溶性阳极

可溶性阳极在电解过程中起补充金属离子和导电的作用，不溶阳极只起导电作用。最早的不溶性阳极是石墨和铅系阳极上世纪70年代钛阳极作为新技术开始应用在电解和电镀行业。不溶性阳极可分为两大类：析氯阳极和析氧阳极。析氯阳极主要用于氯化物电解液体系，电镀过程中阳极有氯气释放出来，因此称为析氯阳极;析氧阳极主要用于硫酸盐、硝酸盐、氢氰酸盐等电解液体系，电镀过程中阳极有氧气释放出来，因此称为析氧阳极。铅合金阳极析氧阳极，钛阳极根据其表面催化涂层不同分别具有析氧、析氯功能或二者功效兼有。

氯碱工业用钛阳极

与石墨电极相比，隔膜法生产烧碱，石墨阳极的工作电压为8A/DM2涂层阳极可成倍增加，达17A/DM2。这样在同样的电解环境下产品可成倍提高，而且所生产品的质量高，氯气纯度高。

电镀用钛阳极

电镀用不溶性阳极是在钛基体 (网状、板状、带状、管状等)上涂覆具有高电化学催化性能的贵金属氧化物涂层，涂层中含有高稳定性的阀金属氧化物。新型不溶性钛阳极具有高电化学催化能，析氧过电位比铅合金不溶性阳极低约0.5 V，节能显著,稳定性高,不污染镀液,重量轻，易于更换。新型不溶性钛阳极的析氧过电位也比镀铂不溶性阳极低，但是寿命却提高1倍以上。广泛用于各种电镀中作为阳极或者辅助阳极使用，可以替代常规的铅基合金阳极,在相同的条件下,可以降低槽电压，节约电能消耗;不溶性钛阳极在电镀过程中具有良好的稳定性(化学、电化学)，使用寿命长。此阳极广泛用于镀镍镀金、镀铬、镀锌、镀铜等电镀有色金属行业.

铅及铅合金阳极

铅合金阳极属于析氧阳极，析氧反应的电解液为硫酸和硫酸盐，主要用于电解冶金。这种阳极存在电解过程中几何尺寸会有所变化的缺陷。，在电解过程中，铅阳极基体首先转化成硫酸铅，然后再转化为氧化铅。硫酸铅是一个中间层，它是绝缘体，起着化学阻挡层的作用，可以在硫酸环境中保护内层的铅基体。氧化铅在外层是实际意义上的电极，上面发生析氧反应，氧化铅的析氧电位很高，并且随着电流密度的增加迅速上升，铅合金阳极的这种特征是由它外层物质氧化铅的固有特点—氧化铅是电的不良导体所决定的。此外，在电解过程中，氧化铅阳极结构的电化学性能不断衰减，其内部应力的产生导致氧化物一层层脱落，另外，过氧化铅的生成也导致氧化物不断溶解，作为中间层的硫酸铅再次被转化为氧化铅，成为新的外层氧化物电催化活性物质，内层的铅基体又被氧化，形成新的硫酸铅中间保护层。因此，在电解过程中，铅及其合金元素不断溶解到电解液里并沉淀造成溶液污染(溶液中化学沉淀)和阴极产物的污染(阴极表面的污染物电沉积，电解到铜的纯度不能很好的得到保证)。

涂层钛阳极

涂层钛阳极,习惯称为DSA(Dimensionally Stable Anode 尺寸稳定阳极) ,又称DSE(Dimensionally Stable Electrode) ,是20 世纪60 年代末发展起来的一种新型不溶性阳极材料。DSA 涂层钛阳极主要应用在电化学和电冶金两大部门。

DSA 涂层钛阳极应用的领域有:氯碱工业、氯酸盐生产、次氯酸盐生产、高氯酸盐生产、过硫酸盐电解、电解有机合成、电解提取有色金属、电解银催化剂的生产、电解法制造铜箔、电解氧化法回收汞、水电解、二氧化氯的制取、医院污水处理、电镀厂含氰废水处理、生活用水和食品用具的消毒、发电厂冷却循环水的处理、毛纺厂染整废水的处理,工业用水的处理、电解法制取酸碱离子水,铜板镀锌、镀铑、镀钯、镀金、镀铅、电渗析法淡化海水、电渗析法制取四甲基氢氧化铵、熔融盐电解、电池生产、阴极保护、生产负极箔、铝箔的阳极氧化等。应用广泛涉及化工、冶金、水处理、环保、电镀、电解有机合成及其它领域。

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