塩素酸塩の電解製造において、 混合金属酸化物（MMO）チタン陽極 優れた性能により、塩素酸塩が第一の選択肢となっています。塩素酸塩（塩素酸ナトリウム、塩素酸カリウム、塩素酸カルシウム、塩素酸アンモニウムなど）は、化学工業において不可欠な基礎化学物質です。パルプ漂白、水処理、爆薬製造、農薬、繊維染色、二酸化塩素製造など、幅広い分野で利用されています。
塩素酸塩製造会社にとって、陽極は経済的利益と市場競争力に不可欠な要素です。高品質の陽極を使用することで、エネルギー消費量を10～30%削減し、電流効率を3～8%向上させ、耐用年数を2～5倍に延ばし、コストを大幅に削減することができます。 チタン中国を代表するMMOチタン陽極メーカーである当社は、塩素酸塩製造会社に高性能、長寿命、カスタマイズ可能なチタン陽極ソリューションを提供しています。当社の製品は、ASTM B265やISO 19097-1:2018などの国際規格に厳密に準拠しています。このページでは、コーティングシステム、技術パラメータ、形状、カスタマイズソリューション、エンジニアリング事例、よくある質問など、塩素酸塩製造向けのWstitaniumのMMOチタン陽極製品をご紹介します。当社は、世界の塩素酸塩製造会社がコスト削減、効率向上、グリーン生産という目標を達成できるよう支援することに尽力しています。
塩素酸塩製造用MMOチタン陽極コーティング
MMOチタン陽極の性能は、その表面の混合金属酸化物コーティングに90%以上依存する。コーティングの元素組成、微細構造、厚さ、製造技術、およびチタン基板への密着性は、塩素発生電位、酸素発生電位、電流効率、耐食性、不純物析出耐性、および寿命に影響を与える。
塩素酸塩製造の電気分解は、複雑な電気化学反応と化学反応が組み合わさったプロセスである。全体の反応式は以下のとおりである。
- NaCl + 3H₂O → NaClO₃ + 3H₂↑ ΔH = +216 kJ/mol
陽極表面で起こる主な反応は、塩素発生反応である。
- 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻ E⁰ = 1.36V vs. SHE
生成された塩素ガスは、高温のアルカリ性電解液中で不均化反応を起こし、次亜塩素酸イオンと塩素酸イオンを生成する。
- Cl₂ + H₂O ⇌ HClO + Cl⁻ + H⁺
- HClO ⇌ ClO⁻ + H⁺
- 2HClO + ClO⁻ → ClO₃⁻ + 2Cl⁻ + 2H⁺
同時に、陽極表面では酸素発生の副反応が起こる。
- 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e⁻ E⁰ = 1.23V 対 SHE
この酸素発生副反応は、電流効率を低下させ、エネルギー消費量を増加させるだけでなく、コーティングの腐食と破損を加速させる。したがって、塩素酸塩製造に理想的なMMOチタン陽極コーティングは、以下の特性を備えている必要がある。
- 良好な電気伝導性
- 極めて低い塩素発生過電圧
- 強力な酸化剤に対する耐腐食性
- 酸素発生副反応を抑制するための高い酸素発生過電圧
- FePO₄、CaSO₄、Mg(OH)₂などの不純物の析出に対する耐性
RuO₂-TiO₂
ルテニウムコーティングは、塩素酸塩製造に適用された最初のMMOコーティングシステムです。このコーティングは、主要な電気触媒活性成分として二酸化ルテニウム（RuO₂）を、安定剤および支持体として二酸化チタン（TiO₂）を使用しています。RuO₂は塩素発生反応の過電圧を大幅に低減します。TiO₂はコーティングの化学的安定性と機械的強度を向上させ、RuO₂の溶解と損失を防ぎます。
- RuO₂ 30～40モル％、TiO₂ 60～70モル％
- 貴金属含有量：8～25g/m²
- コーティングの多孔度：20～30%
- コーティング厚さ：8〜15μm
- 電流効率94%以上
- 設計寿命：5～8年
- 比較的低コスト
- 電解質中のフッ化物イオン含有量 <50mg/L
- 塩素発生電位：≤1.08V（対SCE）
- 酸素発生電位：SCE基準で1.45V以上
- 動作電流密度 ≤2500A/m²
- コーティング抵抗率：≤5×10⁻⁴ Ω·cm
- 長寿命：45時間以上（40000A/m²）
- 電解質温度≦65℃
二酸化イリジウム（IrO₂）は、格子定数a = 4.49 Å、c = 3.15 Åのルチル型結晶構造を持ち、これはRuO₂およびTiO₂の格子構造と非常に近い。そのため、IrO₂はこれらの物質と連続固溶体を形成する。IrO₂はRuO₂よりも高い化学的安定性と耐酸化性を示す。また、IrO₂は優れた電気伝導性も有する。さらに、IrO₂はRuO₂よりも逆電流に対する耐性が高い。
- pHは1-12
- 電流効率95%以上
- フッ化物イオン含有量：80mg/L未満
- 温度: ≤75℃
- 電流密度: ≤3000 A/m²
- 設計寿命：8～12年
- 気孔率：25％-35％
- RuO₂ 25～35 mol%、IrO₂ 5～15 mol%、TiO₂ 50～70 mol%
- 貴金属含有量：10～20g/m²
- コーティング厚さ：3～8μm
- 長寿命化：80時間以上（40000A/m²）
- 抵抗率：≤3×10⁻⁴ Ω·cm
- 塩素発生電位：≤1.10V（対SCE）
- 酸素発生電位：SCE基準で1.48V以上
RuO₂-IrO₂-SnO₂
原料には鉄、リン、カルシウム、マグネシウムなどの不純物が必然的に含まれています。これらの不純物は電解中に陽極表面に析出し、FePO₄、CaSO₄、Mg(OH)₂などの絶縁性析出物を形成します。これにより電流効率が低下します。SnO₂は陽極表面への不純物イオンの吸着と析出を抑制します。SnO₂は高い酸素発生過電圧を有するため、酸素発生副反応をさらに抑制します。SnO₂はコーティングの耐酸化性と耐腐食性を向上させます。
- コーティング厚さ：5～20μm
- 電流効率95%以上
- 抵抗率：≤4×10⁻⁴ Ω·cm
- 電流密度：≤3500A/m²
- 設計寿命：10～15年
- フッ化物イオン含有量：100mg/L未満
- 貴金属含有量：12～25g/m²
- 電解質温度：80℃以下
- コーティング厚さ：3～8μm
- 長寿命化：120時間以上（40000A/m²）
- 塩素発生電位：≤1.12V（対SCE）
- 酸素発生電位：SCE基準で1.52V以上
IrO₂-Ta₂O₅は、Wstitanium社が開発した、過酷な使用条件下（高電流密度、高温、腐食性の高い環境など）に適したコーティングシステムです。五酸化タンタル（Ta₂O₅）は、化学的に非常に安定しており、優れた耐食性を持つ酸化物です。Ta₂O₅は腐食性媒体の浸透を防ぎ、コーティングの腐食速度を大幅に低減します。
- 電流密度：5000A/m²
- 貴金属含有量：15～35g/m²
- 厚さ：5～12μm
- 気孔率：25％-35％
- 抵抗率：≤5×10⁻⁴ Ω·cm
- 電流効率95%以上
- フッ化物イオン含有量：150mg/L未満
- 温度: ≤90℃
- 設計寿命：12～18年
- 鉄筋寿命：180時間以上（40000A/m²）
- 塩素発生電位：≤1.13V（対SCE）
- 酸素発生電位：SCE基準で1.55V以上
MMOチタン陽極の比較
お客様に最適なコーティングシステムをお選びいただけるよう、Wstitaniumは上記4つの主要コーティングシステムの主要な技術パラメータを詳細に比較した資料をご用意しました。すべてのデータはWstitanium研究所における標準試験結果に基づき、試験方法はGB/T 26136-2010およびHG/T 4593-2014規格に厳密に準拠しています。
| 標準/試験方法 | RuO₂-TiO₂ | RuO₂-IrO₂ | RuO₂-IrO₂-SnO₂ | RIrO₂-Ta₂O₅ | |
|---|---|---|---|---|---|
| 貴金属の充填 | XRF検査 | 8～15 g/m² (ルテニウム) | 10～20 g/m² (Ru+Ir) | 12～25 g/m² (Ru+Ir) | 15～35 g/m² (Ru+Ir) |
| コーティングの厚さ | XRF検査 | 2〜5 µm | 3〜8 µm | 4〜10 µm | 5〜12 µm |
| コーティングの多孔性 | 圧縮方法 | 20％〜30％ | 25％〜35％ | 30％〜40％ | 25％〜35％ |
| コーティングの抵抗率 | 4点プローブ法 | ≤ 5×10⁻⁴ Ω·cm | ≤ 3×10⁻⁴ Ω·cm | ≤ 4×10⁻⁴ Ω·cm | ≤ 5×10⁻⁴ Ω·cm |
| 塩素発生の可能性 | 2000 A/m²、25℃、飽和NaCl溶液、対SCE | ≤1.08V | ≤1.10V | ≤1.12V | ≤1.13V |
| 酸素発生の可能性 | 2000 A/m²、25℃、1mol/L H₂SO₄、対SCE | ≥1.45V | ≥1.48V | ≥1.52V | ≥1.55V |
| 塩素発生分極率 | 200～2000 A/m²、飽和NaCl | ≤40mV | ≤40mV | ≤45mV | ≤45mV |
| 現在の効率 | HG/T 4593-2014 | ≥94％ | ≥95％ | ≥96％ | ≥96.5％ |
| 電流密度 | デザイン価値 | ≤ 2500 A/m² | ≤ 3000 A/m² | ≤ 3500 A/m² | ≤ 5000 A/m² |
| ピーク電流密度 | デザイン価値 | ≤ 4000 A/m² | ≤ 5000 A/m² | ≤ 6000 A/m² | ≤ 8000 A/m² |
| 使用温度 | デザイン価値 | ≤65°C | ≤75°C | ≤80°C | ≤90°C |
| pH範囲 | デザイン価値 | 1-12 | 0-14 | 0-14 | 0-14 |
| 耐塩化物性 | デザイン価値 | <50 mg / L | <80 mg / L | <100 mg / L | <150 mg / L |
| 逆電流抵抗 | 定性的評価 | フェア | グッド | 素晴らしい | 優れた |
| 防汚性 | 定性的評価 | フェア | グッド | 優れた | 素晴らしい |
| 耐熱衝撃性 | 定性的評価 | フェア | グッド | グッド | 優れた |
| 加速寿命試験 | 40000 A/m²、40°C、1mol/L H₂SO₄ | ≥45時間 | ≥80時間 | ≥120時間 | ≥180時間 |
| 耐用年数 | 標準状態 | 5〜8年 | 8〜12年 | 10〜15年 | 12〜18年 |
| 相対コスト | Ru-Ti二元コーティングに基づく = 1.0 | 1 | 1.3 | 1.6 | 2 |
| おすすめアプリケーション | - | 小型・中型標準ユニット 高品質の塩水 穏やかな動作条件 |
大型のモダンなユニット より高い電流密度 中程度の状態 |
質の悪い生塩水 不純物含有量が高い 高い電流効率が求められる |
極限状態 高電流密度 高温 最大寿命要件 |
| 注：上記のデータは標準試験条件下における代表値です。実際の耐用年数は運転条件によって異なります。Wstitaniumは、お客様の具体的な使用条件に応じて、より正確な耐用年数予測とカスタマイズされたコーティングソリューションを提供します。 | |||||
塩素酸塩製造用MMOチタン陽極構造
電解槽の性能に影響を与える重要な要素として、陽極の形状と構造も挙げられます。陽極の形状によって、比表面積、電流分布特性、ガス発生性能、電解液の流れ性能が異なります。Wstitanium社は、お客様の電解槽構造に合わせて、様々な形状のMMOチタン陽極を提供しています。すべての陽極は、ASTM B265規格に準拠したGr1またはGr2の純チタンを基材として使用しており、優れた機械的強度と耐食性を実現しています。
チタン製陽極板
- ASTM B265 Gr1、Gr2
- 厚さ：0.5-10mm
- 最大サイズ：2000mm × 1000mm
- 導体棒の直径：10～50mm
- 導体棒の長さ：100～1000mm
- 接続方法：溶接、ボルト、フランジ
メッシュチタン陽極
- 線径：0.5-3.0mm
- メッシュサイズ：1×2mm～5×10mm
- 絞り比：50%～75%
- 厚さ：1.0-4.0mm
- 最大サイズ：2000mm×1200mm
- フレーム厚：2.0～10.0mm
管状チタン陽極
- 360°均一排出
- 外径: 10-110mm
- 壁の厚さ：0.5-5.0mm
- 長さ: ≤3500mm
- 接続方式：ねじ込み式、フランジ式、溶接式
- ASTM B265 シームレスチタンチューブ
プロジェクトケース
Wstitanium社のMMOチタン陽極製品は、世界中の塩素酸塩製造工場で広く使用されており、経済的および社会的に大きな利益をもたらしています。以下に、当社の代表的なプロジェクト事例をいくつかご紹介します。
事例1：塩素酸ナトリウムの製造
マレーシア最大級の塩素酸ナトリウム製造会社が、年間300,000万トンの塩素酸ナトリウム製造設備に投資した。ルテニウム・チタン二元コーティングされた板状陽極は8年間使用されており、耐用年数が近づいている。
問題点：陽極コーティングの劣化が著しく、セル電圧が3.2Vから3.6Vに大幅に上昇しました。電流効率は94%から90%に大幅に低下しました。製品1トンあたりの直流電力消費量は2600kWhから2850kWhに増加しました。一部の陽極では、コーティングの剥離やチタン基板の腐食が発生しています。
Wstitanium Solutions
ルテニウム・イリジウム・スズ・チタンコーティングシステムは、不純物の析出や腐食に対して優れた耐性を示します。メッシュ状のアノードは、より大きな比表面積と優れたガス放出性能を提供し、電流密度を高めます。最適化されたアノード間隔と配置により、電流分布の均一性が向上します。
結果
セル電圧は3.6Vから3.2Vに低下しました。電流効率は90%から96.2%に向上しました。製品1トンあたりの直流電力消費量は2850kWhから2520kWhに減少しました。陽極寿命は6年から12年に延びました。製品の純度は99.5%から99.8%に向上しました。
事例2：塩素酸カリウムの製造
ポーランドの著名な塩素酸カリウム製造会社が、最新鋭の隔膜レス電解技術を採用した、年間生産能力50,000万トンの塩素酸カリウム製造施設を新設する計画だ。
要件：MMOチタン陽極は、EUの環境および安全基準（RoHS、REACH）に準拠する必要があります。極めて高い電流効率と製品純度が求められます。設備は、頻繁な起動および停止に対応できる必要があります。
チタン溶液
高性能ルテニウム・イリジウム・タンタル・チタン合金コーティング「Wstitanium」。このコーティングは、優れた耐食性、高温安定性、逆電流耐性を備えています。板状の陽極は均一な電流分布を実現し、製品品質の安定性を確保します。すべての原材料および製造工程はEU RoHS指令およびREACH規則に準拠しており、関連する認証書類および品質検査報告書が提供されます。
結果
製品の純度は99.8%を超えています。電流効率は96.5%で安定しており、業界トップレベルを達成しています。製品1トンあたりの直流電力消費量はわずか2480kWhと低く、業界平均より10%低くなっています。複数回の起動と停止後も、陽極の性能に大きな低下は見られませんでした。2026年5月現在、陽極は6年間安定した性能で稼働しており、期待寿命は15年を超えています。
事例3：塩素酸ナトリウムの製造
年間生産能力5万トンのインドネシアの中規模塩素酸ナトリウム製造会社は、2015年にMMOチタン陽極を1バッチ購入した。2023年までに、これらの陽極は8年間使用され、コーティングの大部分が劣化していた。
セル電圧の上昇、電流効率の低下、エネルギー消費量の増加が見られた。予算の制約から、同社はすべての陽極を新品に交換することができなかった。また、地元には陽極再生の専門業者が不足していた。同社は、新しいMMOチタン陽極の購入費用を低く抑えるよう要請した。
チタン溶液
お客様の旧型陽極の総合検査：チタン基板は良好な状態であり、明らかな腐食や変形はなく、改修準備は万全でした。高度なコーティング除去技術により、旧コーティングを徹底的に除去しました。Wstitanium社のルテニウム・イリジウム・チタンコーティングを施しました。このコーティングシステムは、リーズナブルな価格で優れた性能を発揮し、お客様の運転条件に適しています。
結果
再生陽極は、新品陽極の95%以上の性能を達成しました。費用は新品陽極の購入価格のわずか60%で済み、顧客は約40万ドルの節約となりました。納期はわずか12日で、予定より3日早く納入されました。2026年3月現在、再生陽極は3年近く安定した性能で稼働しており、耐用年数は8年以上と見込まれています。
