CN108020744A - 一种钛基电极强化寿命测试的电解池装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钛基电极强化寿命测试的电解池装置，该电解池装置由导电线通孔、O型密封圈、阴极卡槽、导线连接处、杆状螺栓、进液口、阳极法兰、阳极卡槽、圆锥形电液区、出液口、排气口组成。此装置设有两个区域，分为阴极区和阳极区，阴极卡槽只放入阴极板，呈正方形区域，而阳极区由圆锥形电液区、阳极卡槽、进液口、出液口、排气口组成，呈锥形反应槽，其阳极区和阴极区均设有导电线通孔，便于相邻两个电解池之间导线的串联。另外，阳极板和阴极板均靠螺栓、O型密封圈、阳极法兰，保证电解液不易漏出来。本发明设计合理，结构简单，安全性高，是一种可快速拆卸的全封闭连续测试强化寿命的电解池装置，是钛基电极行业为测试电极寿命的理想辅助设备。
Description
技术领域
本发明涉及电化学工业电极强化寿命测试的制作设备技术领域，特别是涉及一种钛基涂层电极强化寿命的测试电解池装置。
背景技术
钛基阳极广泛应用于与溶液有关的行业，如氯碱工业、次氯酸盐、过硫酸盐、电解水处理、工业水处理、湿法冶金、铝箔铜箔制造、钢板镀锌、阴极保护、海水淡化、电镀行业等。钛基电极寿命与钛基阳极制造工艺、涂层配方、涂层厚度有直接的影响关系，但作为每种不同的阳极，其测试的方法和实验装置也是不同的。电极电化学行业，为测试某种电极的使用寿命，通过加大倍数电流密度，在相应的电液体系环境下，通过简单的实验装置，如在烧杯容器、矩形槽体等反应器内进行对电极电化学反应，来预测涂层电极的使用寿命，为阳极性能提供可靠数据。
国内电极专家张招贤曾建议钛基涂层电极的强化寿命试验条件统一化、标准化。各国学者在进行强化寿命测试试验时，电解条件是不同的，常用的电解液有：NaSO4、HClO4、H2SO4，经过多次实验标准化后，最终建议电解液的组分为H2SO4，温度45-60℃。电流密度是按析氯和析氧电极不同而定的，析氯电极为1-2A/cm2，析氧电极为3-6A/cm2。此强化寿命检测是一个漫长而没有时间限定的过程，因此有大量的酸气腐蚀，对检测环境、电源设备、电极导线等都是有极大的危害。同时单位面积电极涂层的测试，在原有的体系环境下，溶液的静态腐蚀对电极寿命也是一个制约性因素。为了提高电极涂层寿命测试的准确性及安全性，必须设计一种便于涂层电极长周期的检测装置。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种工艺简单、安全性高的可快速拆卸、全封闭连续测试电极强化寿命测试的电解池装置。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括阳极区和阴极区，所述的阳极区与阴极区之间设置有O型密封圈，阴极区上开设有安装阴极的阴极卡槽及固定阴极的杆状螺栓，在阴极卡槽外侧开设有导线连接孔，阳极区上开设有安装阳极的阳极卡槽和固定阳极的阳极法兰，阴极、阳极区上还开设有，用于阴极、阳极相连的导电线通孔，在阴极、阳极之间的圆锥形电液区上分别开设有进液口、出液口和排气口。
所述的导电线通孔均设计在阴、阳极卡槽体中。
所述阴极区和阳极区的材料采用耐酸耐碱的高密度聚乙烯(HDPE)、高性能聚丙烯(PPH)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、玻璃钢(FRP)或有机玻璃(PMMA)。
所述的圆锥形电液区与阳极区采用整体密封连接。
所述的阳极为钛基二氧化锰电极(Ti/MnO2)、钛基二氧化铅电极(Ti/PbO2)、金属氧化物涂层析氯/析氧电极的钌钛电极、钌铱钛电极、铱钽钛电极、铱钽钴电极、铱钽铂电极、铱钽锡电极、铅及铅合金电极、铅钛合金电极或铂及铂钛电极。
所述的阴极采用是钛板、不锈钢板、铅板、铝板或镍板。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明装置设备简单，并且采用溶液循环方式，对电解池的反应热温度，靠循环溶液降温；同时采用全密封电解反应模式，有利于改善强化寿命排出的废酸气体，避免腐蚀电极设备和污染环境，有效的提高了强化寿命工作效率和电极寿命检测的预测值。在更换新电极之后，能快速进入测试阶段，不用再进行配制溶液，随时可进行试验的中断与测试之间的任意切换，便于操作者操作。
附图说明
图1为钛电极强化寿命测试装置；
图2为整个钛电极强化寿命测试工艺流程。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
参见图1，本发明包括阳极区和阴极区，所述的阳极区与阴极区之间设置有O型密封圈(2)，阴极区上开设有安装阴极的阴极卡槽(3)及固定阴极的杆状螺栓(5)，在阴极卡槽(3)外侧开设有导线连接孔(4)，阳极区上开设有安装阳极的阳极卡槽(8)和固定阳极的阳极法兰(7)，阴极、阳极区的阴、阳极卡槽体上还开设有与用于导电线通过并与阴极、阳极相连的导电线通孔(1)，这样有利于导线始终处于封闭状态，避免导线被腐蚀，延长其使用寿命。在阴极、阳极之间的圆锥形电液区(9)上分别开设有进液口(6)、出液口(10)和排气口(11)，圆锥形电液区(9)与阳极区采用整体密封连接。
本发明的阴极区和阳极区的材料采用耐酸耐碱的高密度聚乙烯(HDPE)、高性能聚丙烯(PPH)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、玻璃钢(FRP)或有机玻璃(PMMA)；阳极为钛基二氧化锰电极(Ti/MnO2)、钛基二氧化铅电极(Ti/PbO2)、金属氧化物涂层析氯/析氧电极的钌钛电极、钌铱钛电极、铱钽钛电极、铱钽钴电极、铱钽铂电极、铱钽锡电极、铅及铅合金电极、铅钛合金电极或铂及铂钛电极；阴极采用是钛板、不锈钢板、铅板、铝板或镍板。
本发明设有两个区域，分为阴极区和阳极区，阴极卡槽(3)只放入阴极板，呈正方形区域，而阳极区由圆锥形电液区(9)、阳极卡槽(8)、进液口(6)、出液口(10)、排气口(11)组成，呈锥形反应槽，其阳极区和阴极区均设有导电线通孔(1)，便于相邻两个电解池装置之间的串联。另外，阳极板和阴极板均靠螺栓(5)、O型密封圈(2)、阳极法兰(7)，保证电解液不易漏出来。
电解液循环方式为下进上出，即通过进液口(6)进入到锥形电液区(9)，而从出液口(10)流出至废液槽，电解液过程产生的废酸气体由排气口(11)进入酸雾吸收装置。
如图2所示，经过成熟的钛基电极制备工艺，制备出各系列钛基电极，包括钛基二氧化锰电极(Ti/MnO2)、钛基二氧化铅电极(Ti/PbO2)、金属氧化物涂层析氯/析氧电极(钌钛(RuTi)电极、钌铱钛(RuIrTi)电极、铱钽钛(RuTaTi)电极、铱钽钴(IrTaCo)电极、铱钽铂(IrTaPt)电极、铱钽锡(IrTaSn)电极等等)、铅(Pb)及铅合金(Pb/Me)电极、铅钛(PbTi)合金电极、铂(Pt)及铂钛(PtTi)电极等。针对以上可检测的电极，制出各种电极需要进行测试的样品规格，再进行样品电极表面清灰及磨边处理，将处理好的样品，放入电解反应装置中，进行电极寿命测试。电解液过程产生的废酸气体由排气口进入酸雾吸收装置，电解废液经过过滤，重新用循环泵打入高位溶液循环槽内，同时可在槽内进行化学电液的配制与调整，如pH、H2SO4浓度、添加剂含量(氟、氯)。废液泥经干燥得出滤渣，可通过有价金属回收流程，重新应用于钛基电极阳极的制备工艺。强化寿命电解过程，整个体系溶液处于循环状态，有利于反应热降温，提高实验装置的使用寿命。电解装置中的圆锥形电液区含有杂质的时候，可通过逆水反向清理的方法处理，这样可以快速、安全、便捷的实现电极寿命性能的测试。
实施例一：
该电解池测试析氯阳极：钌钛(RuTi)电极样品，尺寸为30×30×2mm，单层涂层电极，涂层配方：RuCl3 1-2g；Ti(RuO)4 5-10ml；HCl 1-2ml；正丁醇13-20ml；经过450-600℃热分解，制成TiO2·RuO2涂层钛电极。强化寿命试验条件：电解液浓度1mol/L H2SO4，电流密度2A/cm2，温度50℃，钛电极寿命为25h。
实例二
该电解池测试析氯阳极：钌锡钛(RuSnTi)电极样品，尺寸为40×40×2mm，单层涂层电极，涂层配方：RuO2 40％；SnO2 15％；TiO2 45％；HCl 1-2ml,正丁醇1.3ml；经过550℃热分解，制成TiO2·SnO2·RuO2涂层钛电极。强化寿命试验条件：电解液浓度1mol/L H2SO4，电流密度2A/cm2，温度40-50℃，钛电极寿命为8.2h。
实例三
该电解池测试析氧阳极：铱钽钛(IrTaTi)电极样品，尺寸为60×60×2mm，单层涂层电极，涂层配方：TaCl5 15mg；IrCl3 20mg；TiO2 45％；HCl 1-2ml,正丁醇1.3ml；经过550℃热分解，制成TiO2·SnO2·RuO2涂层钛电极。强化寿命试验条件：电解液浓度1mol/LH2SO4，电流密度2A/cm2，温度40-50℃，钛电极寿命为8.2h。
实例四
该电解池测试析氧阳极：钛基二氧化铅电极(Ti/PbO2)电极样品，尺寸为80×80×5mm，单层涂层电极，钛镀铅电极。强化寿命试验条件：电解液浓度1mol/L H2SO4，电流密度2A/cm2，温度40-50℃，钛电极寿命为30h。
实例五
该电解池测试析氧阳极：铂钛(PtTi)电极样品，尺寸为30×30×2mm，单层涂层电极，涂层配方：H2PtCl4 1.0-3.0g；IrCl3 0.3-0.7g；HCl 1-2ml；乙醇13-20ml；经过580℃热分解，制成Ti/Pt涂层钛电极。强化寿命试验条件：电解液浓度1mol/L H2SO4，电流密度4A/cm2，温度40-50℃，钛电极寿命为15.8h。
Claims (6)
1.一种钛基电极强化寿命测试的电解池装置，其特征在于：包括阳极区和阴极区，所述的阳极区与阴极区之间设置有O型密封圈(2)，阴极区上开设有安装阴极的阴极卡槽(3)及固定阴极的杆状螺栓(5)，在阴极卡槽(3)外侧开设有导线连接孔(4)，阳极区上开设有安装阳极的阳极卡槽(8)和固定阳极的阳极法兰(7)，阴极、阳极区上还开设有与用于导电线通过并与阴极、阳极相连的导电线通孔(1)，在阴极、阳极之间的圆锥形电液区(9)上分别开设有进液口(6)、出液口(10)和排气口(11)。
2.根据权利要求1所述的钛基电极强化寿命测试的电解池装置，其特征在于：所述的导电线通孔(1)均设计在阴、阳极卡槽体。
3.根据权利要求1所述的钛基电极强化寿命测试的电解池装置，其特征在于：所述阴极区和阳极区的材料采用耐酸耐碱的高密度聚乙烯(HDPE)、高性能聚丙烯(PPH)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、玻璃钢(FRP)或有机玻璃(PMMA)。
4.根据权利要求1所述的钛基电极强化寿命测试的电解池装置，其特征在于：所述的圆锥形电液区(9)与阳极区采用整体密封连接。
5.根据权利要求1所述的钛基电极强化寿命测试的电解池装置，其特征在于：所述的阳极为钛基二氧化锰电极(Ti/MnO2)、钛基二氧化铅电极(Ti/PbO2)、金属氧化物涂层析氯/析氧电极的钌钛电极、钌铱钛电极、铱钽钛电极、铱钽钴电极、铱钽铂电极、铱钽锡电极、铅及铅合金电极、铅钛合金电极或铂及铂钛电极。
6.根据权利要求1所述的钛基电极强化寿命测试的电解池装置，其特征在于：所述的阴极采用是钛板、不锈钢板、铅板、铝板或镍板。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN108844890A (zh) * | 2018-06-13 | 2018-11-20 | 昆明理工大学 | 一种电积用铅及其合金阳极寿命评价方法 |
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2017
- 2017-12-20 CN CN201711379122.6A patent/CN108020744A/zh active Pending
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