Ti/RuO2-IrO2-SnO2-Sb2O5阳极的制备与应用研究

论文摘要

饮用水和污水处理过程中都需要消毒。次氯酸盐是最常用的消毒剂之一,它通常由尺寸稳定性阳极（Dimensionally Stable Anode,简称DSA）电解饱和氯化钠溶液制得。为了降低成本,越来越多的研究人员开始关注用海水代替饱和氯化钠溶液作为电解液来制氯。然而由于海水中的氯离子浓度比氯碱工业中使用的食盐水的氯离子浓度低,作为海水电解用的阳极,传统的DSA阳极在很多方面仍显不足,特别是在电活性和稳定性方面。针对以上问题,本论文系统研制了一种的高稳定性新型DSA阳极,Ti/Ru02-Ir02-Sn02-Sb205,并将其用于电解海水制氯。研究内容主要包括以下三部分：阳极制备参数的优化,阳极性能的表征,海水电解操作参数的影响。研究结果表明,Ti/RuO2-IrO2-SnO2-Sb2O5阳极是一种可在高电流密度下稳定运行的电解海水用阳极。阳极涂层比例和热分解温度对其析氯性能均有很大影响,最佳阳极制备参数为：涂液中各组分比例Sn:Ru:Ir:Sb=60:20:10:10,热分解温度500℃。阳极表征和测试结果表明,此参数下制得的Ti/RuO2-IrO2-Sb2O5-SnO2阳极其涂层表面致密而均匀,裂纹少,涂层中的各组分得到了高度混合,以一种较为稳定的固溶体形式存在。阳极的析氯性能良好,稳定性高,强化寿命实验失效时间约为658 h,预估在1500 A m-2的高电流密度条件下可以使用超过5年。将其用于海水电解,确定了Ti/Ru02-IrO2-SnO2-Sb2O5阳极电解海水过程中的最佳操作参数：电流密度为1500 A m-2,温度范围为15℃～25℃。随着操作参数的改变,Ti/RuO2-IrO2-SnO2-Sb2O5阳极的电流效率为71.1%～86.7%。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 目次
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究目的和内容
• 2 文献综述
• 2.1 电解海水制氯的原理及其应用
• 2.2 电解海水制氯技术的发展和研究概况
• 2.3 DSA阳极的研究概况
• 2.4 DSA阳极析氯以及失效机理
• 3 实验部分
• 3.1 实验概要
• 3.2 实验器材
• 3.3 阳极制备
• 3.4 阳极表征与性能测试
• 4 阳极制备参数优化
• 4.1 涂液中Ir组分的比例优化
• 4.2 涂液中Sb组分的比例优化
• 4.3 热分解温度的优化
• 4.4 本章小结
• 5 阳极性能表征
• 5.1 表面形貌观察
• 5.2 X射线衍射分析
• 5.3 电化学行为表征
• 5.4 强化寿命测试
• 5.5 本章小结
• 6 海水电解操作参数研究
• 6.1 电流密度的影响
• 6.2 电解温度的影响
• 6.3 本章小结
• 7 结论与建议
• 7.1 结论
• 7.2 创新点
• 7.3 建议
• 参考文献
• 个人简介