鈦電極

1965年，荷蘭的H.Beer博士發(fā)明了釕鈦涂層鈦電極。即以金屬鈦為基體，將釕鹽和鈦鹽的醇溶液涂覆在鈦基體表面，通過燒結使鹽類分解、氧化生成一層與鈦基體結合牢固的Ru-TiO2固溶體。釕鈦涂層電極以閥性金屬鈦為基體，其機械強度較大，克服了石墨電極在使用過程中形狀改變的不足，電極材料從此進入了鈦電極時代。通過設計不同化學配方的涂層可以獲得具有不同性能的鈦電極，經(jīng)過近半個世紀的發(fā)展，鈦電極已經(jīng)發(fā)展成為一個龐大的體系。

鈦陽極全稱叫鈦基金屬氧化物涂層陽極（MMO）。也叫DSA陽極、尺寸形狀穩(wěn)定型陽極。它以鈦為基材(絲、棒、管、板、網(wǎng))，在鈦基板上刷涂貴金屬涂層，使其具有良好的電催化活性、導電性、抗氧化性。與原始石墨陽極和鉛陽極相比，鈦電極具有以下優(yōu)點：

1、     電極尺寸較穩(wěn)定，電解的過程當中電極間距離不會變化，確保電解操作在槽電壓穩(wěn)定的情況下進行；

2、     催化活性高，工作電壓低；

3、    工作電壓低，因此電能消耗較小，直流電耗可降低10%---20%；

4、    鈦陽極的工作壽命長，隔膜法生產(chǎn)氯堿工業(yè)中金屬陽極耐氯和堿的腐蝕，陽極的壽命已達5~7年以上，而石墨陽極僅只有8個月而已；

5、    可克服石墨陽極和鉛陽極的溶解問題，避免了對電解液和陰極產(chǎn)物的污染，因而大大提高了金屬產(chǎn)品的純度；

6、    可提高電流的密度，增加電解效率；

7、    貴金屬銥和釕的氧化物具有抗氧化性，因此鈦電極的耐腐蝕性較強；

8、    可避免鉛陽極變形后的短路問題,從而可提高工作效率；

9、    鈦電極重量輕，較之石墨陽極和鉛陽極可減輕勞動強度；

10、鈦基體形狀及制作較容易，可高精度化；

11、在未受損傷的前提下，基體可以反復使用；

鈦陽極分類：

    1、釕系涂層鈦電極 （10g釕2g銥/平方米  標準）

該類電極具有低的析氯過電位和高的析氧過電位，主要用于各種析氯場合，例如氯堿工業(yè)、陰極保護、次氯酸鈉生產(chǎn)、污水處理等。該類電極涂層包括*初的釕鈦涂層（Ru-Ti）以及在此基礎上開發(fā)的Ru-Ir-Ti、Ru-Co-Ti、Ru-Co-Sn-Ti、Ru-Sn-Ti、Ru-Si-Ti、Ru-Ti-Zr、Ru-Ti-La、Ru-Ti-Ce等涂層。

 2、銥系涂層鈦電極 （10g銥/平方米   標準）

在電解工藝中，如電解提取有色金屬、電鍍行業(yè)、電化學還原制取有機物等，陽極的設計反應是析氧反應，并且電解液具有特別強 的氧化性，比如硫酸、硝酸、雙氧水等環(huán)境。因此希望開發(fā)一種耐腐蝕，析氧過電位低的陽極材料，銥系涂層鈦電極正是在此背景下發(fā)展起來的。該類電極涂層包括Ir-Ta、Ir-Ta-Co、Ir-Ta-Sn等涂層。其中Ir-Ta涂層鈦電極是*成功的析氧電極。

鉭是賤金屬，但鉭是穩(wěn)定劑，在銥涂層加入同摩爾質量的鉭后，能夠大大提高陽極在強氧化性溶液里的使用壽命。

3、鍍鉑陽極：鈦為基材。表面鍍上貴金屬鉑，鍍層厚度一般為1-5um。 （標準按涂層厚度）

鉑電極適用于小型電解應用，析氫環(huán)境中。

 三、生產(chǎn)工藝流程簡介

1、選購TA1型號鈦基材（較之TA2含鐵含氧低，純度高，電極效果更佳。），確定板質表面光潔平整，無深劃痕和殘缺。

2、對所選購鈦基體進行機械加工，折邊、車絲、焊接成形等，加工成為客戶所需要的規(guī)格尺寸，并保證公差。

3、以＞500℃的溫度對鈦基材進行退火校平處理。(以消除應力，保證平整度。)

4、退火校平處理時鈦基材表面會形成致密的氧化鈦層，以機械或人工的方式將其進行打磨，使其表面呈鈦的金屬光澤。

5、用10％濃度草酸對鈦基材進行酸洗腐蝕，在微沸狀態(tài)下進行數(shù)小時，使其表面氧化層蝕刻為氫化鈦表面，表面粗糙度5微米。

6、按客戶所應用陽極環(huán)境進行合理的貴金屬溶液的定性和定量配置。

7、檢測酸洗鈦基材合格，即表層為灰色均勻的麻面結構，然后進行人工涂履，按設定合適的溫度進行燒結，燒結出爐后自然冷卻，冷卻至常溫時進行第二次涂履，依次類推，直至12~20余次將配置溶液涂履完。

8、以上加工件燒結完成后，以隨爐試片進行壽命實驗測試，測試合格包裝發(fā)貨。

四、主要應用領域

1、氯堿工業(yè) 氯酸鹽工業(yè)的電解生產(chǎn)

以電解食鹽水溶液的方法制取氯氣、氫氣和燒堿的化學工業(yè)稱為氯堿工業(yè)，是電極發(fā)展的革命性應用，也是現(xiàn)代電化學工業(yè)中規(guī)模*大的領域，在國民經(jīng)濟中占有重要的地位。

除以上外，進而還可以制取下游產(chǎn)品氯化氫（水溶液為鹽酸）、次氯酸鈉、氯化石碏、聚氯乙烯（簡稱PVC Polyvinyl chloride polymer = PVC 分子結構）、雙氧水等。

氯堿生產(chǎn)中，以純凈的飽和食鹽水為電解溶液，以鈦電極為陽極，以鐵網(wǎng)附石棉絨為陰極，陽極室產(chǎn)生氯氣，陰極室產(chǎn)生氫氣和氫氧化鈉，提純后廣泛應用于各工業(yè)生產(chǎn)中。

鈦陽極的應用極大地推進了氯堿工業(yè)的發(fā)展，是對電化學領域劃時代的貢獻，電極析氯催化活性高，對析氯反應具有良好的電催化活性、機械穩(wěn)定性及化學穩(wěn)定性，因而在當今氯堿工業(yè)中是不可取代的電極材料，使用壽命在五年以上。

因為氯堿工業(yè)，尤其是隔膜法生產(chǎn)中的高電耗高鹽耗，所以**已經(jīng)廢止生產(chǎn)，現(xiàn)在以離子膜電解為主。

2、次氯酸鈉發(fā)生器、二氧化氯發(fā)生器電極制造。（84消毒液）

 次氯酸鈉是一種強氧化劑，屬于真正高效、廣譜、安全的強力滅菌、殺病毒藥劑，有很強的殺菌效力，可以代替漂白粉等氧化劑。

根據(jù)化學測定，ppm級濃度的次氯酸鈉在水里幾乎是完全水解成次氯酸，其效率高于99 %。次氯酸在殺菌、殺病毒過程中，不僅可作用于細胞壁、病毒外殼，而且因次氯酸分子小，不帶電荷，還可滲透入菌（病毒）體內，與菌（病毒）體蛋白、核酸、和酶等有機高分子發(fā)生氧化反應，從而殺死病原微生物。

2020年春節(jié)以來，由于新冠疫情在全國以及世界爆發(fā)，消毒和衛(wèi)生防護產(chǎn)品需求緊缺，民眾殺菌消毒意識增加，多家用消毒儀生產(chǎn)廠家誕生。因其原理簡單，生產(chǎn)方便，僅10克食鹽水+600毫安電流，即能獲得2000PPm級的84消毒液，產(chǎn)品為環(huán)狀釕銥電極，噴壺外形，暢銷海內外。

電極產(chǎn)品外觀：板狀、網(wǎng)狀、管狀等，電流密度30~60A,電壓24V。

3、PCB電子線路板廠蝕刻廢液回收

蝕刻是印刷線路板生產(chǎn)中一個重要工序，隨著蝕刻進行，廢蝕刻液中含有大量的銅離子或其他金屬離子，可通過電解的方式進行回收利用。通過此回收環(huán)節(jié)，企業(yè)不僅僅是以回收銅等金屬增加經(jīng)濟效益，更重要的是排放達標和資源回收利用，具有長遠的社會效益。

廢液包括：蝕刻液廢液、微蝕刻液廢液、堿性蝕刻廢液、酸性蝕刻廢液、低含銅廢液、廢定影液、廢邊框料、含鎳廢液、含金和鈀的廢液、廢退錫水。

此類電極有兩種模式。一種是旋流電解法提銅，甘肅金川集團應用；另外一種是板式結構提銅，初期因為深圳寶安和江蘇昆山電子線路板發(fā)展迅猛，所以應用居多，江西贛州為新興集中地。

 4、陰極保護

在海洋、船體、橋梁等鋼材使用環(huán)境中，由于鋼中雜質及微電池的腐蝕作用，加上復雜的自然環(huán)境，雖然選用耐蝕合金鋼，并增加材料厚度涂制優(yōu)良耐蝕油漆，但這些構筑物的腐蝕仍非常嚴重，極大的威脅安全生產(chǎn)，而陰極保護是對海洋中永久性鋼構筑物進行有效保護方便而重要的措施。

1）利用外加電流，使被保護金屬結構的整個表面變成陰極，叫做外加電流陰極保護。

2）在需要保護的金屬設備上連接一種電位更負的金屬或合金，叫做犧牲陽極保護。

應用于以下領域：

1）淡水及海水中，防止船舶、碼頭、平臺、閘門和冷卻設備等的腐蝕。

2）堿及鹽類溶液中，防止儲槽、蒸發(fā)罐、熬堿鍋等的腐蝕。

3）土壤及海泥中，防止管線及電纜等的腐蝕。

5、污水處理

隨著工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展和人口增長，人類排放的污水量急劇增加，致使許多水域都遭受到不同程度的污染，電化學處理污水分為直接電解和間接電解。

1）直接電解是指污染物在電極上直接被氧化或還原而從廢水中去除。直接電解可分為陰極過程和陽極過程。陽極過程指污染物在陽極表面氧化而轉化成毒性較低的物質或易生物降解物質，甚至發(fā)生有機物無機化，從而達到削減污染的目的，陰極過程是指污染物質在陰極表面還原而得以去除，主要用于鹵代烴的還原脫鹵和重金屬的回收。

2）間接電解是指利用電化學產(chǎn)生的氧化還原物質作為反應劑或催化劑，使污染物轉化成毒性更小的物質，間接電解可分為可逆過程和不可逆過程?？赡孢^程指的是氧化還原物質在電解過程中可電化學再生和循環(huán)使用;不可逆過程指利用不可逆電化學反應產(chǎn)生的物質氧化有機物。

應用于印染廢水處理、垃圾滲濾液處理、糞便污水處理、含氰廢水處理、制藥廢水處理、醫(yī)院污水處理、有機廢水處理。

為有效去除COD、BOD，保障大的電解面積，污水處理需要組裝式電極，并聯(lián)電解，以網(wǎng)狀結構居多。

6、循環(huán)水軟化

在循環(huán)水應用環(huán)境中，因水中存在有鈣鎂離子，在設備或者管道長期運行，一是會造成設備管道結垢，導致阻力增大，甚至阻塞。二是對鍋爐來說結垢導致傳熱效率下降，浪費能源。三是滋生細菌，人畜飲用會造成身體傷害。

利用陰極還原原理，一種是將特制鈦電極網(wǎng)筒放置循環(huán)水池中，隨著電解進行，可以將水中鈣鎂離子吸附在陰極網(wǎng)上，有效去除水中金屬離子，達到軟化水的效果。另一種是將循環(huán)水通過除垢箱，吸附鈣鎂離子后排出。

7、鍍金、鋼板鍍鋅 鍍錫

鈦電極具有優(yōu)良的導電性和耐蝕性，使用壽命比鉛陽極高得多，可穩(wěn)定工作4000小時以上，成本低，將是國內外電鍍鋅、錫生產(chǎn)發(fā)展的必然趨勢。

鈦電極目前在日本、美國、德國、國內使用，不僅大大節(jié)省電鍍能耗，而且由于可以增大電鍍電流密度，為生產(chǎn)厚鍍鋅、錫鋼板創(chuàng)造了條件。

8、有色金屬提取

電解冶金在濕法冶金工業(yè)中占有很大的比重，采用電解冶金生產(chǎn)的有色金屬包括Zn、Cd、Cu、Mn、Co、Ni、Cr等。

電解冶金的優(yōu)點是具有很高的選擇性，可獲得高純金屬，能回收有用的金屬，因此可處理低品位的礦物及組分復雜的多金屬礦，有利于資源的綜合利用。另外，對環(huán)境的污染較小，生產(chǎn)較易連續(xù)化和自動化。

近些年來電解提取金屬領域已廣泛使用涂層鈦電極，已成為第二個大規(guī)模使用鈦電極的工業(yè)領域。

9、電解銅箔

隨著科技發(fā)展，自動化程度日益提高，推動了電子工業(yè)迅速發(fā)展。大型集成電路的應用使得電子及儀表工業(yè)對銅箔的需求量增加，對銅箔的質量要求也越來越高。

根據(jù)厚度，可分為105µm、70µm、35µm、18µm、12µm、9µm以及5µm等幾種，其中12µm以下銅箔一般稱之為超薄銅箔。

電解銅箔采用部分浸在硫酸銅溶液中不斷旋轉的金屬輥筒作為陰極，連續(xù)電解產(chǎn)生箔材。國際上銅箔生產(chǎn)主要由日本控制，國內生產(chǎn)企業(yè)約十五家，產(chǎn)能在35000噸左右。

10、電解功能水 電解功能水槽

功能水定義為通過人為處理，獲得各種有用功能的水，電解水作為一種具有滅菌效果好，實用性強且無二次污染的殺菌處理技術受到歡迎。通過鈦電極電解飲用水或微量淡鹽水產(chǎn)生功能水，廣泛應用于電解水機中。

1）利用電解產(chǎn)生次氯酸根、新生態(tài)氧、羥基自由基等具有強氧化性物質對微生物殺滅。

2）利用電解電極直接作用于微生物，使其死亡。

3）堿性離子水可直接治療多種疾病，有效改善人體新陳代謝功能，消除有害的酸性代謝產(chǎn)物自由基，增強體質起預防和提高抗病能力的作用。

4）酸性離子水具有抑制細菌生長的作用，效果與美容的收斂水相同，并應用強氧化性進行殺菌消毒處理;堿性離子水應用于調節(jié)人體生理機能。

我公司YC-90型離子水電解槽結構合理、耗能低、適用水質范圍廣、性能可靠、壽命長、易清洗等特點，槽體采用ABS塑料，熱穩(wěn)定性好；電極采用鈦基燒結鉑族金屬合金，導電率高、無毒性、抗氧化性好、倒極性能好、使用壽命長，符合**飲用水安全標準。

      安裝尺寸:185 X 44 X 70mm / 型號:YC-90 /出水量:90～120 l/h /極板材料:TA1 / 殼體材料:ABS塑料/過電流密度：5000A /電壓 ≤24V /ORP值:小于-250毫伏 /使用壽命:5-10年（因水質而定）/PH值 堿性7.5—10 酸性6.5—3.5 /槽結構:五極四槽/ 重金屬及有毒物析出:無 。

使用說明：本電極可導極使用，即直流電源接線任一接線柱為正極，另一端則為負極。使用三通連接一側為進水口，另一端為酸性水和堿性水出口。各地水質差異，水的電阻率不一，因此通水后逐漸調高電壓（24伏~30伏之間）或電流，直到出水口為合適酸堿性水即可。如對PH值有進一步要求，則加入0.3%的食鹽水繼續(xù)測定。

五、企業(yè)優(yōu)勢

1、公司自有鈦基材和原裝貴金屬三氯化釕和氯銥酸，從源頭保障了原料品質的可靠性。

2、公司位于鈦資源基地寶雞，自有數(shù)控車床等機加工設備，有效保障生產(chǎn)工期和精度控制。

3、公司不斷改進燒結裝置，完善操作環(huán)境，保障了生產(chǎn)的穩(wěn)定性。

4、公司積累多年陽極生產(chǎn)經(jīng)驗，并擁有一批熟練的操作技術工人，并在此基礎上不斷優(yōu)化工藝過程，使產(chǎn)品在市場更具有競爭性。

六、電極使用注意事項

1、鈦電極經(jīng)氧化燒結完成后為二氧化釕和二氧化銥或者二氧化銥和五氧化二鉭的黑色表面，黑色一面對應陰極使用；不涂層表面呈藍色或灰色的二氧化鈦表面，此面不具有電極性能。

2、鈦電極基體一旦酸洗完成，以后所有的生產(chǎn)加工工序及使用中，必須嚴格小心進行，挪運和安裝及拆卸時戴干凈手套卡住陽極兩端或邊緣處，*好接觸在不涂層的部分，涂層表面嚴禁任何異物劃傷。

注：鈦基體本身不導電，其外層涂履貴金屬氧化物涂層才具有電催化活性、導電性、抗氧化性，但其厚度只有10微米左右，如遭到劃傷或破壞，則在電解過程中，電極不但會從損傷處腐蝕，進而影響整個電極的使用質量和效果，而且鈦陽極會因為瞬間強電流的加載而大大降低使用壽命。

3、電解液保持穩(wěn)定性，尤其不能含有氰離子和氟離子，這些雜質會嚴重腐蝕鈦基體；

4、電解液進入電解槽前加過濾裝置，不能含有直徑大于0.1mm的金屬粒子，以防止聚集過多而導致陰陽極短路。

5、電解回收銅、鎳、金、銀、鈷等金屬時，陰極附著物不得過厚，鈦電極初始使用時，導電活性*佳，提銅效率高，因此剛開始時尤其要重視剝銅時機，以防止極間距過小或者金屬刺生成導致陰陽極短路擊穿。

6、陰陽極間距可根據(jù)實際生產(chǎn)設定，一般在3-25mm?？傮w來講，極距大會增加電壓降，但不宜過小，否則陰極表面產(chǎn)生的陰極垢容易造成極板短路，從而造成陽極陰極表面蜂窩狀電腐蝕；

7、避免倒極使用。貴金屬氧化物涂層一旦作為陰極使用，表面產(chǎn)生還原反應，易轉變成金屬單質，就無法與鈦基有效的結合，造成涂層脫落；純鈦材如當作陽極使用，表面激烈的氧化反應會使得鈦材料特別容易被融解。

8、停機時不宜長時間以斷電模式浸泡在溶液中，*好加載一個5A左右的小電流來保護極板。

9、停機或其他檢修狀況時，加稀酸或用清水清洗電極表面，但不得用尼龍或機械物質等沖刷。

10、電解液工作時溫度不宜過高，理想溫度25-40℃，有條件可加換熱裝置以保持電極*佳使用環(huán)境。

11、正常工作電流密度2000A/m²以內，電流過大造成反應太激烈，縮短陽極壽命；

12、開機時，給電解槽加載電流時循序漸進，不要一次性升到位，停機時亦然。

13、在生產(chǎn)使用當中保持陽極潔凈，不能沾染油污或其他附著物，以免影響電解效果和電極壽命。

14、在同一電解環(huán)境下，不同的鈦陽極具有不同的電導率。貴金屬的添加量越多，則陽極的導電性、催化活性、抗氧化性能都會大大提高，所以在工業(yè)操作中，尤其是陽極初次使用階段，要求操作工人密切觀察，掌握規(guī)律，不使發(fā)生陰極附著物過多或過快生長而造成極板擊穿的狀況發(fā)生。

15、陽極有生命，保障生產(chǎn)穩(wěn)定性更有益于延長使用周期。