Características de desempenho e aplicações de ânodos de matriz de titânio

O titânio e suas ligas têm excelente resistência à corrosão, boas propriedades eletrocatalíticas, alta resistência mecânica, longa vida útil e outras vantagens. Ânodos de titânio usando titânio como substrato são amplamente usados ​​na indústria de eletrólise. Vamos dar uma olhada na aplicação de ânodos à base de titânio em várias indústrias.

1. Indústria de cloro e álcalis
Na indústria de cloro-álcali, à medida que a reação de eletrólise continua no eletrolisador de membrana iônica, devido ao ambiente variável e complexo da câmara de ânodo, o eletrolisador continuará a produzir substâncias tóxicas e prejudiciais Cl2, CI, CIO. À medida que a temperatura (85 °C) aumenta, a presença dessas substâncias agravará a corrosão da placa de ânodo de titânio. A circulação gás-líquido na câmara de ânodo também desgastará severamente o eletrodo e a placa de titânio. Uma vez que a membrana iônica se rompe, a solução catódica (ácida, alcalina) fluirá para a câmara de ânodo, causando corrosão severa na placa de titânio e, em seguida, fazendo com que o eletrolisador vaze e perfure. De acordo com a morfologia da corrosão do tanque de íons, pode-se observar que ela ocorre principalmente em revestimentos condutores, separadores gás-líquido, placas de titânio e outros locais. Portanto, como desenvolver um eletrolisador de membrana iônica altamente resistente à corrosão tornou-se uma prioridade máxima.

A câmara de ânodo do tanque de íons usa principalmente placas de titânio porque o preço do metal titânio em materiais metálicos é muito menor do que o do metal níquel. Ao mesmo tempo em que reduz custos, produz os mesmos benefícios. Garantir uma produção segura e confiável e proteção ambiental verde é a chave para garantir qualidade e quantidade na produção industrial. O metal titânio e suas ligas têm excelente resistência à corrosão, forte capacidade de passivação, fácil formação de um filme de passivação estável, dificultam a transferência de elétrons e fornecem garantias na extensão da vida útil do equipamento, evitando vazamentos, melhorando a eficiência da produção, economia de energia e proteção ambiental.

2. Tratamento de esgoto
Por meio do estudo do tratamento de esgoto, descobriu-se que os processos biológicos são difíceis de tratar águas residuais. Os principais problemas são o longo ciclo de tempo de tratamento, baixa taxa de remoção de cor e degradação difícil. O método eletroquímico recebeu ampla atenção. Ele tem as seguintes vantagens:

1) Diversidade funcional, ou seja, líquidos e resíduos podem ser tratados por oxidação direta ou indireta de compostos orgânicos, redução de metais e eletrodeposição.

2) O processo de tratamento é simples e pode ser concluído simplesmente inserindo os parâmetros de controle de corrente e tensão.

3) Alta aplicabilidade, não há necessidade de adição de reagentes e pode ser concluído somente por troca iônica.
Baseado em titânio tem alta estabilidade de corrosão anódica e excelentes propriedades físicas e químicas. No tratamento de esgoto, o metal titânio é basicamente usado como matriz, ou seja, ânodo de titânio de estabilidade dimensional, que pode promover a redução de compostos fenólicos totais, TOC, absorbância e toxicidade. Ao mesmo tempo, tem as vantagens de grande área de superfície específica, forte capacidade catalítica, baixa perda e forte estabilidade sob condições de corrosão. Tem sido amplamente utilizado no campo de tratamento de esgoto.

3. Indústria metalúrgica
Eletrodos tradicionais de liga de chumbo têm altos sobrepotenciais. Materiais revestidos de óxido (OCAs) podem reduzir a voltagem da bateria e melhorar a pureza dos cátodos de liga de chumbo, por isso são amplamente usados ​​como eletrodos na indústria metalúrgica. No entanto, devido à corrosão durante o processo de eletrólise, o produto é facilmente contaminado por chumbo, e a presença de altos cloretos restringirá o uso de ânodos de chumbo. Com a emissão de diretivas de conservação de energia, proteção ambiental e neutralidade de carbono em meu país, metais preciosos como platina, ouro, paládio e eletrodos de grafite de liga de chumbo como materiais de eletrodo estão sendo gradualmente eliminados.

Como a pesquisa descobriu, Ti, Si-C, Al e Pb podem ser usados ​​como ânodos. Ti, que é chamado de "alumínio do século 21", tem excelentes propriedades abrangentes, como baixa densidade, resistência à corrosão e alta biocompatibilidade. É o substrato de ânodo (OCA, DSA) mais comumente usado. Ânodos à base de titânio têm as vantagens de baixo custo, alta resistência, baixo consumo de energia, reação de eletrodo eletrolítico estável e eficiente, e são cada vez mais usados ​​na produção real.

4. Indústria de galvanoplastia
A razão pela qual os ânodos de titânio são chamados de ânodos dimensionalmente estáveis ​​(DSA) é que eles têm melhor resistência à corrosão do que os ânodos de chumbo e eletrodos de grafite, e não são fáceis de reagir com soluções eletrolíticas durante o processo de eletrólise para alterar seu tamanho e forma. Este ânodo pode atender às necessidades de diferentes aplicações industriais de galvanoplastia, como: extração de galvanoplastia de zinco metálico, cobalto, níquel, cobre, revestimento de cobre ácido para produzir folha de cobre, placas de circuito impresso (PCBs), ânodos balanceados, galvanoplastia trivalente de cromo, etc.

Na indústria de galvanoplastia, os ânodos de titânio geralmente consistem em duas partes: substrato de metal de titânio e revestimento de oxidação ativa. Em termos gerais, o metal base deve ter uma única capacidade de condução de corrente, como titânio (Ti), tântalo (Ta), zircônio (Zr), nióbio (Nb), etc. Os últimos três são caros, complexos de processar e não têm valor de uso. Portanto, o Ti se destaca com seu processo de fabricação simples, boa resistência à corrosão, alta resistência mecânica e baixo sobrepotencial, tornando-se a matriz de metal de eletrodo mais comumente usada. O ânodo de titânio também é um material que economiza recursos e é ecologicamente correto, que atende aos requisitos das políticas nacionais atuais.

Em resumo, o ânodo de titânio é amplamente utilizado nas indústrias acima, e a produção e aplicação reais estão em uma posição de liderança na indústria atual. O ânodo de titânio tem excelente resistência à corrosão, boa atividade eletrocatalítica, alta eficiência, pode se adaptar a vários ambientes de trabalho complexos e mutáveis, baixo preço, economia de recursos, vida útil de até 5-10 anos e nenhuma poluição ao meio ambiente.