199574. lajstromszámú szabadalom • Eljárás alkálikloridos vizes oldatok elektrolíziséhez használható elektród előállítására
HU 199574 B A találmány tárgya eljárás alkálikloridos vizes oldatok elektrolíziséhez használható elektród előállítására. A találmány szerinti elektród anódként alkalmazható alkálifémek kloridtartalmú oldatainak elektrolízisénél, ahol a higanykatódos elektrolizáló berendezés szűrődiafragmával, illetőleg ioncserélodiafragmával van ellátva. A találmány szerinti elektród, mint anód alkalmazható olyan elektrolitikus folyamatoknál is, melyekben klorátokat, hipokloriteket állítanak elő elektrokémiai szennyvíztisztítókban, vagy pedig galvanotechnikai folyamatokban. A hetvenes évek előtt az elektrokémiai folyamatokban anódként általában grafit-elektródokat alkalmaztak. A grafit-anódok egy sor előnyös tulajdonsággal rendelkeznek, mégpedig jól hozzáférhető az elektród anyaga és az anód rövidzárral szemben érzéketlen. Hátrány azonban, hogy a grafitanódok katalitikusán kevésbé aktívak, így az elektrolizáló berendezésben nagy feszültséget kell alkalmazni, ezen túlmenően pedig az anódok igen erősen kopnak, így a felhasználók kényszerítve vannak arra, hogy az anódbetéteket gyakran cseréljék, ehhez azonban a berendezéseket szét is kell szerelni. A fent említetteken túlmenően hátrány még, hogy a grafit anódok méretei és ennek megfelelően tömegük is nagy, ami a mindenkori elektrolizáló berendezés méreteit nagymértékben megnöveli, mitöbb az elektrolizáló részlegnek is nagy helyiségre van szüksége. Üjabban az elektrokémiai gyártófolyamatokban alkalmaznak fémoxid-anódokat, amely fémoxid-anódok áramvezető alapot és erre felvitt fémoxid aktív réteget tartalmaznak. Az áramvezető alap az anódpolarizációval szemben passziválható fémből, például titánból, tantálból, cirkóniumból, nióbiumból vagy ezek ötvözeteiből készül. Az áramvezető alapnak az alakja különböző lehet, kiképezhető például perforációval ellátott lemezként, vagy perforáció nélküli lemezként, kiképezhető továbbá rúdként, hálóként, rácsként vagy önálló fémtestként. Ismeretes az is, hogy azokra az elektródokra, amelyek az áramvezető alappal vannak ellátva, amely például titán tartalmú, további aktív bevonat van titán-, iridium- és ruténiumdioxid keverékéből felvive. Ennek a bevonatnak a titándioxid tartalma rendkívül nagy, megközelíti a 75 mól%-ot. Az ismert elektródoknál ennek a bevonatnak az összetétele például a következő lehet (az adatok mól%-ban vannak megadva): IrOj — 3,91; Ru02 - 7,43 és Ti02 — 88,66 (A fenti összetétel az US 3 948 751 sz. szabadalmi leírás B és D próbadarabjaira vonatkozik, és annak a 2. táblázatában találhatók). 1 Az US-PS 3 984 751 sz. szabadalmi leírás 2. táblázatában ismertetett C próbadarab összetétele a következő: Ir02 — 7,25; Ru02 — 13,8 és Ti02 — 78,95. Ahogyan látható az ismert elektródokban a bevonatok egyes alkotóelemeinek az aránya a következő: (az adatok ismét mól%-ban értendők): Ti02:(lr02+Ru02) =3,8:1 — 7,8:1 és IrO2:RuO2=0,5:l Az említett US-PS 3 984 751 sz. szabadalmi leírás 1976-ban lett közzétéve. Az előzőekben ismertetett elektród üzemeltetése során azonban az tapasztalható, hogy az elektrolíziskor az anódpotenciál meg. lehetősen instabil, továbbá kicsi az áramsűrűség és az elektródnak nem kielégítő az ellenállóképessége sem. Ha az előbb említett szabadalmi leírás B, C és D próbadarabjait telített NaCl-oldatban vizsgáljuk 1 A/cm2 áramsürűségnél és 65°C-os hőmérsékleten, akkor azt tapasztaljuk, hogy a B próbadarab anódpotenciálja 1,53—1,62 V tartományban változik 2000 órás (kb. 83 nap) üzem alatt, a C próbadarab anódpotenciálja 1,35—1,38 V tartományban változik 2300 órás (kb. 96 nap) üzemóra alatt, míg a D próbadarab anódpotenciálja 1,4— 1,5 V tartományban változott 816 óra (32 nap) alatt. Üjabban egyre gyakrabban alkalmaznak olyan aktív bevonattal ellátott fémoxid-anódokat is, ahol az elektród—bevonat 30 mól% ruténiumdioxidot és 70 mói% titándioxidot tartalmaz. Ezt az elektród-bevonatot DSA (dimensionally stable anodes)-anódként, illetve a Szovjetunióban OPTA-anódként ismerik. Az OPTA-anódok a 369 923 sz. szerzői tanúsítványban kerültek ismertetésre. A fent említett elektródoknál az aktív anyag fogyása klór elektrolízisnél, állandó üzem mellett és 0,2—0,4 A/cm2 áramsűrüségnél 2,6.10-8 g/cm2-h volt a közölt adatok szerint. Az aktív elektród-bevonat ellenállóképességét változó polaritású és amalgálódást is vizsgáló eljárással lehet meghatározni, amely viszonylag gyors eljárás a bevonat paramétereinek a kiértékelésére és minőségének a megállapítására. Vizsgáljuk tehát a következőket: ellenállóképesség amalgálódással szemben, tapadási szilárdság az áramvezető réteghez, ellenállóképesség katódpolarizációval szemben, és ellenállóképesség rövidzárlattal szemben. A már említett OPTA-elektród méréséből az aktív anyag tömegének fogyásával kapcsolatosan közölt adatokat mutatjuk be az alábbi táblázatban, amely adatokat a változó polaritású és amalgálódást is vizsgáló módszerrel állapítottuk meg. 2 5 10 15 2C 25 30 35 40 45 50 55 60
