199575. lajstromszámú szabadalom • Elektrolízisnél alkalmazható elektródok és eljárás azok előállítására
2 A találmány tárgya elektrolízisnél alkalmazható olyan elektród, amelynek alapja passzíválható fém, köpenye ruténium-, titán- és ón-oxidok keveréke és a köpeny, az oxidokat a következő arányban tartalmazza: ruténium-oxid 15—30mól%, titán-oxid 25—55mól%, ón-oxid 30—60mól%. A találmány tárgya továbbá a fenti elektród előállítási eljárása, amelyben az alábbi, egymást követő folyamatokat legalább egyszer végrehajtjuk: 1) lúgoldattal végzett zsírtalanítással, majd savoldattal végzett maratással előkészített passzíválható fém alapra titán-, ruténium- és ón-kloridot tartalmazó bevonó oldatot viszünk fel, 2) az alapra felvitt bevonatot 30—150°C közötti hőmérsékleten szárítjuk; 3) az alapot és a felvitt bevonatot izzítjuk. A találmány szerinti bevonó oldatban az ón-klorid, ón-diklorid, továbbá a ruténium, titán és ón tömegaránya (0,3—0,7): (0,3— 0,6): (0,7—1,5) és az izzítást 350—530°C hőmérsékleten végezzük. A találmány szerinti elektród szűrő-, illetve ioncserélő diafragmával történő NaCl-elektrolízisnél, higanykatódos elektrolízisnél, klorátok, hipokloritok gyártásának elektrolitikus folyamatainál, szennyvizek elektrokémiai tisztításánál és a galvanotechnikában alkalmazható anódként. Századunk 70-es éveinek kezdetétől az elektrokémiai ipar főleg grafit-elektródát használt anódnak. A grafit anódnak sok előnye van, így például az elektród anyaga hozzáférhető, az anód rövidre zárására érzéketlen. Hátránya viszont, hogy katalitikus aktivitása csekély, így túlzottan nagy feszültséget kell alkalmazni az elektrolízisnél, és nagy a kopása, ennek következtében gyakran kell cserélni az anódkészletet. A grafit anód további hátránya nagy mérete és tömege, amelynek következtében az elektrolizáló berendezés is nagyobb a kívántnál és az elektrolizáló üzem is túl nagy alapterületet igényel. Elterjedten alkalmazzák az aktív köpenyes fémoxid anódokat is, amelynek 30 mól% ruténium-dioxidot és 70 mól% titán-dioxidot tartalmaznak, és DSA-anód (dimensionally stable anodes) néven, ill. a Szovjetunióban ORTAr -anód néven ismertek. Ilyen ORTA-elektródákat ismertet a 369923 számú szovjet szabadalmi leírás. Az ORTA-elektródák aktív tömegének elhasználódása radiokémiái módszerrel mérve 2.6X10-8 g/cm2-h stacioner (állandósult) üzemvitel mellett és 0,2—0,4 A/cm2 áramsűrűség esetén. Az aktív elektródaköpeny ellenálló-képességét a változó polaritás és amalgámosodás módszerével lehet meghatározni. Ez az aktív köpeny minőség-meghatározásának gyors módszere, amellyel az amalgámosodással szembeni ellenállóképességet, az áramvezető befogó-berendezésekhez való kontaktust, a 1 katód-polarizációval és a rövidre zárással szembeni ellenállóképességet együttesen lehet értékelni. Az ORTA-elektródok aktív köpenyének elhasználódását mérő „változó polaritás és amalgámosodás“ módszerrel kapott eredményeket a következő táblázatban foglaljuk össze: A vizsgálati ciklusok Az aktív tömeg elszáma nasználódása egy-egy vizsgálati ciklusra vonatkoztatva (mg/cm2) 1—3 0,595 4—6 0,610 7—9 0,140 10—12 0,180 13—15 0,190 16—18 0,170 Az ORTA-elektródok a grafit elektródokkal összehasonlítva lehetővé teszik alkálifémek kloridjai elektrolízisénél az elektrolizáló berendezésben a túlfeszültségek csökkentését, egy tonna 100%-os marónátron (NaOH) termékre vonatkoztatva kb 200 kWh energia megtakarítását, az elektrolízis termékeinél a tisztasági fok növelését, az anód élettartamának 7—7 hónapról 5—7 évre történő meghosszabítását és az elektrolizáló berendezés karbantartási költségeinek csökkentését. A fenti előnyök mellett az ORTA-elektródok a következő hátrányokkal rendelkeznek: viszonylag nagy a nemesfémfelhasználás, amely különösen az ORTA-elektródok tömegveszteségében jelentkezik, a köpeny ellenállóképessége oxigén és klór egyidejű kiválásánál nem megfelelő, az elektróda „lezáródik“, ha az anódgázban sok az oxigén, még akkor is, ha még elegendő az aktív elektródaköpeny ruténium-tartalma. Ezek a tényezők csökkentik az ORTA-elektródok kihasználható üzemi élettartamát, különösen ioncserélő diafragmával történő elektrolízisnél. A 39 48751 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás az elektrokémiai folyamatoknál felhasználható olyan elektródot ismertet, amelynek áramvezető alapja titán, ill. tantál és az erre felépített aktív köpeny összetétele: a platina-csoport féméinek egy fémoxidja és egyéb fémoxidok keveréke, azaz titán-, ill. tantáloxid és az alább felsorolt ötvözőfémek oxidjai közül még legalább egy oxid. Az ötvözőfémek: ón, ezüst, króm, lantán, alumínium, kobalt, antimon, molibdén, nikkel, vas, wolfram, vanádium, foszfor, bőr, bérillium, nátrium, kálcium, stroncium, ólom, réz és bizmut. Az ötvözőfém-oxid mennyisége a titán-dioxid, ill. a tantál-pentoxid tömegére vonatkoztatva 0,1—50% lehet. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
