Titano matricos anodų eksploatacinės charakteristikos ir pritaikymas
Titanas ir jo lydiniai pasižymi puikiu atsparumu korozijai, geromis elektrokatalizinėmis savybėmis, dideliu mechaniniu stiprumu, ilgu tarnavimo laiku ir kitais privalumais. Titano anodai, kuriuose kaip substratas naudojamas titanas, plačiai naudojami elektrolizės pramonėje. Pažvelkime į titano pagrindu pagamintų anodų pritaikymą įvairiose pramonės šakose.
1. Chloro šarmų pramonė
Chloro ir šarmų pramonėje, elektrolizės reakcijai tęsiantis jonų membranos elektrolizatoriuje, dėl kintamos ir sudėtingos anodo kameros aplinkos elektrolizatorius ir toliau gamins toksiškas ir kenksmingas medžiagas Cl2, CI, CIO. Kylant temperatūrai (85C), šių medžiagų buvimas sustiprins titano anodo plokštės koroziją. Dujų ir skysčių cirkuliacija anodo kameroje taip pat smarkiai išplaus elektrodą ir titano plokštę. Kai jonų membrana nutrūksta, katodo tirpalas (rūgštinis, šarminis) pateks į anodo kamerą, sukeldamas stiprią titano plokštės koroziją, o po to elektrolizatoriaus nutekėjimą ir perforaciją. Pagal jonų bako korozijos morfologiją matyti, kad ji daugiausia atsiranda laidžiose dangose, dujų ir skysčių separatoriuose, titano plokštėse ir kitose vietose. Todėl svarbiausiu prioritetu tapo kaip sukurti labai atsparų korozijai jonų membraninį elektrolizatorių.
Jonų bako anodo kameroje dažniausiai naudojamos titano plokštės, nes titano metalo kaina metalinėse medžiagose yra daug mažesnė nei nikelio. Mažindamas išlaidas, tai duoda tą pačią naudą. Saugios ir patikimos gamybos bei ekologiškos aplinkos apsaugos užtikrinimas yra raktas į pramoninės gamybos kokybę ir kiekybę. Titano metalas ir jo lydiniai pasižymi puikiu atsparumu korozijai, stipriu pasyvumu, lengvai formuoja stabilią pasyvavimo plėvelę, trukdo elektronų pernešimui ir suteikia garantijas pratęsti įrangos tarnavimo laiką, užkirsti kelią nuotėkiui, gerinti gamybos efektyvumą, taupyti energiją ir apsaugoti aplinką.
2. Nuotekų valymas
Ištyrus nuotekų valymą, nustatyta, kad biologiniai procesai sunkiai valo nuotekas. Pagrindinės problemos yra ilgas apdorojimo ciklas, mažas spalvos pašalinimo greitis ir sunkus skaidymas. Elektrocheminis metodas sulaukė didelio dėmesio. Jis turi šiuos privalumus:
1) Funkcinė įvairovė, tai yra, skysčiai ir atliekos gali būti apdorojami tiesiogiai arba netiesiogiai oksiduojant organinius junginius, redukuojant metalus ir nusodinant elektrolitiniu būdu.
2) Apdorojimo procesas yra paprastas, jį galima užbaigti tiesiog įvedus srovės ir įtampos valdymo parametrus.
3) Didelis pritaikomumas, nereikia dėti jokių reagentų ir tai gali būti užbaigta tik jonų mainais.
Titano pagrindu yra didelis anodinės korozijos stabilumas ir puikios fizinės bei cheminės savybės. Valant nuotekas, titano metalas iš esmės naudojamas kaip matrica, tai yra matmenų stabilumo titano anodas, kuris gali sumažinti bendrą fenolio junginių kiekį, TOC, absorbciją ir toksiškumą. Tuo pačiu metu jis turi didelio specifinio paviršiaus ploto, stiprių katalizinių savybių, mažų nuostolių ir stipraus stabilumo korozijos sąlygomis pranašumus. Jis buvo plačiai naudojamas nuotekų valymo srityje.
3. Metalurgijos pramonė
Tradiciniai švino lydinio elektrodai turi didelį potencialą. Oksidu dengtos medžiagos (OCA) gali sumažinti akumuliatoriaus įtampą ir pagerinti švino lydinio katodų grynumą, todėl metalurgijos pramonėje jos plačiai naudojamos kaip elektrodai. Tačiau dėl korozijos elektrolizės proceso metu produktas lengvai užteršiamas švinu, o dėl didelio chloridų kiekio bus apribotas švino anodų naudojimas. Mano šalyje išleidus energijos taupymo, aplinkos apsaugos ir anglies neutralumo direktyvas, brangieji metalai, tokie kaip platina, auksas, paladis ir švino lydinio grafito elektrodai, palaipsniui panaikinami kaip elektrodų medžiagos.
Tyrimai parodė, kad Ti, Si-C, Al ir Pb gali būti naudojami kaip anodai. Ti, kuris vadinamas „XXI amžiaus aliuminiu“, pasižymi puikiomis visapusiškomis savybėmis, tokiomis kaip mažas tankis, atsparumas korozijai ir didelis biologinis suderinamumas. Tai dažniausiai naudojamas anodo (OCA, DSA) substratas. Titano pagrindu pagaminti anodai turi mažų sąnaudų, didelio stiprumo, mažo energijos suvartojimo, stabilios ir efektyvios elektrolitinės elektrodų reakcijos pranašumus ir vis dažniau naudojami faktinėje gamyboje.
4. Galvanizacijos pramonė
Priežastis, kodėl titano anodai vadinami matmenų stabiliais anodais (DSA), yra ta, kad jie turi didesnį atsparumą korozijai nei švino anodai ir grafito elektrodai, be to, elektrolizės proceso metu nėra lengva reaguoti su elektrolitiniais tirpalais, kad būtų pakeistas jų dydis ir forma. Šis anodas gali patenkinti skirtingų galvanizavimo pramoninių pritaikymų poreikius, pavyzdžiui: metalo cinko, kobalto, nikelio, vario galvanizavimo, rūgštinio vario dengimo vario folijai gaminti, spausdintinių plokščių (PCB), subalansuotų anodų, trivalečio chromo galvanizavimo, ir tt
Galvaninio dengimo pramonėje titano anodai paprastai susideda iš dviejų dalių: titano metalo pagrindo ir aktyvios oksidacijos dangos. Paprastai tariant, netaurieji metalai turi turėti vieną srovės pralaidumą, pvz., titaną (Ti), tantalą (Ta), cirkonį (Zr), niobitą (Nb) ir tt Pastarieji trys yra brangūs, sudėtingi apdirbti ir neturi jokių naudoti vertę. Todėl Ti išsiskiria paprastu gamybos procesu, geru atsparumu korozijai, dideliu mechaniniu stiprumu ir mažu pertekliniu potencialu, tampa dažniausiai naudojama elektrodų metalo matrica. Titano anodas taip pat yra išteklius taupanti ir ekologiška medžiaga, atitinkanti dabartinės nacionalinės politikos reikalavimus.
Apibendrinant galima pasakyti, kad titano anodas yra plačiai naudojamas pirmiau minėtose pramonės šakose, o faktinė gamyba ir taikymas užima pirmaujančią poziciją dabartinėje pramonėje. Titano anodas pasižymi puikiu atsparumu korozijai, geru elektrokataliziniu aktyvumu, dideliu efektyvumu, gali prisitaikyti prie įvairios sudėtingos ir kintančios darbo aplinkos, maža kaina, taupo išteklius, tarnavimo laikas iki 5-10 metų ir neteršia aplinkos.
