Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов - Якименко Л.М.
Скачать (прямая ссылка):
¦
8000 -
ПТА
6000
^ шо
2000 -
тия из металлов платиновой группы на обратную сторону анода, не обращенную к слою амальгамы [167].
Если рабочей поверхностью ПТА являются платина, металлы платиновой группы или их сплавы, возможны два варианта ее сочетания с титановым токоподводом. Для процессов со сравнительно высокими удельными расходами платины (требуется большая толщина платинового покрытия — 10 мкм и выше) может применяться наварка металлической фольги на титановую основу анода. При этом, в зависимости от условий, фольгой может быть покрыта вся поверхность анода или только ее часть.
Вторым вариантом является применение гальванического покрытия титановой основы анода платиной или металлами платиновой группы. Такие электроды удобны для использования в хлорной промышленности и в других электрохимических процессах, где требуемая толщина платинового покрытия не превыгпает 2— 10 мкм. При электролизе растворов хлоридов потенциал таких анодов определяется потенциалом платинового покрытия и, в зависимости от плотности тока, рН среды и других условий колеблется в пределах от 1,4 до 2,0 В (против НВЭ). В этих условиях незащищенные поверхности титана платинотитановых электродов покрываются окисной пленкой, защищающей анод от дальнейшего окисления, и работают при небольшой плотности тока (около 1 А/м2).
Изучена зависимость стойкости ПТА от толщины слоя платинового покрытия [168].
Уже при толщине платинового слоя около 1 мкм потенциал выделения хлора на ПТА не отличается от его потенциала на сплошном .платиновом электроде.
На рис. 2-22 даны значения потенциалов платиновых и ПТА при различной плотности тока, снятых в лабораторных условиях и на модельном электролизере при 80 °СирН=1 иЗ. Там же приведены значения потенциала ПТА, снятые на промышленной модели электролизера.
В зависимости от рН электролита значение потенциалов на платиновом и платйнотитановом аноде может сильно изменяться. При повышении рН потенциал выделения хлора может возрастать на 0,3—
Рис. 2-22. Зависимость потенциала Ец платинотитанового и платинового анодов qt анодной плотности тока и значения рН анолита при 80 РС:
I — значения потенциала анода на модельном электролизере; 2 — результаты лабораторных измерений.
0,5 В. При одном и том же рН значение потенциала на платиновом аноде и ПТА одинаково при равных плотнобтях тока.
В табл. 2-7 приведены результаты длительного испытания ПТА в электролизере БГК-17 при плотности тока 1000 А/м2 и рН около 3 [125].
Таблица 2-7- Результаты испытания ПТА
Показатели
Продолжительность, сутки
0
6
22
34
37
93
109
204
94
96
96
96
96
97
97,5
100
2,9
2,9
3,0
3,0
2,9
3,0
-
3,0
3,4
3,4
3,5
3,7
3,6
-
-
4,2
-
-
1,45
1,53
1,44
1,47
1,42
-
Температура, 0G.....
Напряжение, В
между катодом и ІЇТА катодом и графитовым
анодом .....
Анодный потенциал на ПТА, В ......
Анодный потенциал, измеренный на графитовом аноде в равных условиях, составляет 1,43—1,54 В, т. е. практически не отличается от потенциала на ПТА. При проведении электролиза при более высоком значении рН потенциал ПТА при плотности тока до 2000 А/м2 может возрастать до 1,8—2,0 В [125]. Ряд исследователей отмечали явление пассивирования платиновых анодов при электролизе раствора NaGl в определенных условиях. Для активации платинового анода в этих условиях помимо ведения процесса при низком значении рН [125] предложено применять пульсацию тока [169] либо использовать в качестве активного покрытия сплавы платины с иридием [170]. Однако для получения длительного эффекта необходимо увеличить содержание иридия до 20—30%.
Несмотря на одинаковое значение потенциала ПТА^и графитового анода при применении ПТА достигается снижение напряжения на электролизере и уменьшение удельного расхода электроэнергии. Снижение напряжения можно получить за счет сокращения потерь напряжения на преодоление сопротивления электролита и тела электрода. Особенно сильно это сказывается к концу тура работы электролизеров с графитовыми анодами. В начале испытания напряжение на ячейке с ПТА на 0,5 В, а в конце на 1,2 В ниже по сравнению с ячейкой с графитовыми анодами.
На электролизерах БГК-17 расход платины на 1 т хлора Составляет около 0,5 г [125]. Этот расход увеличивается при перерывах процесса электролиза, и, наоборот, значительно сокращается при длительной работе без перерывов. Применение сплавов платины с иридием позволяет сократить удельные расходы платины. Вследствие высокой стойкости платины в IJTA применяются платиновые покрытия малой толщины — 2—3 мкм. Такие электроды работают
в промышленных образцах электролизеров с диафрагмой более 4 лет при плотности тока 1200—2000 А/м2.
Из-за дороговизны и дефицитности платины ПТА не находят в настоящее время применения в хлорной промышленности, но широко используются в ряде электрохимических процессов вместо платиновых анодов.
Практическое использование в хлорной промышленности МИА получили после разработки окиснорутениевых анодов [171, 172], в которых основой электрода служит титан. Возможно также применение тантала, ниобия, циркония или их сплавов, однако из-за высокой стоимости этих металлов нашел применение только титан. На титановую основу электрода различными способами наносится смесь окислов рутения и некоторых неблагородных металлов (Ti, Fe, Pb, Со, Mo и др.) [120-124].
