Anod plumbum dioksida berasaskan titanium

1. Reka Bentuk Struktur: Kekompositan Berbilang Lapisan Adalah Kunci

Anod plumbum dioksida berasaskan titanium bukanlah salutan mudah, tetapi sebaliknya struktur "sandwic":

• Matriks titanium: Menyediakan sokongan kekuatan mekanikal.
• Lapisan ikatan perantaraan: Untuk mengelakkan permukaan titanium daripada teroksida semasa elektrolisis dan membentuk filem pasivasi TiO₂ penebat yang mengakibatkan kegagalan, lapisan perantaraan pra-bersalut seperti oksida timah-sulfida, oksida logam kumpulan platinum atau tantalum akan digunakan. Ini adalah teras untuk jangka hayat elektrod yang panjang.
• Lapisan aktif permukaan (PbO₂): Lapisan berfungsi sebenar, dibahagikan kepada α-PbO₂ dan β-PbO₂, biasanya digunakan dalam kombinasi untuk mengoptimumkan prestasi.

2. Prestasi teras

• Keupayaan pemangkinan yang tinggi dan pengoksidaan yang kuat: Potensi evolusi oksigen yang tinggi (kira-kira 1.75V), yang membolehkan pengoksidaan dan degradasi bahan organik secara keutamaan semasa elektrolisis dan bukannya pembebasan oksigen.
• Rintangan kakisan yang sangat baik: Amat stabil dalam media pengoksidaan seperti asid kuat (seperti asid sulfurik dan asid nitrik).
• Kekonduksian dan kestabilan yang baik: PbO₂ sendiri mempunyai kekonduksian yang baik, dan dengan substrat titanium, rintangan elektrod adalah rendah, dan voltan sel boleh 5%-8% lebih rendah daripada anod tradisional. Sebagai anod tak larut, saiznya stabil.
• Ekonomi: Kos bahan jauh lebih rendah daripada platinum dan anod logam berharga yang lain.

3. Had Utama

• Degradasi akibat kegagalan pasifasi: Selepas lapisan perantaraan rosak, pengoksidaan substrat titanium akan menyebabkan salutan tertanggal.
• Potensi larut lesap plumbum: Dalam keadaan ekstrem atau apabila kualiti salutan buruk, terdapat risiko larut lesap ion plumbum, yang mengehadkan aplikasinya dalam medan produk berketulenan tinggi tertentu.
• Proses penyediaan yang kompleks: Penyediaan berbilang lapisan (seperti pra-rawatan, pemendapan lapisan perantaraan, pemendapan elektro PbO₂) memerlukan piawaian yang tinggi dan variasi kualiti yang ketara.

Cara memilih dan menggunakan

• Senario pilihan: Untuk merawat air sisa organik yang kompleks dan tidak terbiodegradasi, atau semasa menjalankan operasi elektrolisis dalam medium berasid kuat.
• Petunjuk penilaian utama: Beri perhatian kepada data daripada ujian hayat dipercepatkan; fahami bahan khusus lapisan perantaraan (seperti timah-selenium oksida, tantalum, dll.) dan prosesnya.
• Langkah berjaga-jaga penggunaan: · Elakkan penggunaan jangka panjang dalam persekitaran beralkali kuat (PbO₂ akan larut). · Pastikan elektrolit tidak mengandungi ion fluorida (yang akan menghakis substrat titanium dengan teruk). · Semasa mengaktifkan semula elektrod baharu atau selepas tempoh tidak aktif yang lama, disyorkan untuk melakukan rawatan pengkutuban pada arus rendah terlebih dahulu.

Perbandingan dan Kemajuan Mendatar

Berbanding dengan beberapa elektrod yang dibincangkan sebelum ini, anod plumbum dioksida berasaskan titanium mempunyai kedudukan yang jelas:

• Perbandingan dengan anod keluli tahan karat/nikel: Ia digunakan terutamanya sebagai katod atau anod larut dalam persekitaran alkali atau persekitaran yang lemah menghakis, manakala plumbum dioksida berasaskan titanium ialah anod tidak larut untuk persekitaran yang sangat menghakis dan mengoksida, dengan fungsi yang sama sekali berbeza.
• Perbandingan dengan anod berasaskan titanium lain (seperti DSA bersalut iridium-tantalum): Anod yang kedua adalah lebih baik dalam tindak balas evolusi klorin (seperti dalam industri alkali klorin) dan mempunyai jangka hayat yang sangat panjang, tetapi dalam potensi evolusi oksigen yang tinggi dan rawatan air sisa organik pengoksidaan yang kuat, plumbum dioksida berasaskan titanium mempunyai kelebihan kos yang lebih besar.