Titanyum matris anotların performans özellikleri ve uygulamaları
Titanyum ve alaşımları mükemmel korozyon direncine, iyi elektrokimyasal özelliklere, yüksek mekanik mukavemete, uzun hizmet ömrüne ve diğer avantajlara sahiptir. Titanyumu substrat olarak kullanan titanyum anotlar elektroliz endüstrisinde yaygın olarak kullanılır. Çeşitli endüstrilerde titanyum bazlı anotların uygulamalarına bir göz atalım.
1. Klor-alkali endüstrisi
Klor-alkali endüstrisinde, iyon membran elektrolizöründe elektroliz reaksiyonu devam ettikçe, anot haznesinin değişken ve karmaşık ortamı nedeniyle, elektrolizör toksik ve zararlı maddeler Cl2, CI, CIO üretmeye devam edecektir. Sıcaklık (85C) arttıkça, bu maddelerin varlığı titanyum anot plakasının korozyonunu daha da kötüleştirecektir. Anot haznesindeki gaz-sıvı dolaşımı ayrıca elektrodu ve titanyum plakayı ciddi şekilde aşındıracaktır. İyon membranı kırıldığında, katot çözeltisi (asidik, alkali) anot haznesine akacak, titanyum plakada ciddi korozyona neden olacak ve ardından elektrolizörün sızmasına ve delinmesine neden olacaktır. İyon tankı korozyonunun morfolojisine göre, esas olarak iletken kaplamalarda, gaz-sıvı ayırıcılarda, titanyum plakalarda ve diğer yerlerde meydana geldiği görülebilir. Bu nedenle, yüksek korozyon direncine sahip bir iyon membran elektrolizörünün nasıl geliştirileceği en önemli öncelik haline gelmiştir.
İyon tankının anot odası çoğunlukla titanyum plakalar kullanır çünkü metal malzemelerdeki titanyum metalinin fiyatı nikel metalinden çok daha düşüktür. Maliyetleri düşürürken aynı faydaları sağlar. Güvenli ve güvenilir üretim ve yeşil çevre korumasını sağlamak, endüstriyel üretimde kalite ve niceliği sağlamanın anahtarıdır. Titanyum metal ve alaşımları mükemmel korozyon direncine, güçlü pasivasyon yeteneğine sahiptir, kararlı bir pasivasyon filmi oluşturması kolaydır, elektron transferini engeller ve ekipmanın hizmet ömrünü uzatma, sızıntıyı önleme, üretim verimliliğini artırma, enerji tasarrufu ve çevre koruma konusunda garantiler sağlar.
2. Kanalizasyon arıtma
Atık su arıtımının incelenmesiyle, biyolojik proseslerin atık suyu arıtmasının zor olduğu bulundu. Başlıca sorunlar uzun arıtma süresi döngüsü, düşük renk giderme oranı ve zor bozunmadır. Elektrokimyasal yöntem yaygın ilgi görmüştür. Aşağıdaki avantajlara sahiptir:
1) Fonksiyonel çeşitlilik, yani sıvılar ve atıklar, organik bileşiklerin doğrudan veya dolaylı oksidasyonu, metal indirgemesi ve elektrokaplama yoluyla arıtılabilir.
2) Arıtma işlemi basittir, akım ve voltaj kontrol parametrelerinin girilmesiyle kolayca tamamlanabilir.
3) Yüksek uygulanabilirlik, reaktif eklenmesine gerek yoktur ve sadece iyon değişimi ile tamamlanabilir.
Titanyum bazlı, yüksek anodik korozyon kararlılığına ve mükemmel fiziksel ve kimyasal özelliklere sahiptir. Kanalizasyon arıtımında, titanyum metali temel olarak matris olarak kullanılır, yani boyut kararlılığı titanyum anot, toplam fenolik bileşiklerin, TOC'nin, absorbansın ve toksisitenin azaltılmasını destekleyebilir. Aynı zamanda, büyük özgül yüzey alanı, güçlü katalitik yetenek, düşük kayıp ve korozyon koşulları altında güçlü kararlılık avantajlarına sahiptir. Kanalizasyon arıtımı alanında yaygın olarak kullanılmıştır.
3. Metalurji endüstrisi
Geleneksel kurşun alaşımlı elektrotlar yüksek aşırı potansiyellere sahiptir. Oksit kaplamalı malzemeler (OCA'lar) akü voltajını azaltabilir ve kurşun alaşımlı katotların saflığını artırabilir, bu nedenle metalurji endüstrisinde elektrot olarak yaygın olarak kullanılırlar. Ancak, elektroliz işlemi sırasında korozyon nedeniyle ürün kolayca kurşunla kirlenir ve yüksek klorürlerin varlığı kurşun anotların kullanımını kısıtlayacaktır. Ülkemde enerji tasarrufu, çevre koruma ve karbon nötrlüğü direktiflerinin yayınlanmasıyla, platin, altın, paladyum ve kurşun alaşımlı grafit elektrotlar gibi değerli metaller elektrot malzemesi olarak kademeli olarak ortadan kaldırılıyor.
Araştırmalar Ti, Si-C, Al ve Pb'nin hepsinin anot olarak kullanılabileceğini göstermiştir. "21. yüzyılın alüminyumu" olarak adlandırılan Ti, düşük yoğunluk, korozyon direnci ve yüksek biyouyumluluk gibi mükemmel kapsamlı özelliklere sahiptir. En yaygın kullanılan anot (OCA, DSA) substratıdır. Titanyum bazlı anotlar düşük maliyet, yüksek mukavemet, düşük enerji tüketimi, kararlı ve verimli elektrolitik elektrot reaksiyonu avantajlarına sahiptir ve gerçek üretimde giderek daha fazla kullanılmaktadır.
4. Elektrokaplama endüstrisi
Titanyum anotların boyutsal olarak kararlı anotlar (DSA) olarak adlandırılmasının nedeni, kurşun anotlardan ve grafit elektrotlardan daha iyi korozyon direncine sahip olmaları ve elektroliz işlemi sırasında boyutlarını ve şekillerini değiştirmek için elektrolitik çözeltilerle reaksiyona girmelerinin kolay olmamasıdır. Bu anot, metal çinko, kobalt, nikel, bakırın elektrokaplama çıkarımı, bakır folyo üretmek için asitli bakır kaplama, baskılı devre kartları (PCB'ler), dengeli anotlar, kromun üç değerlikli elektrokaplaması vb. gibi farklı elektrokaplama endüstriyel uygulamalarının ihtiyaçlarını karşılayabilir.
Elektrokaplama endüstrisinde, titanyum anotlar genellikle iki parçadan oluşur: titanyum metal alt tabaka ve aktif oksidasyon kaplaması. Genel olarak konuşursak, temel metalin titanyum (Ti), tantal (Ta), zirkonyum (Zr), niyobyum (Nb) vb. gibi tek bir akım taşıma kapasitesine sahip olması gerekir. Son üçü pahalıdır, işlenmesi karmaşıktır ve kullanım değeri yoktur. Bu nedenle, Ti basit üretim süreci, iyi korozyon direnci, yüksek mekanik mukavemeti ve düşük aşırı potansiyeli ile öne çıkarak en yaygın kullanılan elektrot metal matrisi haline gelir. Titanyum anot ayrıca mevcut ulusal politikaların gereksinimlerini karşılayan kaynak tasarrufu sağlayan ve çevre dostu bir malzemedir.
Özetle, titanyum anot yukarıdaki endüstrilerde yaygın olarak kullanılmaktadır ve gerçek üretim ve uygulama mevcut endüstride lider konumdadır. Titanyum anot mükemmel korozyon direncine, iyi elektrokimyasal aktiviteye, yüksek verimliliğe sahiptir, çeşitli karmaşık ve değişen çalışma ortamlarına uyum sağlayabilir, düşük fiyat, kaynak tasarrufu, 5-10 yıla kadar hizmet ömrü ve çevreye kirlilik oluşturmaz.
