Pembuatan Anoda Titanium Khusus untuk Industri Klor-Alkali
Anoda titanium telah dengan cepat menjadi anoda utama dalam industri klor-alkali karena ketahanannya terhadap korosi yang sangat baik, aktivitas elektrokatalitik yang tinggi, dan masa pakai yang lama. Saat ini, lebih dari 80% industri klor-alkali global menggunakan teknologi anoda titanium.
- Anoda iridium-titanium
- Anoda titanium Ir-Ta-Ti
- Anoda titanium Ru-Ir-Ti
- Anoda rutenium-titanium (RuO₂-TiO₂)
- Anoda grafit titanium
- Anoda titanium yang disesuaikan
- Anoda titanium logam transisi
- Anoda titanium unsur tanah jarang
Anoda Titanium Terpercaya untuk Industri Kimia Klor-alkali
Sebagai industri pilar kimia modern, industri klor-alkali menghasilkan klorin, hidrogen, dan natrium hidroksida yang banyak digunakan dalam pembuatan kertas, tekstil, obat-obatan, makanan, elektronik, dan bidang lainnya. Anoda, sebagai komponen inti dari proses elektrolisis klor-alkali, secara langsung menentukan efisiensi, konsumsi energi, dan kualitas. Pada awalnya, industri klor-alkali terutama menggunakan anoda grafit dan anoda timbal. Anoda grafit berbiaya rendah, tetapi memiliki ketahanan korosi yang buruk dan masa pakai hanya 8-12 bulan. Meskipun anoda timbal memiliki konduktivitas yang baik, anoda tersebut akan larut selama proses elektrolisis, mencemari elektrolit dan menyebabkan kemurnian produk menurun, dan ada juga risiko pencemaran logam berat. Ketahanan korosi yang sangat baik, konduktivitas yang baik, dan aktivitas elektrokatalitik yang efisien dari anoda titanium telah sepenuhnya mengubah pola industri klor-alkali dan dipuji sebagai revolusi teknologi utama.
Prinsip Kerja
Industri klor-alkali terutama memproduksi natrium hidroksida (NaOH), klorin (Cl₂) dan hidrogen (H₂) dengan mengelektrolisis larutan natrium klorida jenuh, 2NaCl + 2H₂O =2NaOH + Cl₂↑ + H₂↑. Dalam elektroliser klor-alkali, anoda titanium berfungsi sebagai elektroda untuk reaksi oksidasi. Ketika arus melewati elektroliser, pada permukaan anoda titanium, ion klorida (Cl⁻) dalam larutan kehilangan elektron dan dioksidasi menjadi klorin (Cl₂), dan rumus reaksi elektroda adalah: 2Cl⁻ – 2e⁻ = Cl₂↑. Anoda titanium sendiri memiliki konduktivitas listrik yang baik dan dapat secara efektif menghantarkan arus. Pada saat yang sama, lapisan oksida logam yang dilapisi pada permukaan anoda titanium memiliki sifat elektrokatalitik yang sangat baik, yang dapat mengurangi kelebihan potensial reaksi evolusi klorin, sehingga mengurangi konsumsi energi listrik.
Dibandingkan dengan anoda lainnya
prinsip kerja anoda grafit dalam elektrolisis klor-alkali juga disebabkan oleh ion klorida yang kehilangan elektron pada permukaannya sehingga menghasilkan gas klorin. Akan tetapi, grafit memiliki konduktivitas yang relatif buruk dan mudah terkorosi serta terbakar selama elektrolisis. Selama elektrolisis, anoda timbal diubah menjadi timbal sulfat dan kemudian menjadi timbal oksida. Timbal oksida adalah zat yang benar-benar mengalami reaksi evolusi oksigen. Akan tetapi, timbal sulfat adalah isolator, yang akan menghambat konduksi elektron dan meningkatkan resistansi elektroda. Selain itu, kinerja elektrokimia anoda timbal terus menurun, yang tidak hanya akan mencemari elektrolit, tetapi juga sangat memperpendek umur elektroda.
| Indikator | Anoda Titanium | Anoda Grafit | Anoda Timbal |
|---|---|---|---|
| Kehidupan pelayanan | 5 - 8 tahun | 8 - 12 bulan | 1 - 2 tahun |
| Kepadatan arus | 1.5 – 3kA/m² | 0.5 – 1kA/m² | 0.8 – 1.2kA/m² |
| Potensial Berlebih Evolusi Klorin | 800 – 950mV | 950 – 1100mV | 900 – 1050mV |
| Kemurnian Produk | > 99.5% | <98% | Mengandung kotoran logam berat |
| Konsumsi Energi | 2200 – 2400 kWh/t Cl₂ | 2800 – 3200 kWh/t Cl₂ | 2500 – 2800 kWh/t Cl₂ |
Jenis Anoda Titanium Untuk Klor-alkali
Lapisan anoda titanium rutenium sebagian besar terdiri dari oksida rutenium. Lapisan ini memiliki potensi berlebih evolusi klorin yang rendah dan dapat secara efisien mengkatalisis oksidasi ion klorida untuk menghasilkan gas klorin pada tegangan rendah, sehingga mengurangi konsumsi energi dari proses elektrolisis.
Anoda iridium titanium lebih berfokus pada kondisi kerja dengan persyaratan yang sangat tinggi untuk stabilitas anoda dan ketahanan terhadap korosi. Ia tetap mempertahankan kinerja yang baik dalam kondisi yang keras seperti suhu tinggi, kerapatan arus tinggi, dan elektrolit dengan konsentrasi tinggi.
Wstitanium telah mengembangkan pelapis komposit multikomponen Ru-Ir-Ta-Ti. Pelapis ini telah mencapai aktivitas katalitik dari berbagai oksida logam. Pelapis ini beroperasi secara stabil dalam lingkungan pengotor yang kompleks (seperti ion bromida dan ion sulfat).
Pembuatan anoda titanium yang disesuaikan merupakan teknologi inti dari industri klor-alkali. Dari analisis permintaan, pemilihan material, pembuatan hingga pemeriksaan kualitas dan layanan purnajual, setiap mata rantai memiliki dampak penting pada kinerja anoda dan manfaat ekonomi perusahaan. Dengan memahami secara mendalam prinsip kerja, jenis, dan keunggulan anoda titanium, praktisi di industri klor-alkali dapat memilih dan menerapkan anoda titanium dengan lebih baik.
