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废旧电极的修复之去除旧涂层的七种方法

2022-03-23 09:01阅读:
  5.1熔盐法
  熔盐法除去旧涂层具有处理时间短、基体损失较小、钛基体表面状况好、钌回收情况良好、劳动条件好等优点,残钌回收率达95%以上,钛基体腐蚀量在1.5%以下。钛阳极 jindelii.sotai.cn
  用氢氧化钾(KOH)5份和硝酸钾(KNO3)1份在不锈钢缸中熔融,或在350下浸渍4min,或在400下浸渍3min,旧涂层能全部去掉。
  氢氧化钾对钛的腐蚀比氢氧化钠大得多,熔融盐中有氢氧化钾时,由于对钛基体腐蚀较快,因此比较容易从钛基体上把涂层剥落下来。
  熔盐法去除旧涂层的化学反应:
  (5-1)
  (5-2)
  Ti (5-3)
  熔盐法处理温度过高,或时间过长,钛基体腐蚀严重,钛材损失量大;如果处理温度过低,或时间过短,则旧涂层除去不完全。处理温度接近600时,钛基体迅速着火燃烧,故熔融盐最高温度不能超过550。
  使用熔盐法注意事项:
  (1)每处理1m?涂层约需2.5kg的熔融盐,每处理1片电极(0.4m?),约需补入0.4kg的熔融盐。
  在处理过程中由于涂层不断地被剥离到熔盐中去,经过一定时间后,熔盐浴的去除涂层的速率就要降低,故需补充或更换熔盐。
  当处理剥离物浓度达到0.71%左右时,处理速度减慢,应考虑更换熔融盐。
  (2)处理前旧电极必须充分干燥,带有水分的电极放入高温的熔盐槽时会引起熔盐的爆炸溅射。
  (3)操作者必须配戴眼镜、手套,最好有防护面罩。
  熔盐法除去旧涂层,不但适用于钌、钯等铂族金属涂层电极,也适用于非贵金属的钴锡、钴锡锑及稀土涂层的电极。
  熔盐法主要是熔盐原料消耗量大,成本高,熔盐块熔解麻烦,熔盐法剥落下来的旧涂层熔于熔盐中,使熔盐熔点不断高,结块严重,回收
钌时熔盐块的熔解困难,因而推广有一定困难。
  5.2硫酸电解法
  将已丧失活性的钌钛涂层电极在0.5mol/L硫酸介质中,替作阴阳极进行电解。在不加热的情况下至槽电压急剧上升后再将阳极作为阴极继续电解时,槽压显著下降;当钌钛涂层开始剥落时槽电压又逐渐上升,当涂层全部剥落时,槽压又达到稳定。这时应及时将钛片取出,用清水冲刷干净,银灰色的钛基片可供重涂修复用,电解液中剥落的固体沉淀物和溶解状态的都可进行回收。
  旧钌钛涂层电极在硫酸介质中电解时,经过不太长的时间减发生阳极钝化、槽电压升高。这是因为电解过程中阳极涂RuO2不断氧化腐蚀,破坏了涂层的固体结构,电极表面状态发生了变化,同时由于氧的析出使电极钛基体与涂层之间形成了钝化TiO钝化膜,在钝化膜与旧涂层之间形成了类似于P-N结以致在阳极过程中具有较大的反向电阻,使槽电压上升。
  倒向后,已钝化的阳极作为阴极,反向电阻消除,槽电压又下降。由于阴极的还原作用和氢气的冲刷作用,RuO2涂层逐渐剥落,这时,槽电压又开始上升,直到完全剥落时,槽压又达到稳定。这完全是由于活性成分减少造成的,因为钛基的析氢电明显高于含钉涂层,所以随着涂层剥落程度的扩大槽压也相升高。在阴极过程中,主要反应为:
  (5-4)
  (55
  在阳极过程中主要反应:
  (5-6 (5-7)
  生成的RuO4在溶液中可能以H2RuO3的形式存在,还可能按下面的反应析出水合二氧化钌RuO
  (5-8)
  水合二氧化钉(RuO2·xH2O)溶在电解液中,使电解液呈现棕黑色:
  (5-9)
  水合二氧化钌(RuO2·xH2O)溶在电解液中,使电解液呈现棕黑色。
  硫酸电解去除旧涂层优点:
  (1)钛基体腐蚀量在0.5%~2%,小于草酸法,草酸法只能去除1次,第2次会导致对阳极基体腐蚀率高,达16%,草酸对钛基体脆化作用严重。
  (2)硫酸消耗量小,为工业硫酸(92.5%)消耗量0.25kg/m。
  (3)硫酸电解法剥落钌钛旧涂层的能力很大,不需要经常更换电解液,只有当旧涂层剥落速度减慢时,再适当补充硫酸或更换部分旧硫酸。
  硫酸电解法缺点是电能消耗高。
  电解过程中,阳极析出氧气,阴极析出氢气,两种气体混合会发生爆炸,因此必须加强局部排气。
  硫酸电解法虽然需要整流设备,但是从钛基体腐蚀量较小、介质消耗量少、处理能力大、成本较低、效果较好等多方面考虑,目前还是一种比较可取的方法。
  5.3化学浸渍法
  将废旧涂层钛阳极放在含有碱金属或碱土金属盐类0.1mol/L以上的水溶液中浸渍10min。碱金属盐类或碱土金属盐类可用Na、K、Mg、Ca、Ba等的氯化物、硫酸盐、硝酸盐等,然后把金属电极在空气气氛中,600以上——最好在750~880之间加热约1min,再在室温以下的水中浸渍。这样,基体上的旧涂层很容易剥离除去。
  青岛化工厂使用中国科学院金属腐蚀与防护研究所的化学处理阳极再生技术,工艺过程为:旧涂层电极经化学盐溶液渍,150下干燥,预热至200,再在800左右高温热处理本工艺简单,投资费用比硫酸电解法少,操作环境好。
  5.4次氯酸钠电解法
  盐水溶液电解,在无隔膜情况下,生成的碱和氯气发生二次反应,可制得次氯酸钠。钌钛涂层易被次氯酸钠溶液腐蚀。把废旧钛电极放在自制的次氯酸钠溶液中进行正反向电解,废电极为阴极阳极,电解一段时间,直至槽电压高于10V,阳极钝化止,再进行酸蚀刻,在草酸溶液中煮沸,旧涂层便全部除掉。
  5.5盐酸煮沸法
  25%~30%盐酸,100~105处理旧电极1h。
  盐酸法去除旧涂层的化学反应:
  RnO2+4HCl=RnCl4+2H2O?(5-10
  TiO2+4HCl=TiCl4+2H2O?(5-11
  2Ti+6HCl=2TiCl3+3H2?(5-12
  此法简单易行,但盐酸消耗量大,钛基体损失量大,钛基蚀量达20%左右,处理环境差,酸雾严重。
  5.6硫酸煮沸法
  60%硫酸,100~105处理旧电极1h。
  此法简单易行,但硫酸消耗量大,钛基体损失量大,钛基蚀量达20%左右,处理环境仅比盐酸煮沸法酸雾少些。
  5.7机械法
  沈阳化工厂采用喷砂法去除旧涂层,此方法操作简单,从选砂合理、压力适宜,就能把旧电极表面的涂层打掉,钛基体失不大,但处理量小,只适合于年产烧碱1万吨的工厂使用。
  以上7种方法都能将旧涂层完全剥落干净,钛基裸露如新。涂层重涂以后,电极各项性能均能达到新电极规定指标。所不同的是对钛基体腐蚀量不同。
  盐酸煮沸法、硫酸煮沸法钛基体损失量大,酸雾严重,虽然方法简单易行,但最好不采用。

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