电催化氧化钛电极技术在废水处理中的应用

随着环境科学技术的发展,更为高效、经济的污染物处理技术逐步得到重视和利用,电化学技术处理环境污染物就是新近发展起来的环境污染控制技术之一,电化学技术具有运行成本低、效率高,不产生2次污染,设备简单,兼具气浮、絮凝、杀菌,尤其对难生物降解有毒污染物的去除非常有效,是目前国内外研究较为活跃的领域。

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、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。

6、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。

7、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。

8、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。

9、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：酸性蚀刻废液、碱性蚀刻废液、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。

四、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工序中，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，最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20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，导电活性最佳，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，最好加载一个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最佳使用环境。

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间击穿的状况发生。

15、阳极有生命，保障生产稳定性更有益于延长使用周期。

钛电极的涂层厚度可有效增强导电率、抗氧化性以及阳极的催化活性。