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      鈦電極在氯堿工業領域的應用之氯酸鹽生產(二)

      發布時間:2022/4/11 8:22:35

      在電解法生產氯酸鹽中,討論了釘錫銻氧化物涂層。這種涂層電極具有較低析氯電位、較高析氧電位、較高電流效率。
        用電子顯微鏡對釘錫銻氧化物涂層進行觀察,與常規釕鈦涂層比,裂縫數目較少,且互不連貫,表面有雪花狀的固體晶粒。在制備釕錫銻氧化物涂層時,用烷氧基錫銻回流液代替鈦鹽作穩定劑,由于錫鹽黏度較鈦鹽小,使得涂液在基體表面易于分散,故表面裂縫較小。X射線衍射分析表明,釘錫銻氧化物涂層中,涂層成分釘和錫之間能很好地形成固溶體,它們和鈦基體之間也形成固溶體,使涂層和鈦基體之間結合力增強。此外,二氧化錫是兩性氧化物,具有一定的耐酸性。因此,在40%H2SO4、2A/cm?、40℃下進行快速壽命試驗時,RuTi電極壽命只有3.5h,而RuSnSb電極壽命為5.5h,延長了57%。
        釘錫銻涂層析氯電位為1.088V,析氧電位為1.347V,電流效率為91.8%,而釘鈦涂層析氯電位為1.128V,析氧電位為1.284V,電流效率為83.5%??梢?,釘錫銻涂層各項指標均優于釘鈦涂層。釘錫銻涂層由于錫鹽易揮發,所以在涂層表面的活性中心較多。另一方面,由于含錫涂液黏度較小,使得活性成分易于分散,這樣涂層表面的晶粒粒徑較小,實際表面積大。銻的加入也提高了涂層的導電性,降低了電子的逸出功。
        電解法生產氯酸鈉的電流效率與陽極析氧副反應有關。析氧反應進行的程度主要由電極的氧氯電位差決定,氧氯電位差越大,副反應進行的程度就越小,涂層的催化選擇性就好。用錫鹽全部或部分代替鈦鹽作穩定劑,由于SnO2是反磁性物質,對氧的產生有抑制作用。
        釘錫銻涂層制作成本低,各項指標均較好,文獻[19]作者認為可在電解法制取氯酸鹽生產中使用。
        文獻[20]在電解法生產氯酸鈉中研究了銥鉭、銥鉭錫涂層,并和釘鈦、二氧化鉛涂層進行比較。電解飽和氯化鈉溶液制氯酸鈉電流效率見表6-6。在3種金屬陽極中,銥鉭、銥鉭錫陽極的電流效率要高于釘鈦陽極,這是因為銥鉭、銥鉭錫陽極的析氧過電位比釘鈦陽極高,用銥鉭、銥鉭錫作陽極,陽極附近得到的氯氣中含氧較少;雖然二氧化鉛陽極的析氧過電位較3種金屬陽極高,但它的析氯電位同樣也遠高于金屬陽極,用二氧化鉛作陽極,陽極表面也產生較多的氧氣,導致電流效率不高。
        表6-6電解飽和氯化鈉溶液制氯酸鈉的電流效率

       

      電極種類

      釘鈦

      銥鉭

      銥鉭錫

      二氧化鉛

      電流效率/%

      78.8

      87.6

      85.3

      80.3

      在氯酸鹽生產中,陽極涂層應具有低的析氯過電位、高的析氧過電位,并具有長壽命和能在高電流密度下工作的特點。

      文獻[21]討論了用于氯酸鹽電解槽的納米涂層電極,并與傳統的RuTi涂層相比較,研制的RuIr納米級涂層,在質量分數為40%的硫酸中,前者強化壽命為3.5h,后者強化壽命為98.0h,表現了超長壽命。

       

      6-7為各種電極涂層在電流密度為 時的析氯電位、析氧電位和氧氯電位差。表6-8為各種電極涂層電解飽和氯化鈉制氯酸鈉的電流效率。

      6-7各種電極涂層在電流密度為

      的析氯電位、析氧電位和氧氯電位差

       

      電極涂層種類

      析氯電位/V

      析氧電位/V

      氧氯電位差/V

      RuTi涂層

      RuIr納米級涂層

      1.128

      1.092

      1.284

      1.383

      0.156

      0.291

       

      6-8電解飽和氯化鈉制氯酸鈉的電流效率

       

      電極涂層種類

      電流效率/%

      電極涂層種類

      電流效率/%

      RuTi涂層

      83.5

      RuIr納米級涂層

      94.3

       

        從表6-7,表6-8數據可以看到,RuIr納米涂層與RuTi涂層相比,析氯電位低,析氧電位高,氧氯電位差值大。氧氯電位差值大,那么電解法生產氯酸鈉時,析氧副反應發生的程度就小,電流效率就高。

       

       


       

       

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