塩素アルカリ用MMOチタン陽極

Wstitaniumは、チタン陽極の中国メーカー兼サプライヤーです。同社の塩素発生型および酸素発生型チタン陽極には、イリジウム、ルテニウム、白金陽極が含まれます。これらの陽極は、塩素アルカリ工業、海洋、造船、電気めっき、電解、湿式冶金、廃水処理、陰極防食などの分野で使用されています。

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塩素アルカリ溶液用MMOチタン陽極の全製品ラインナップ

MMOチタンアノード強酸、高塩分、腐食に対する優れた耐性を示し、塩素アルカリ工業におけるあらゆる複雑な運転条件（高不純物塩水、高温、高電流密度）に適しています。高い触媒活性を有し、酸素発生反応（OER）を効果的に抑制します。電流効率は96%以上です。MMOチタンアノードは、基材の溶解や重金属の析出を引き起こさないため、電解液、製品、および環境の汚染を防ぎます。チタンの塩素アルカリ処理専用MMOチタン陽極は、ASTM B265-2025（チタン材料）、GB/T 23756-2021（電極）、HG/T 2471-2007（電極）、Euro Chlor BAT 2024（環境保護）、および塩素協会（安全性）の5つの権威ある規格に厳密に準拠しています。SGSおよびRoHSの第三者品質検査にも対応しています。

MMOチタン陽極コーティング

MMOコーティングの機能は、塩素発生反応（CER）の過電圧を低減することです。塩素発生過電圧が低いほど、電解槽のエネルギー消費量が低減されます。Wstitanium社は、塩水の純度、電流密度、運転温度に基づいて、貴金属の配合比率、充填量、焼結温度を調整し、Ru系、Ir系、Ru-Ir系、Ir-Ta系のコーティングを最適化し、運転条件とコーティング性能が完全に一致するようにしています。

RuO₂-TiO₂

RuO₂は塩素発生の活性触媒中心として機能し、塩素発生過電圧を低減し、電流効率を向上させる役割を担います。TiO₂は支持体として機能し、コーティングと基板間の密着性を高めます。

モル比：RuO₂ 70% + TiO₂ 30%
貴金属含有量：8～20 g/m²
温度: ≤85℃
塩素発生電位：≤1.13V
加速寿命（ALT）：3000分以上
電流効率：96%以上
塗膜密着性：25MPa以上

RuO₂-IrO₂-TiO₂

IrO₂は、塩水中の不純物（Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺）、高温、強酸による腐食に効果的に耐性があります。隔膜式クロルアルカリプロセスや高不純物塩水環境に適しています。Wstitanium社の主力カスタムコーティングの一つです。

RuO₂ 60% + IrO₂ 20% + TiO₂ 20%
貴金属含有量 ≥15g/㎡
温度: ≤95℃
塩素発生電位：≤1.10V
電流効率：98%以上
コーティング厚さ：8〜30μm
寿命延長：3000分以上

IrO₂-Ta₂O₅

イオン交換膜式クロルアルカリ製造、塩素酸塩製造、廃塩素回収電解に適しています。重金属の沈殿がなく、塩素純度99.8%以上、苛性ソーダ純度32.5%以上を実現します。Wstitaniumは5年間の標準保証を提供します。

モル比：IrO₂ 60% + Ta2O₅ 40%
塗布量：12～30g/㎡
塩素発生電位：≤1.14V
電流効率：96.5%以上
塗膜密着性：32MPa以上
温度：85〜95℃
電流密度：300～5000A/m²

RuO₂-IrO₂-SnO₂

ルテニウム・イリジウム・スズコーティングは、塩素アルカリ工業の派生的な用途（次亜塩素酸ナトリウムの製造、塩素酸塩の製造、塩素含有排ガスの処理など）向けに開発された高性能コーティングシステムです。

希土類

ランタン、セリウム、ネオジム、プラセオジムなどの希土類元素は、塩素発生触媒活性を高める。結晶粒子のサイズは20～50nmに微細化され、構造安定性が向上する。

カスタムコーティング

電解質の元素、動作温度、電流密度、pHなどに基づいて、触媒活性、耐食性、コストのバランスを取るために、Ru、Ir、Ta、Sn、および希土類元素のモル比が精密に制御されます。

MMOチタン陽極の形状

チタンマトリックスはMMOチタン陽極の「骨格」を形成し、コーティングを支え、電流を伝導します。その形状と構造は、陽極の比表面積、電流分布、電解液の流れを決定し、ひいては電解効率と運転安定性に影響を与えます。Wstitaniumは、塩素アルカリ化学工業における様々な電解槽の種類、設置スペース、運転条件のニーズを満たすため、多様な形状と構造を持つMMOチタン陽極を幅広く取り揃えています。

MMOプレートチタン陽極

厚さ：0.5～6mm。最大サイズ：3000mm×1000mm。電解セル寸法に合わせて精密に切断され、打ち抜き、面取り、導電性ラグの溶接、ねじ穴加工などが施されます。

MMO チタンメッシュアノード

厚さ：0.5～2mm。メッシュサイズ：3×6mm、4×8mm、5×10mm。チタン線径：0.5～2mm。標準メッシュ数：10～40メッシュ。平織りおよび綾織りの特注も承ります。

MMO 管状チタン陽極

外径10～50mm、肉厚0.5～3mm、最大長さ6000mm。片側/両側シール、溶接導電棒、フランジなど、カスタマイズ対応可能。

MMOチタンロッド陽極

ASTM B348規格に準拠したGr1/Gr2チタン棒をベースとしています。直径5～50mm、最大長さ3000mm。真直度偏差≤0.1mm/m。均一な電流分布。コーティング均一性偏差≤10%。塩素発生電位偏差≤20mV。

MMO チタンメッシュアノード

メッシュサイズ：3×6、4×8、5×10mm。表面平坦度偏差≤0.05mm/m。線径：0.5～2mm。メッシュ数：10～40メッシュ。カスタム織りも可能：平織り、綾織り、朱子織りなど。電流密度偏差≤5%。メッシュ構造の表面積は、板状陽極の3～5倍です。

MMOチタンバスケット陽極

高純度塩水、副産物塩水の電気分解、および塩素アルカリ工業における貴金属回収に適しています。直径100～1000mm、高さ500～3000mm。360°均一な電流分布。最大サイズ3000mm×2000mm×1500mm。円形、正方形、円弧、不規則形状など、カスタム形状も承ります。

セレクションガイド

塩素アルカリ製造において、MMOチタン陽極の選定は、期待される性能を発揮できるか、設計寿命を達成できるか、そして省エネルギーと排出削減の目標を達成できるかを判断する上で非常に重要です。Wstitanium社は、HG/T 2471-2011やHG/T 2951-2012などの規格に基づき、科学的かつ厳密な、塩素アルカリ製造に特化したMMOチタン陽極選定ガイドを作成しました。このガイドは、お客様の操業条件に最適な陽極製品を選択し、コストパフォーマンスを最大限に高めるのに役立ちます。

運転条件パラメータ

運転条件パラメータは陽極選定の基礎となる。正確な選定のためには、実際の電解条件を包括的かつ正確に理解することが不可欠である。

NaCl濃度

飽和塩水（300～310g/L）、希釈塩水（約200g/L）、または低濃度塩水（3～5%）？塩水の濃度が異なると、陽極での塩素発生に必要な触媒活性も異なります。

pH

電解液の動作pH値とその変動範囲を決定します。塩素アルカリ電解におけるpH値は通常2～4です。脱塩素処理や次亜塩素酸ナトリウムを用いた用途では、pH範囲はより広くなります。pH値が異なると、コーティングに求められる耐食性も異なります。

使用温度

電解液の通常の動作温度と最大温度変動範囲を特定してください。イオン交換膜電解槽は通常80～90℃で動作しますが、隔膜式電解槽では95℃に達することがあります。温度が10℃上昇するごとに、コーティングの腐食速度は2倍になります。

不純物含有量

フッ化物（F⁻）濃度が50ppb以上の場合、耐腐食性に優れたコーティングシステムを選択する必要があります。カルシウムイオンとマグネシウムイオンは陽極表面にスケールを形成し、電流効率の低下につながります。硫酸イオンは酸素発生副反応を促進します。マンガン、鉄、鉛などの重金属イオンは触媒被毒を引き起こします。

電気式

電気的パラメータによって、陽極電流負荷とコーティング厚さの設計が決まります。イオン交換膜電解槽の場合、電流負荷は3000～6000 A/m²、隔膜電解槽の場合は1500～2000 A/m²、次亜塩素酸ナトリウム発生器の場合は1000～2000 A/m²です。電流密度が高いほど、コーティングの触媒活性と安定性に対する要求が高くなり、より厚いコーティングが必要になります。

電解槽の構造

電解槽の構造によって、基板の形状、サイズ、および陽極の設置方法が決まります。イオン交換膜電解槽の電極間隔は通常2～3mmです。陽極がボルト締め、溶接、またはスロット留めされているか、また導電性ラグの位置、サイズ、および数を明確にすることが重要です。

コーティングシステム

コーティングシステムは選定プロセスの核心であり、陽極の電気触媒性能、耐食性、および寿命を決定づける重要な要素です。当社は、さまざまな運転条件に基づいた、コーティングシステム選定のための精密なマッチングルールを開発しました。

労働条件	特性	推奨コーティング	コーティングの厚さ	耐用年数
ノーマル	精製飽和塩水、フッ化物濃度≦50ppb、極めて低不純物含有量。運転電流密度≦4000A/m²、温度≦85℃。	ルテニウムコーティング	8-12μm	5-6年
中負荷	精製飽和塩水、フッ化物濃度≦50ppb、低不純物含有量。動作電流密度4000～6000A/m²、温度≦90℃。	ルテニウム・イリジウムコーティング	12-18μm	8-10年
高負荷	飽和塩水、中程度の不純物含有量。F⁻ ≤ 100ppb、動作電流密度 ≤ 6000A/m²、温度 ≤ 95℃。	ルテニウム・イリジウムコーティング	15-20μm	7-8年
極端な状態	不純物含有量の高い塩水（フッ化物濃度100ppb以上）。硫酸塩および重金属含有量が高い。運転電流密度6000A/m²以上、温度90℃以上。	イリジウムタンタルコーティング	18-25μm	8-12年
低濃度塩水	希釈塩水／低濃度塩水（5%以下）。pH値4～10。動作電流密度2000A/m²以下、温度60℃以下。	ルテニウム・イリジウムコーティング（高ルテニウム比率）	10-15μm	5-7年
高塩分廃水処理	高塩分廃水、pH値6～9。有機物およびアンモニア性窒素を含む。運転電流密度≤2000A/m²。	イリジウムタンタルコーティング	10-15μm	3-5年

コーティングの厚さ

コーティング厚さの設計は、動作電流密度、設計寿命、および動作条件の腐食性に基づいて総合的に決定する必要があります。電流密度が高い場合、コーティング中の活性物質の消費速度が速くなるため、設計寿命を確保するにはより厚いコーティングが必要となります。例えば、電流密度が4000 A/m²の場合、12 μmのコーティング厚さで3年以上の寿命を確保できます。一方、電流密度が6000 A/m²の場合、同じ寿命を保証するには18 μmのコーティング厚さが必要となります。

設計寿命が長くなるほど、コーティングは厚くなります。コーティングの消費率は比較的安定しています。設計寿命が2年延びるごとに、コーティングの厚さを3～5μm増やす必要があります。

運転条件の腐食性が高いほど、コーティングは厚くなります。不純物が多く、高温で、pH変動が大きいような腐食性の高い条件下では、コーティングの腐食速度が速いため、より厚いコーティングが必要になります。

コーティングが厚いほど良いとは限らないことに注意が必要です。コーティングが厚すぎると内部応力が増加し、ひび割れや剥離が発生しやすくなり、最終的に陽極の寿命を縮めることになります。Wstitanium社は、性能とコストのバランスを取るために、運転条件に基づいて最適なコーティング厚さを設計しています。

貴金属の充填

コーティング層へのルテニウムやイリジウムなどの貴金属の含有量は、陽極の触媒活性、安定性、およびコストを決定する。

**通常の動作条件:** RuO₂を主要な活性物質として使用し、RuO₂のモル比を30%～50%にすることで、塩素発生触媒活性を確保しつつ、使用する貴金属の量を制御し、コスト効率を向上させることができる。

**中～高負荷条件:** IrO₂の割合を10～20%に増やすことで、コーティングの酸素腐食に対する耐性と安定性が向上し、耐用年数が延びる。

**過酷な動作条件:** IrO₂とTa₂O₅の比率をさらに高め、IrO₂のモル比を15%～25%、Ta₂O₅のモル比を5%～10%にすることで、コーティングの耐食性と耐不純物性が大幅に向上し、過酷な運転条件にも適したものとなる。

Wstitaniumは、コスト予算と性能要件に基づき、希土類元素ドーピングとナノ構造最適化技術を活用しています。性能を確保しながら貴金属の使用量を削減することで、コスト効率の高いソリューションを提供します。

塩素アルカリ溶液用MMOチタン陽極

クロルアルカリ産業の中核は、飽和塩水の電気分解です。MMOチタン陽極は、電気分解システムの主要構成要素として、クロルアルカリ製造工程全体で使用されています。Wstitaniumは、クロルアルカリ産業チェーン全体を深く理解した上で、「苛性ソーダ製造工程から塩素誘導体製造、環境保護処理支援まで」あらゆるシナリオを網羅する包括的なMMOチタン陽極製品マトリックスを構築しました。当社は、あらゆるシナリオに対応する陽極ソリューションをクロルアルカリ企業に提供します。

イオン交換膜法による苛性ソーダの製造

イオン交換膜（IEM）を用いた苛性ソーダ製造は、世界で最も先進的な塩素アルカリ製造技術の一つです。その中核となるのはイオン交換膜電解槽です。陽イオン交換膜によって電解槽は陽極室と陰極室に分割されます。飽和精製塩水が陽極室に入り、陽極表面で塩素発生反応が起こり塩素ガスが発生します。ナトリウムイオンはイオン交換膜を通過して陰極室に入り、陰極で生成された水酸化物イオンと結合して苛性ソーダを形成します。同時に、陰極室では水素ガスも発生します。

典型的な動作特性：

電解質：飽和精製NaCl溶液、濃度300～310g/L、pH2～4、動作温度80～90℃、極めて低い不純物含有量（Ca²⁺、Mg²⁺≦20ppb、F⁻≦50ppb）。

電気的パラメータ：動作電流密度3000～6000 A/m²、セル電圧2.8～3.2 V、24時間連続運転、年間稼働時間8000時間以上。

性能要件：極めて低い塩素発生過電圧、極めて高い塩素発生反応選択性（電流効率≧95%）、極めて長い耐用年数（設計寿命≧8年）、極めて均一な電流分布、優れた寸法安定性、イオン交換膜との電極間隔偏差≦±0.1mmを確保し、イオン交換膜の損傷を回避すること。

チタン溶液

ルテニウム-イリジウムコーティングシステムを採用。陽極での塩素発生電位を安定的に低く保ち、酸素発生副反応を抑制し、ルテニウムの溶解と損失を低減します。基材にはGr1純チタン延伸メッシュを使用。メッシュサイズ、プレート厚、全体寸法、導電性ラグ構造を精密にカスタマイズすることで、主流ブランドのイオン交換膜電解槽に完璧に適合し、電解槽に一切変更を加えることなく、元の陽極と1:1で交換可能です。

結果について

アルカリ1トンあたりの電力消費量は80～150kWh削減された。陽極寿命は8年以上であった。塩素発生反応の電流効率は95%以上、塩素純度は99.5%以上であった。

塩水用脱塩素システム

イオン交換膜電解槽から排出される塩水には、一定量の溶解塩素が含まれています。脱塩素処理を行わないと、塩素が無駄になるだけでなく、機器や配管の腐食も引き起こします。したがって、脱塩素処理は不可欠です。電解触媒脱塩素は、高効率かつ環境に優しい新しい脱塩素技術であり、化学試薬を必要としません。電解により、塩水中の溶解塩素イオンと次亜塩素酸イオンが酸化されて塩素ガスが生成され、回収されます。脱塩素効率は99%以上に達します。MMOチタン陽極は、電解脱塩素装置の中核部品です。

典型的な動作特性

電解質：低濃度NaCl溶液（約200g/L）、溶解塩素イオンおよび次亜塩素酸イオンを含む、pH4～6、動作温度60～70℃。

電気的パラメータ：動作電流密度1000～2000A/m²。動作条件は、塩水流量と塩素濃度によって変動します。

性能要件：低濃度塩化物イオン酸化に対する優れた触媒活性、運転条件変動に対する良好な耐性、強力な耐食性、および長い耐用年数。

チタン溶液

ルテニウム・イリジウムコーティングシステムを採用。コーティング中のRuO₂含有量を最適化することで、低塩化物イオン濃度下における塩素発生触媒活性を向上させる。多孔性と比表面積の高いチタン編組メッシュ陽極を用いることで、電解質と陽極間の接触効率が向上し、脱塩素効率を高める。

結果

塩水の脱塩素効率は99%以上。出口の遊離塩素濃度は1mg/L以下。亜硫酸ナトリウムなどの化学薬品を添加する必要がないため、コストを削減できます。塩水精製時の硫酸塩の持ち越しを低減します。回収された塩素は塩素パイプラインネットワークに再統合できるため、塩素回収率が向上します。パイプラインや樹脂塔の腐食を防ぎます。

次亜塩素酸ナトリウム製剤

塩素アルカリ工場では、製造過程で一定量の廃塩素ガスと排ガスが発生します。同時に、工場内の循環水および廃水処理システムでは、殺菌、藻類除去、消毒のために大量の次亜塩素酸ナトリウムが必要となります。低濃度塩水の電気分解によって次亜塩素酸ナトリウムを製造する方法は、安全で簡便かつ低コストな技術です。これにより、廃塩素ガスの無害化処理と、工場内での次亜塩素酸ナトリウムの自給自足が実現します。MMOチタン陽極は、次亜塩素酸ナトリウム発生装置の中核部品です。

典型的な動作特性

低濃度NaCl溶液（3～5%）、中性pH、動作温度40～50℃。動作電流密度1000～2000A/m²、セル電圧3～5V。要件：高い塩素発生触媒活性、高い次亜塩素酸ナトリウム生成効率、優れた逆電流耐性、および長い耐用年数。

チタン溶液

ルテニウムまたはルテニウム・イリジウムコーティングシステムを採用しています。管状チタン陽極が推奨され、360°均一な電流分布を保証します。電解液は管内を循環します。次亜塩素酸ナトリウム発生装置（50g/h～10kg/h）に対応するため、仕様の異なる特注陽極アセンブリをご用意しています。

結果

次亜塩素酸ナトリウム生成効率90%以上。運転エネルギー消費量3.5kWh/kg以下。陽極寿命5年以上。廃塩素ガスの資源利用と次亜塩素酸ナトリウムの自給自足を実現し、コスト削減と同時に工場の環境殺菌要件を満たします。

苛性ソーダ製造用隔膜式電解槽

隔膜式電解槽は、塩素アルカリ工業における伝統的な技術です。陽極室と陰極室を隔てるために、アスベスト製隔膜（または改良型隔膜）が使用されます。従来は黒鉛陽極が用いられていましたが、エネルギー消費量が多く、寿命が短く、環境汚染も深刻でした。MMOチタン陽極は、これらの問題を完全に解決できます。

標準的な動作条件

飽和NaCl溶液、濃度310～320g/L、pH3～5、運転温度90～95℃、塩水中の不純物含有量が比較的高い。運転電流密度1500～2000A/m²、セル電圧3.5～4.0V。主な問題点：グラファイト陽極の摩耗が速く、8～12ヶ月ごとに交換が必要。セル電圧が高く、エネルギー消費量が多く、苛性ソーダ1トンあたり2600kWhを超える。塩素純度が低く、炭素不純物含有量が高い。

チタン溶液

ルテニウム・イリジウムコーティングシステムを採用。板状の多孔陽極または格子状の陽極を使用。オリジナルの隔膜式電解槽の寸法に合わせて1：1でカスタマイズされ、オリジナルの黒鉛陽極を完全に置き換えます。希土類元素安定剤を添加することで、95℃でのコーティングの構造安定性を向上させ、長期高温運転時のひび割れや剥離を防ぎます。コーティング密度を最適化することで、フッ化物イオンや硫酸塩不純物に対する耐性を高め、チタン基板の不動態化を防ぎます。

結果

セル電圧は3.8Vから3.2Vに低下しました。苛性ソーダ1トンあたりの電力消費量は400～500kWh減少しました。年間10万トンの苛性ソーダ工場を基準とすると、これは年間200万米ドルを超える電力節約に相当します。陽極の寿命は1年から5年以上へと延び、交換コストとダウンタイム損失を大幅に削減しました。塩素の純度は95%から99%以上に向上し、炭素不純物による汚染が解消されました。