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                無縫鋼管廠

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                鈦電極在氯堿工業領域的應用之氯酸鹽生產(一)

                發布時間:2022/4/11 8:18:17

                  氯酸鈉主要用于制造其他氯酸鹽(如氯酸鉀、氯酸銨等),以及次氯酸鈉和二氧化氯,這些產品廣泛用于造紙工業的紙漿漂白、印染工業的纖維漂白、水處理、鈾礦處理、火箭燃料、農藥除草劑、醫藥工業,也是制造火柴、鞭炮和煙花不可缺少的原料。
                  1802年Hisinger和Berzelius,1847年Kolbe已用電解法制得氯酸鹽。1851年Watt發表電解法制取氯酸鹽的專利。1886年大型直流電源設備出現后,瑞士、法國、瑞典、美國開始氯酸鹽的工業化生產。
                  制取氯酸鹽采用無隔膜電解槽,原料為飽和氯化鈉溶液。

                 

                由于沒有隔膜,所生成的OH~使電解液的pH值提高,增加了Cl2的溶解度,并發生以下反應:

                以上反應生成的ClO~和HClO進一步發生均相化學反應:

                 

                  氯酸離子具有電化學穩定性,只在鉑陽極表面才被氧化,但是,當向電解液中添加微量的氟化物時,就會在電鍍二氧化鉛表面發生氧化反應而生成過氯酸鹽。
                  食鹽水電解制取氯酸鹽,過去使用石墨、磁性氧化鐵、二氧化鉛等陽極材料,現在使用Pt-Ir合金包覆電極和RuO2系涂層鈦陽極(DSA)。
                  表6-5表示兩種陽極材料的氯酸鹽電解槽的工作參數。
                  表6-5兩種陽極材料的氯酸鹽電解槽的工作參數

                陽極

                槽壓

                /V

                電流

                密度

                /A·m

                電流

                效率

                /%

                溫度

                /℃

                pH值

                電解液組成/g

                1噸NaClO,

                的直流電耗

                /kW·h

                1噸NaCO,

                的陽極損

                /kg

                NaCl



                石墨

                2.9~

                3.8

                300~

                600

                82

                87

                40~

                45

                6~

                7

                310(人)

                ~100(出)

                0(人)-

                500(出)

                1(人)

                -6(出)

                5000~7000

                7~18

                DSA

                29~

                3.3

                1500-

                4000

                92~

                95

                60-

                90

                6~

                6.5

                310(人)

                -50(出)

                0(人)-

                650(出)

                1(人)

                ~6(出)

                4600-5400

                (0.1~0.5)

                X


                提高溫度,可使生成ClO3的化學反應速度增大,電流效率提高。但是,溫度提高將加劇電解液對電極材料及設備的腐蝕、因此電解溫度的選擇受制于材料的耐蝕性。在使用石墨陽極時,一般只能在35~40℃下電解,而采用DSA時卻可以在80℃下電解。
                  提高電流密度可使生產強度提高,減少設備投資,但卻使槽壓升高,增大能耗。電流密度取決于電極材料的催化活性和穩定性。采用石墨陽極,電流密度一般只能在600A/m?以下,采用DSA后,電流密度可達到
                  減小極距有利于降低槽壓和能耗。極間距的選擇受電極材料性能的影響,采用耐蝕穩定的DSA時,極間距可為2~5mm,但對于石墨陽極,卻因腐蝕嚴重,無法保持恒定的小間隙電解。
                  由于電解液腐蝕性強,而且電解溫度高,選擇活性高且穩定耐蝕的陽極材料至關重要,20世紀70年代以前主要采用石墨電極,電流密度和槽溫均較低,而且電極壽命短,維修頻繁,極大,槽壓和能耗高。后來采用PbO2陽極雖然壽命較長,性能有所改善,但槽壓仍較高,電耗較大?,F在則已廣泛使用RuTi全屬陽極(DSA電極),為了改進電極性能,延長電極壽命,除Ru、Ti兩組分之外,還添加Pt、Ir等組分,取得良好的效果。氯酸鹽石墨陽極電解槽,電流效率為82%~87%。采用DSA后,電流密度增大3~4倍,電流效率提高到約95%。采用了高溫操作,直流電耗明顯降低。
                  鉑以及復合鉑陽極也可以使用,但腐蝕速度很大。鉑陽極表面被ClO:部分覆蓋,抑制了氧的發生,結果陽極電位向正方向移動,加速了陽極氧化和損壞。
                  氯酸鹽電解,陰極通常使用碳鋼,但美國Diamond Shamrock公司的電解槽(DS槽)使用鈦材作陰極,極化時會生成氫化物而發生脆化。鹽水中硬度高,往往呈水垢沉積在陰極上,而用鈦陰極時,氫化物呈薄片狀逐漸剝離,所以不用進行除水垢操作。

                 

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