Χαρακτηριστικά απόδοσης και εφαρμογές ανόδων μήτρας τιτανίου
Το τιτάνιο και τα κράματά του έχουν εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση, καλές ηλεκτροκαταλυτικές ιδιότητες, υψηλή μηχανική αντοχή, μεγάλη διάρκεια ζωής και άλλα πλεονεκτήματα. Οι άνοδοι τιτανίου που χρησιμοποιούν τιτάνιο ως υπόστρωμα χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιομηχανία ηλεκτρόλυσης. Ας ρίξουμε μια ματιά στην εφαρμογή ανοδίων με βάση το τιτάνιο σε διάφορες βιομηχανίες.
1. Βιομηχανία χλωροαλκαλίων
Στη βιομηχανία χλωρίου-αλκαλίου, καθώς η αντίδραση ηλεκτρόλυσης συνεχίζεται στον ηλεκτρολύτη με μεμβράνη ιόντων, λόγω του μεταβλητού και πολύπλοκου περιβάλλοντος του θαλάμου ανόδου, ο ηλεκτρολύτης θα συνεχίσει να παράγει τοξικές και επιβλαβείς ουσίες Cl2, CI, CIO. Καθώς η θερμοκρασία (85 C) αυξάνεται, η παρουσία αυτών των ουσιών θα επιδεινώσει τη διάβρωση της πλάκας ανόδου τιτανίου. Η κυκλοφορία αερίου-υγρού στον θάλαμο ανόδου θα καθαρίσει επίσης σοβαρά το ηλεκτρόδιο και την πλάκα τιτανίου. Μόλις σπάσει η μεμβράνη ιόντων, το διάλυμα καθόδου (όξινο, αλκαλικό) θα ρέει στον θάλαμο ανόδου, προκαλώντας σοβαρή διάβρωση στην πλάκα τιτανίου και στη συνέχεια προκαλώντας διαρροή και διάτρηση του ηλεκτρολύτη. Σύμφωνα με τη μορφολογία της διάβρωσης της δεξαμενής ιόντων, μπορεί να φανεί ότι εμφανίζεται κυρίως σε αγώγιμα επιχρίσματα, διαχωριστές αερίου-υγρού, πλάκες τιτανίου και άλλα μέρη. Επομένως, ο τρόπος ανάπτυξης ενός ηλεκτρολύτη με μεμβράνη ιόντων υψηλής αντοχής στη διάβρωση έχει γίνει κορυφαία προτεραιότητα.
Ο θάλαμος ανόδου της δεξαμενής ιόντων χρησιμοποιεί κυρίως πλάκες τιτανίου επειδή η τιμή του μετάλλου τιτανίου σε μεταλλικά υλικά είναι πολύ χαμηλότερη από αυτή του μετάλλου νικελίου. Ενώ μειώνει το κόστος, παράγει τα ίδια οφέλη. Η διασφάλιση της ασφαλούς και αξιόπιστης παραγωγής και η πράσινη προστασία του περιβάλλοντος είναι το κλειδί για τη διασφάλιση της ποιότητας και της ποσότητας στη βιομηχανική παραγωγή. Το μέταλλο τιτανίου και τα κράματά του έχουν εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση, ισχυρή ικανότητα παθητικοποίησης, εύκολο σχηματισμό σταθερού φιλμ παθητικοποίησης, εμποδίζουν τη μεταφορά ηλεκτρονίων και παρέχουν εγγυήσεις για την παράταση της διάρκειας ζωής του εξοπλισμού, την πρόληψη διαρροών, τη βελτίωση της απόδοσης παραγωγής, την εξοικονόμηση ενέργειας και την προστασία του περιβάλλοντος.
2. Επεξεργασία λυμάτων
Μέσα από τη μελέτη της επεξεργασίας λυμάτων, διαπιστώθηκε ότι οι βιολογικές διεργασίες είναι δύσκολο να επεξεργαστούν τα λύματα. Τα κύρια προβλήματα είναι ο μεγάλος χρόνος θεραπείας, ο χαμηλός ρυθμός αφαίρεσης χρώματος και η δύσκολη υποβάθμιση. Η ηλεκτροχημική μέθοδος έχει λάβει ευρεία προσοχή. Έχει τα ακόλουθα πλεονεκτήματα:
1) Η λειτουργική ποικιλομορφία, δηλαδή τα υγρά και τα απόβλητα μπορούν να υποστούν επεξεργασία με άμεση ή έμμεση οξείδωση οργανικών ενώσεων, αναγωγή μετάλλων και ηλεκτροαπόθεση.
2) Η διαδικασία επεξεργασίας είναι απλή και μπορεί να ολοκληρωθεί με την απλή εισαγωγή των παραμέτρων ελέγχου του ρεύματος και της τάσης.
3) Υψηλή εφαρμογή, δεν χρειάζεται να προστεθούν αντιδραστήρια και μπορεί να ολοκληρωθεί μόνο με ανταλλαγή ιόντων.
Με βάση το τιτάνιο έχει υψηλή σταθερότητα στην ανοδική διάβρωση και εξαιρετικές φυσικές και χημικές ιδιότητες. Στην επεξεργασία λυμάτων, το μέταλλο τιτάνιο χρησιμοποιείται βασικά ως μήτρα, δηλαδή, άνοδος τιτανίου σταθερότητας διαστάσεων, η οποία μπορεί να προάγει τη μείωση των συνολικών φαινολικών ενώσεων, του TOC, της απορρόφησης και της τοξικότητας. Ταυτόχρονα, έχει τα πλεονεκτήματα της μεγάλης ειδικής επιφάνειας, της ισχυρής καταλυτικής ικανότητας, της χαμηλής απώλειας και της ισχυρής σταθερότητας υπό συνθήκες διάβρωσης. Έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως στον τομέα της επεξεργασίας λυμάτων.
3. Μεταλλουργική βιομηχανία
Τα παραδοσιακά ηλεκτρόδια από κράμα μολύβδου έχουν υψηλές υπερδυναμικές. Τα υλικά με επίστρωση οξειδίου (OCAs) μπορούν να μειώσουν την τάση της μπαταρίας και να βελτιώσουν την καθαρότητα των καθόδων από κράμα μολύβδου, επομένως χρησιμοποιούνται ευρέως ως ηλεκτρόδια στη μεταλλουργική βιομηχανία. Ωστόσο, λόγω της διάβρωσης κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ηλεκτρόλυσης, το προϊόν μολύνεται εύκολα από τον μόλυβδο και η παρουσία υψηλών χλωριδίων θα περιορίσει τη χρήση ανοδίων μολύβδου. Με την έκδοση οδηγιών εξοικονόμησης ενέργειας, προστασίας του περιβάλλοντος και ουδετερότητας άνθρακα στη χώρα μου, τα πολύτιμα μέταλλα όπως η πλατίνα, ο χρυσός, το παλλάδιο και τα ηλεκτρόδια γραφίτη από κράμα μολύβδου ως υλικά ηλεκτροδίων εξαλείφονται σταδιακά.
Όπως έχει βρει η έρευνα, το Ti, το Si-C, το Al και το Pb μπορούν όλα να χρησιμοποιηθούν ως άνοδοι. Το Ti, το οποίο ονομάζεται «αλουμίνιο του 21ου αιώνα», έχει εξαιρετικές περιεκτικές ιδιότητες, όπως χαμηλή πυκνότητα, αντοχή στη διάβρωση και υψηλή βιοσυμβατότητα. Είναι το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο υπόστρωμα ανόδου (OCA, DSA). Οι άνοδοι με βάση το τιτάνιο έχουν τα πλεονεκτήματα του χαμηλού κόστους, της υψηλής αντοχής, της χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας, της σταθερής και αποτελεσματικής αντίδρασης ηλεκτρολυτικών ηλεκτροδίων και χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο στην πραγματική παραγωγή.
4. Βιομηχανία επιμετάλλωσης
Ο λόγος για τον οποίο οι άνοδοι τιτανίου ονομάζονται διαστασιολογικά σταθερές άνοδοι (DSA) είναι ότι έχουν καλύτερη αντίσταση στη διάβρωση από τις ανόδους μολύβδου και τα ηλεκτρόδια γραφίτη και δεν είναι εύκολο να αντιδράσουν με ηλεκτρολυτικά διαλύματα κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ηλεκτρόλυσης για να αλλάξουν το μέγεθος και το σχήμα τους. Αυτή η άνοδος μπορεί να καλύψει τις ανάγκες διαφορετικών βιομηχανικών εφαρμογών επιμετάλλωσης, όπως: εξαγωγή μετάλλου ψευδάργυρου, κοβαλτίου, νικελίου, χαλκού, όξινης επιμετάλλωσης χαλκού για παραγωγή φύλλου χαλκού, πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων (PCB), ισορροπημένες ανόδους, τρισθενής επιμετάλλωση χρωμίου, και τα λοιπά.
Στη βιομηχανία ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης, οι άνοδοι τιτανίου αποτελούνται γενικά από δύο μέρη: μεταλλικό υπόστρωμα τιτανίου και επίστρωση ενεργού οξείδωσης. Σε γενικές γραμμές, το βασικό μέταλλο πρέπει να έχει μια ενιαία ικανότητα μεταφοράς ρεύματος, όπως τιτάνιο (Ti), ταντάλιο (Ta), ζιρκόνιο (Zr), νιόβιο (Nb) κ.λπ. Τα τελευταία τρία είναι ακριβά, πολύπλοκα στην επεξεργασία και δεν έχουν αξία χρήσης. Ως εκ τούτου, το Ti ξεχωρίζει με την απλή διαδικασία κατασκευής, την καλή αντοχή στη διάβρωση, την υψηλή μηχανική αντοχή και τη χαμηλή υπερδυναμική, καθιστώντας την πιο συχνά χρησιμοποιούμενη μεταλλική μήτρα ηλεκτροδίων. Η άνοδος τιτανίου είναι επίσης ένα υλικό που εξοικονομεί πόρους και φιλικό προς το πράσινο που πληροί τις απαιτήσεις των τρεχουσών εθνικών πολιτικών.
Συνοπτικά, η άνοδος τιτανίου χρησιμοποιείται ευρέως στις παραπάνω βιομηχανίες και η πραγματική παραγωγή και εφαρμογή βρίσκονται σε ηγετική θέση στην τρέχουσα βιομηχανία. Η άνοδος τιτανίου έχει εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση, καλή ηλεκτροκαταλυτική δραστηριότητα, υψηλή απόδοση, μπορεί να προσαρμοστεί σε διάφορα περίπλοκα και μεταβαλλόμενα περιβάλλοντα εργασίας, χαμηλή τιμή, εξοικονόμηση πόρων, διάρκεια ζωής έως και 5-10 χρόνια και καμία ρύπανση στο περιβάλλον.
