钛电极

1965年，荷兰的H.Beer博士发明了钌钛涂层钛电极。即以金属钛为基体，将钌盐和钛盐的醇溶液涂覆在钛基体表面，通过烧结使盐类分解、氧化生成一层与钛基体结合牢固的Ru-TiO2固溶体。钌钛涂层电极以阀性金属钛为基体，其机械强度较大，克服了石墨电极在使用过程中形状改变的不足，电极材料从此进入了钛电极时代。通过设计不同化学配方的涂层可以获得具有不同性能的钛电极，经过近半个世纪的发展，钛电极已经发展成为一个庞大的体系。

钛阳极全称叫钛基金属氧化物涂层阳极（MMO）。也叫DSA阳极、尺寸形状稳定型阳极。它以钛为基材(丝、棒、管、板、网)，在钛基板上刷涂贵金属涂层，使其具有良好的电催化活性、导电性、抗氧化性。与原始石墨阳极和铅阳极相比，钛电极具有以下优点：

1、     电极尺寸较稳定，电解的过程当中电极间距离不会变化，确保电解操作在槽电压稳定的情况下进行；

2、     催化活性高，工作电压低；

3、    工作电压低，因此电能消耗较小，直流电耗可降低10%---20%；

4、    钛阳极的工作寿命长，隔膜法生产氯碱工业中金属阳极耐氯和碱的腐蚀，阳极的寿命已达5~7年以上，而石墨阳极仅只有8个月而已；

5、    可克服石墨阳极和铅阳极的溶解问题，避免了对电解液和阴极产物的污染，因而大大提高了金属产品的纯度；

6、    可提高电流的密度，增加电解效率；

7、    贵金属铱和钌的氧化物具有抗氧化性，因此钛电极的耐腐蚀性较强；

8、    可避免铅阳极变形后的短路问题,从而可提高工作效率；

9、    钛电极重量轻，较之石墨阳极和铅阳极可减轻劳动强度；

10、钛基体形状及制作较容易，可高精度化；

11、在未受损伤的前提下，基体可以反复使用；

钛阳极分类：

    1、钌系涂层钛电极 （10g钌2g铱/平方米  标准）

该类电极具有低的析氯过电位和高的析氧过电位，主要用于各种析氯场合，例如氯碱工业、阴极保护、次氯酸钠生产、污水处理等。该类电极涂层包括*初的钌钛涂层（Ru-Ti）以及在此基础上开发的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等涂层。

 2、铱系涂层钛电极 （10g铱/平方米   标准）

在电解工艺中，如电解提取有色金属、电镀行业、电化学还原制取有机物等，阳极的设计反应是析氧反应，并且电解液具有特别强 的氧化性，比如硫酸、硝酸、双氧水等环境。因此希望开发一种耐腐蚀，析氧过电位低的阳极材料，铱系涂层钛电极正是在此背景下发展起来的。该类电极涂层包括Ir-Ta、Ir-Ta-Co、Ir-Ta-Sn等涂层。其中Ir-Ta涂层钛电极是*成功的析氧电极。

钽是贱金属，但钽是稳定剂，在铱涂层加入同摩尔质量的钽后，能够大大提高阳极在强氧化性溶液里的使用寿命。

3、镀铂阳极：钛为基材。表面镀上贵金属铂，镀层厚度一般为1-5um。 （标准按涂层厚度）

铂电极适用于小型电解应用，析氢环境中。

 三、生产工艺流程简介

1、选购TA1型号钛基材（较之TA2含铁含氧低，纯度高，电极效果更佳。），确定板质表面光洁平整，无深划痕和残缺。

2、对所选购钛基体进行机械加工，折边、车丝、焊接成形等，加工成为客户所需要的规格尺寸，并保证公差。

3、以＞500℃的温度对钛基材进行退火校平处理。(以消除应力，保证平整度。)

4、退火校平处理时钛基材表面会形成致密的氧化钛层，以机械或人工的方式将其进行打磨，使其表面呈钛的金属光泽。

5、用10％浓度草酸对钛基材进行酸洗腐蚀，在微沸状态下进行数小时，使其表面氧化层蚀刻为氢化钛表面，表面粗糙度5微米。

6、按客户所应用阳极环境进行合理的贵金属溶液的定性和定量配置。

7、检测酸洗钛基材合格，即表层为灰色均匀的麻面结构，然后进行人工涂履，按设定合适的温度进行烧结，烧结出炉后自然冷却，冷却至常温时进行第二次涂履，依次类推，直至12~20余次将配置溶液涂履完。

8、以上加工件烧结完成后，以随炉试片进行寿命实验测试，测试合格包装发货。

四、主要应用领域

1、氯碱工业 氯酸盐工业的电解生产

以电解食盐水溶液的方法制取氯气、氢气和烧碱的化学工业称为氯碱工业，是电极发展的革命性应用，也是现代电化学工业中规模*大的领域，在国民经济中占有重要的地位。

除以上外，进而还可以制取下游产品氯化氢（水溶液为盐酸）、次氯酸钠、氯化石碏、聚氯乙烯（简称PVC Polyvinyl chloride polymer = PVC 分子结构）、双氧水等。

氯碱生产中，以纯净的饱和食盐水为电解溶液，以钛电极为阳极，以铁网附石棉绒为阴极，阳极室产生氯气，阴极室产生氢气和氢氧化钠，提纯后广泛应用于各工业生产中。

钛阳极的应用极大地推进了氯碱工业的发展，是对电化学领域划时代的贡献，电极析氯催化活性高，对析氯反应具有良好的电催化活性、机械稳定性及化学稳定性，因而在当今氯碱工业中是不可取代的电极材料，使用寿命在五年以上。

因为氯碱工业，尤其是隔膜法生产中的高电耗高盐耗，所以**已经废止生产，现在以离子膜电解为主。

2、次氯酸钠发生器、二氧化氯发生器电极制造。（84消毒液）

 次氯酸钠是一种强氧化剂，属于真正高效、广谱、安全的強力灭菌、杀病毒药剂，有很强的杀菌效力，可以代替漂白粉等氧化剂。

根据化学测定，ppm级浓度的次氯酸钠在水里几乎是完全水解成次氯酸，其效率高于99 %。次氯酸在杀菌、杀病毒过程中，不仅可作用于细胞壁、病毒外壳，而且因次氯酸分子小，不带电荷，还可渗透入菌（病毒）体内，与菌（病毒）体蛋白、核酸、和酶等有机高分子发生氧化反应，从而杀死病原微生物。

2020年春节以来，由于新冠疫情在全国以及世界爆发，消毒和卫生防护产品需求紧缺，民众杀菌消毒意识增加，多家用消毒仪生产厂家诞生。因其原理简单，生产方便，仅10克食盐水+600毫安电流，即能获得2000PPm级的84消毒液，产品为环状钌铱电极，喷壶外形，畅销海内外。

电极产品外观：板状、网状、管状等，电流密度30~60A,电压24V。

3、PCB电子线路板厂蚀刻废液回收

蚀刻是印刷线路板生产中一个重要工序，随着蚀刻进行，废蚀刻液中含有大量的铜离子或其他金属离子，可通过电解的方式进行回收利用。通过此回收环节，企业不仅仅是以回收铜等金属增加经济效益，更重要的是排放达标和资源回收利用，具有长远的社会效益。

废液包括：蚀刻液废液、微蚀刻液废液、碱性蚀刻废液、酸性蚀刻废液、低含铜废液、废定影液、废边框料、含镍废液、含金和钯的废液、废退锡水。

此类电极有两种模式。一种是旋流电解法提铜，甘肃金川集团应用；另外一种是板式结构提铜，初期因为深圳宝安和江苏昆山电子线路板发展迅猛，所以应用居多，江西赣州为新兴集中地。

 4、阴极保护

在海洋、船体、桥梁等钢材使用环境中，由于钢中杂质及微电池的腐蚀作用，加上复杂的自然环境，虽然选用耐蚀合金钢，并增加材料厚度涂制优良耐蚀油漆，但这些构筑物的腐蚀仍非常严重，极大的威胁安全生产，而阴极保护是对海洋中永久性钢构筑物进行有效保护方便而重要的措施。

1）利用外加电流，使被保护金属结构的整个表面变成阴极，叫做外加电流阴极保护。

2）在需要保护的金属设备上连接一种电位更负的金属或合金，叫做牺牲阳极保护。

应用于以下领域：

1）淡水及海水中，防止船舶、码头、平台、闸门和冷却设备等的腐蚀。

2）碱及盐类溶液中，防止储槽、蒸发罐、熬碱锅等的腐蚀。

3）土壤及海泥中，防止管线及电缆等的腐蚀。

5、污水处理

随着工农业的迅速发展和人口增长，人类排放的污水量急剧增加，致使许多水域都遭受到不同程度的污染，电化学处理污水分为直接电解和间接电解。

1）直接电解是指污染物在电极上直接被氧化或还原而从废水中去除。直接电解可分为阴极过程和阳极过程。阳极过程指污染物在阳极表面氧化而转化成毒性较低的物质或易生物降解物质，甚至发生有机物无机化，从而达到削减污染的目的，阴极过程是指污染物质在阴极表面还原而得以去除，主要用于卤代烃的还原脱卤和重金属的回收。

2）间接电解是指利用电化学产生的氧化还原物质作为反应剂或催化剂，使污染物转化成毒性更小的物质，间接电解可分为可逆过程和不可逆过程。可逆过程指的是氧化还原物质在电解过程中可电化学再生和循环使用;不可逆过程指利用不可逆电化学反应产生的物质氧化有机物。

应用于印染废水处理、垃圾渗滤液处理、粪便污水处理、含氰废水处理、制药废水处理、医院污水处理、有机废水处理。

为有效去除COD、BOD，保障大的电解面积，污水处理需要组装式电极，并联电解，以网状结构居多。

6、循环水软化

在循环水应用环境中，因水中存在有钙镁离子，在设备或者管道长期运行，一是会造成设备管道结垢，导致阻力增大，甚至阻塞。二是对锅炉来说结垢导致传热效率下降，浪费能源。三是滋生细菌，人畜饮用会造成身体伤害。

利用阴极还原原理，一种是将特制钛电极网筒放置循环水池中，随着电解进行，可以将水中钙镁离子吸附在阴极网上，有效去除水中金属离子，达到软化水的效果。另一种是将循环水通过除垢箱，吸附钙镁离子后排出。

7、镀金、钢板镀锌 镀锡

钛电极具有优良的导电性和耐蚀性，使用寿命比铅阳极高得多，可稳定工作4000小时以上，成本低，将是国内外电镀锌、锡生产发展的必然趋势。

钛电极目前在日本、美国、德国、国内使用，不仅大大节省电镀能耗，而且由于可以增大电镀电流密度，为生产厚镀锌、锡钢板创造了条件。

8、有色金属提取

电解冶金在湿法冶金工业中占有很大的比重，采用电解冶金生产的有色金属包括Zn、Cd、Cu、Mn、Co、Ni、Cr等。

电解冶金的优点是具有很高的选择性，可获得高纯金属，能回收有用的金属，因此可处理低品位的矿物及组分复杂的多金属矿，有利于资源的综合利用。另外，对环境的污染较小，生产较易连续化和自动化。

近些年来电解提取金属领域已广泛使用涂层钛电极，已成为第二个大规模使用钛电极的工业领域。

9、电解铜箔

随着科技发展，自动化程度日益提高，推动了电子工业迅速发展。大型集成电路的应用使得电子及仪表工业对铜箔的需求量增加，对铜箔的质量要求也越来越高。

根据厚度，可分为105µm、70µm、35µm、18µm、12µm、9µm以及5µm等几种，其中12µm以下铜箔一般称之为超薄铜箔。

电解铜箔采用部分浸在硫酸铜溶液中不断旋转的金属辊筒作为阴极，连续电解产生箔材。国际上铜箔生产主要由日本控制，国内生产企业约十五家，产能在35000吨左右。

10、电解功能水 电解功能水槽

功能水定义为通过人为处理，获得各种有用功能的水，电解水作为一种具有灭菌效果好，实用性强且无二次污染的杀菌处理技术受到欢迎。通过钛电极电解饮用水或微量淡盐水产生功能水，广泛应用于电解水机中。

1）利用电解产生次氯酸根、新生态氧、羟基自由基等具有强氧化性物质对微生物杀灭。

2）利用电解电极直接作用于微生物，使其死亡。

3）碱性离子水可直接治疗多种疾病，有效改善人体新陈代谢功能，消除有害的酸性代谢产物自由基，增强体质起预防和提高抗病能力的作用。

4）酸性离子水具有抑制细菌生长的作用，效果与美容的收敛水相同，并应用强氧化性进行杀菌消毒处理;碱性离子水应用于调节人体生理机能。

我公司YC-90型离子水电解槽结构合理、耗能低、适用水质范围广、性能可靠、寿命长、易清洗等特点，槽体采用ABS塑料，热稳定性好；电极采用钛基烧结铂族金属合金，导电率高、无毒性、抗氧化性好、倒极性能好、使用寿命长，符合**饮用水安全标准。

      安装尺寸:185 X 44 X 70mm / 型号:YC-90 /出水量:90～120 l/h /极板材料:TA1 / 壳体材料:ABS塑料/过电流密度：5000A /电压 ≤24V /ORP值:小于-250毫伏 /使用寿命:5-10年（因水质而定）/PH值 碱性7.5—10 酸性6.5—3.5 /槽结构:五极四槽/ 重金属及有毒物析出:无 。

使用说明：本电极可导极使用，即直流电源接线任一接线柱为正极，另一端则为负极。使用三通连接一侧为进水口，另一端为酸性水和碱性水出口。各地水质差异，水的电阻率不一，因此通水后逐渐调高电压（24伏~30伏之间）或电流，直到出水口为合适酸碱性水即可。如对PH值有进一步要求，则加入0.3%的食盐水继续测定。

五、企业优势

1、公司自有钛基材和原装贵金属三氯化钌和氯铱酸，从源头保障了原料品质的可靠性。

2、公司位于钛资源基地宝鸡，自有数控车床等机加工设备，有效保障生产工期和精度控制。

3、公司不断改进烧结装置，完善操作环境，保障了生产的稳定性。

4、公司积累多年阳极生产经验，并拥有一批熟练的操作技术工人，并在此基础上不断优化工艺过程，使产品在市场更具有竞争性。

六、电极使用注意事项

1、钛电极经氧化烧结完成后为二氧化钌和二氧化铱或者二氧化铱和五氧化二钽的黑色表面，黑色一面对应阴极使用；不涂层表面呈蓝色或灰色的二氧化钛表面，此面不具有电极性能。

2、钛电极基体一旦酸洗完成，以后所有的生产加工工序及使用中，必须严格小心进行，挪运和安装及拆卸时戴干净手套卡住阳极两端或边缘处，*好接触在不涂层的部分，涂层表面严禁任何异物划伤。

注：钛基体本身不导电，其外层涂履贵金属氧化物涂层才具有电催化活性、导电性、抗氧化性，但其厚度只有10微米左右，如遭到划伤或破坏，则在电解过程中，电极不但会从损伤处腐蚀，进而影响整个电极的使用质量和效果，而且钛阳极会因为瞬间强电流的加载而大大降低使用寿命。

3、电解液保持稳定性，尤其不能含有氰离子和氟离子，这些杂质会严重腐蚀钛基体；

4、电解液进入电解槽前加过滤装置，不能含有直径大于0.1mm的金属粒子，以防止聚集过多而导致阴阳极短路。

5、电解回收铜、镍、金、银、钴等金属时，阴极附着物不得过厚，钛电极初始使用时，导电活性*佳，提铜效率高，因此刚开始时尤其要重视剥铜时机，以防止极间距过小或者金属刺生成导致阴阳极短路击穿。

6、阴阳极间距可根据实际生产设定，一般在3-25mm。总体来讲，极距大会增加电压降，但不宜过小，否则阴极表面产生的阴极垢容易造成极板短路，从而造成阳极阴极表面蜂窝状电腐蚀；

7、避免倒极使用。贵金属氧化物涂层一旦作为阴极使用，表面产生还原反应，易转变成金属单质，就无法与钛基有效的结合，造成涂层脱落；纯钛材如当作阳极使用，表面激烈的氧化反应会使得钛材料特别容易被融解。

8、停机时不宜长时间以断电模式浸泡在溶液中，*好加载一个5A左右的小电流来保护极板。

9、停机或其他检修状况时，加稀酸或用清水清洗电极表面，但不得用尼龙或机械物质等冲刷。

10、电解液工作时温度不宜过高，理想温度25-40℃，有条件可加换热装置以保持电极*佳使用环境。

11、正常工作电流密度2000A/m²以内，电流过大造成反应太激烈，缩短阳极寿命；

12、开机时，给电解槽加载电流时循序渐进，不要一次性升到位，停机时亦然。

13、在生产使用当中保持阳极洁净，不能沾染油污或其他附着物，以免影响电解效果和电极寿命。

14、在同一电解环境下，不同的钛阳极具有不同的电导率。贵金属的添加量越多，则阳极的导电性、催化活性、抗氧化性能都会大大提高，所以在工业操作中，尤其是阳极初次使用阶段，要求操作工人密切观察，掌握规律，不使发生阴极附着物过多或过快生长而造成极板击穿的状况发生。

15、阳极有生命，保障生产稳定性更有益于延长使用周期。