Titāna matricas anodu veiktspējas raksturlielumi un pielietojumi
Titānam un tā sakausējumiem ir lieliska izturība pret koroziju, labas elektrokatalītiskās īpašības, augsta mehāniskā izturība, ilgs kalpošanas laiks un citas priekšrocības. Titāna anodi, kas izmanto titānu kā substrātu, tiek plaši izmantoti elektrolīzes nozarē. Apskatīsim titāna anodu pielietojumu dažādās nozarēs.
1. Hlora-sārmu rūpniecība
Hlora-sārmu rūpniecībā, jonu membrānas elektrolizatorā turpinoties elektrolīzes reakcijai, anoda kameras mainīgās un sarežģītās vides dēļ elektrolizators turpinās ražot toksiskas un kaitīgas vielas Cl2, CI, CIO. Paaugstinoties temperatūrai (85C), šo vielu klātbūtne pastiprinās titāna anoda plāksnes koroziju. Gāzes-šķidruma cirkulācija anoda kamerā arī stipri izskalos elektrodu un titāna plāksni. Kad jonu membrāna saplīst, katoda šķīdums (skābs, sārmains) ieplūdīs anoda kamerā, izraisot smagu titāna plāksnes koroziju un pēc tam izraisot elektrolizatora noplūdi un perforāciju. Pēc jonu tvertnes korozijas morfoloģijas var redzēt, ka tā galvenokārt notiek vadošos pārklājumos, gāzes-šķidruma separatoros, titāna plāksnēs un citās vietās. Tāpēc par galveno prioritāti ir kļuvis tas, kā izveidot īpaši korozijizturīgu jonu membrānas elektrolizatoru.
Jonu tvertnes anoda kamerā pārsvarā tiek izmantotas titāna plāksnes, jo titāna metāla cena metāla materiālos ir daudz zemāka nekā niķeļa metāla cena. Samazinot izmaksas, tas rada tādas pašas priekšrocības. Drošas un uzticamas ražošanas un zaļās vides aizsardzības nodrošināšana ir atslēga rūpnieciskās ražošanas kvalitātes un kvantitātes nodrošināšanai. Titāna metālam un tā sakausējumiem ir lieliska izturība pret koroziju, spēcīga pasivācijas spēja, viegli veidojama stabila pasivācijas plēve, kavē elektronu pārnesi un nodrošina garantijas iekārtu kalpošanas laika pagarināšanā, noplūdes novēršanā, ražošanas efektivitātes uzlabošanā, enerģijas taupīšanā un vides aizsardzībā.
2. Notekūdeņu attīrīšana
Izpētot notekūdeņu attīrīšanu, tika konstatēts, ka bioloģiskajos procesos ir grūti attīrīt notekūdeņus. Galvenās problēmas ir ilgs apstrādes laika cikls, zems krāsas noņemšanas ātrums un sarežģīta degradācija. Elektroķīmiskā metode ir saņēmusi plašu uzmanību. Tam ir šādas priekšrocības:
1) Funkcionālo daudzveidību, tas ir, šķidrumus un atkritumus var apstrādāt ar organisko savienojumu tiešu vai netiešu oksidēšanu, metālu reducēšanu un elektropārklāšanu.
2) Apstrādes process ir vienkāršs, un to var pabeigt, vienkārši ievadot strāvas un sprieguma kontroles parametrus.
3) Augsta pielietojamība, nav jāpievieno reaģenti, un to var pabeigt tikai ar jonu apmaiņu.
Uz titāna bāzes ir augsta anodiskās korozijas stabilitāte un lieliskas fizikālās un ķīmiskās īpašības. Notekūdeņu attīrīšanā titāna metālu pamatā izmanto kā matricu, tas ir, izmēru stabilitātes titāna anodu, kas var veicināt kopējo fenola savienojumu, TOC, absorbcijas un toksicitātes samazināšanos. Tajā pašā laikā tam ir lielas īpatnējās virsmas priekšrocības, spēcīga katalītiskā spēja, mazi zudumi un spēcīga stabilitāte korozijas apstākļos. Tas ir plaši izmantots notekūdeņu attīrīšanas jomā.
3. Metalurģijas rūpniecība
Tradicionālajiem svina sakausējuma elektrodiem ir augsts pārpotenciāls. Ar oksīdu pārklāti materiāli (OCA) var samazināt akumulatora spriegumu un uzlabot svina sakausējuma katodu tīrību, tāpēc tos plaši izmanto kā elektrodus metalurģijas nozarē. Tomēr korozijas dēļ elektrolīzes procesā produkts ir viegli piesārņots ar svinu, un augsta hlorīdu koncentrācija ierobežos svina anodu izmantošanu. Līdz ar enerģijas taupīšanas, vides aizsardzības un oglekļa neitralitātes direktīvu izdošanu manā valstī pakāpeniski tiek likvidēti dārgmetāli, piemēram, platīns, zelts, pallādijs un svina sakausējuma grafīta elektrodi kā elektrodu materiāli.
Kā atklājuši pētījumi, Ti, Si-C, Al un Pb var izmantot kā anodus. Ti, ko sauc par "21. gadsimta alumīniju", ir lieliskas visaptverošas īpašības, piemēram, zems blīvums, izturība pret koroziju un augsta bioloģiskā saderība. Tas ir visbiežāk izmantotais anoda (OCA, DSA) substrāts. Titāna anodiem ir zemas izmaksas, augsta izturība, zems enerģijas patēriņš, stabila un efektīva elektrolītiskā elektrodu reakcija, un tos arvien vairāk izmanto faktiskajā ražošanā.
4. Galvanizācijas nozare
Iemesls, kāpēc titāna anodus sauc par dimensiju stabiliem anodiem (DSA), ir tas, ka tiem ir labāka izturība pret koroziju nekā svina anodiem un grafīta elektrodiem, un tiem nav viegli reaģēt ar elektrolīzes šķīdumiem elektrolīzes procesā, lai mainītu to izmēru un formu. Šis anods var apmierināt dažādu galvanizācijas rūpniecisko lietojumu vajadzības, piemēram: metāla cinka, kobalta, niķeļa, vara galvaniskā ekstrakcija, skābes vara pārklājums, lai ražotu vara foliju, iespiedshēmas plates (PCB), līdzsvaroti anodi, trīsvērtīgā hroma galvanizācija, utt.
Galvanizācijas nozarē titāna anodi parasti sastāv no divām daļām: titāna metāla substrāta un aktīvās oksidācijas pārklājuma. Vispārīgi runājot, parastajam metālam ir jābūt ar vienu strāvas nestspēju, piemēram, titānam (Ti), tantalam (Ta), cirkonim (Zr), niobijam (Nb) utt. Pēdējie trīs ir dārgi, sarežģīti apstrādājami un tiem nav izmantot vērtību. Tāpēc Ti izceļas ar vienkāršu ražošanas procesu, labu izturību pret koroziju, augstu mehānisko izturību un zemu pārpotenciālu, kļūstot par visbiežāk izmantoto elektrodu metāla matricu. Titāna anods ir arī resursus taupošs un videi draudzīgs materiāls, kas atbilst pašreizējās valsts politikas prasībām.
Rezumējot, titāna anodu plaši izmanto iepriekš minētajās nozarēs, un faktiskā ražošana un pielietojums ir vadošajā pozīcijā pašreizējā nozarē. Titāna anodam ir lieliska izturība pret koroziju, laba elektrokatalītiskā aktivitāte, augsta efektivitāte, var pielāgoties dažādām sarežģītām un mainīgām darba vidēm, zema cena, resursu taupīšana, kalpošanas laiks līdz 5-10 gadiem un nav piesārņojuma videi.
