次亜塩素酸ナトリウム用チタン陽極

次亜塩素酸ナトリウム（NaOCl）は、水処理、消毒、漂白などの分野で広く使用されている化学物質です。次亜塩素酸ナトリウムの製造プロセスでは、電気分解装置の重要な部分であるチタン陽極が重要な役割を果たします。チタン陽極は、優れた耐腐食性と電気伝導性を備えているだけでなく、次亜塩素酸ナトリウムの収量と生産効率を効果的に向上させることができます。

次亜塩素酸ナトリウム製造に使用されるチタン陽極の要件

チタン陽極は次亜塩素酸ナトリウムの製造において重要な役割を果たします。陽極材料の選択は、電気分解効率、生成される塩素と次亜塩素酸ナトリウムの量、および陽極の耐用年数に直接影響します。このプロセスでチタン陽極が満たす必要がある主な要件は次のとおりです。

耐腐食性

次亜塩素酸ナトリウムの製造工程では、多量の塩素ガス（Cl₂）と高濃度塩化物（Cl⁻）が使用され、これらは非常に腐食性が高いため、陽極の腐食や損傷を防ぐために、陽極材料は極めて強い耐腐食性を備えている必要があります。基材としてのチタンは耐腐食性に優れており、塩化物溶液中で長期間安定して作動します。

優れた電気伝導性

陽極材料の電気伝導性は電気分解効率に直接影響します。チタンは電気伝導性が高く、電気エネルギーの損失を減らし、電気分解反応の効率を向上させることができます。

高い触媒活性

チタン陽極の表面は通常、貴金属（イリジウム、ルテニウムなど）またはその他の酸化物コーティングの層でコーティングされており、塩素ガスの発生を触媒する能力が向上しています。これにより、電気分解プロセス中に必要な電圧が低減され、電気分解効率が向上し、エネルギー消費が削減されます。

高温耐性

電気分解プロセスでは熱が発生するため、チタン陽極は高温環境での変形や劣化を防ぐために、優れた耐高温性を備えている必要があります。

長寿命

次亜塩素酸ナトリウムの製造は連続的なプロセスです。頻繁な交換やメンテナンスを避け、製造コストを削減するために、陽極材料は長寿命である必要があります。

種類とコーティング

チタン陽極自体は優れた基本特性を備えています。ただし、塩素ガス電気分解反応における性能をさらに向上させるために、通常は表面コーティング技術が使用されます。チタン陽極の一般的なコーティング材料は次のとおりです。

1. イリジウムコーティングチタンアノード（Ir/Ti）

• 特徴: イリジウムは、耐腐食性が極めて高く、電気触媒性能に優れた貴金属で、塩素発生反応に優れた性能を発揮します。
• 用途: イリジウム - チタン陽極は次亜塩素酸ナトリウムの製造に広く使用されており、塩素ガス生成の効率を向上させ、電気分解電圧を下げることができます。

2. ルテニウムコーティングチタンアノード（Ru/Ti）

• 特徴: ルテニウムも電気触媒性能に優れ、イリジウムよりも安価です。ルテニウムコーティングされたチタン陽極は、電気分解プロセス中に高い安定性を発揮し、特に高濃度塩化物溶液で使用すると、優れた耐腐食性を発揮します。
• 用途: ルテニウム - チタン陽極は、次亜塩素酸ナトリウムの大規模生産によく使用され、より経済的な陽極材料です。

3. チタン合金 - コーティングされた陽極（プラチナ - チタン、イリジウム - チタン - モリブデン合金など）

• 特徴: チタン合金コーティングされたアノードは、通常、チタンベース材料とイリジウム、プラチナ、モリブデンなどの合金コーティングで構成されており、優れた電気触媒活性、耐腐食性、および高い安定性を提供できます。
• 用途: 陽極の耐久性に対する要求が高い塩化ナトリウムの電気分解では、チタン合金コーティングされた陽極により生産効率と陽極寿命が大幅に向上します。

4. 酸化物コーティング陽極

• 特徴: 貴金属以外の酸化物 (コバルト酸化物、鉄酸化物など) もチタン陽極のコーティングに使用できます。このようなコーティングは優れた触媒特性を備えているだけでなく、比較的低コストで長い耐用年数を実現できます。
• 用途: これらのコーティングは貴金属コーティングよりも安価ですが、耐腐食性と触媒活性が劣る場合があります。通常、低電流密度または小規模生産で使用されます。

次亜塩素酸ナトリウム

1. 応用分野：次亜塩素酸ナトリウム生成器、原子力冷却水防汚処理、バラスト水処理、生活排水処理
2. 製品仕様: 部品形状または図面に従って加工。管状電極またはプレート型電極に分かれています。
3. 陽極寿命: 500 – 1500A/m²、2年以上
4. 電気化学的性能および寿命試験（参照規格HG/T2471 – 2007、Q/CLTN – 2012）
   

   名前	強化mg	偏光率 mv	塩素発生電位V	テスト条件
   チタンベース ルテニウム – イリジウム	≤10	40	<1.13	1mol/L 硫酸

5. 実際の運用パラメータ（海洋環境）
   

   作業条件 g/L	電流密度 A/m²	塩分摂取量 kg	消費電力 kwh/kg	次亜塩素酸ナトリウム収量 g/L
   30 – 50	500 – 1500	4 – 7	3.7 – 7	6 – 10

6. 反応式は次のとおりです。

   NaCl + H2O → NaClO + H2 ↑

   陽極: 2Cl⁻ – 2e → Cl2

   カソード: 2H⁺ + 2e → H2

   溶液反応: 2NaOH + Cl2 → NaCl + NaClO + H2

7. 製品の背景と紹介

   電極式次亜塩素酸ナトリウムの原理は、隔膜のない電気分解を使用し、均一な二次化学反応によって次亜塩素酸ナトリウムを生成することです。陽極の反応原理は、プールに入れられた塩化ナトリウム（錠剤状）を電気分解することです。電気分解プロセス中に、次亜塩素酸ナトリウムが生成されます。最も適切な塩濃度は3%〜5%です。次亜塩素酸ナトリウム生成器で使用される電極には、プレート型電極と管状電極があります。

   陽極材料はコーティングされたチタン電極にすることができます。混合酸化物コーティングされたチタン陽極は耐用年数が長く、このコーティングされたチタン陽極の過電位は比較的低く、塩素発生電流効率が高く、省エネ効果が良好です。

   次亜塩素酸ナトリウム生成器は、用途によって衛生・消毒用と環境保護用の2種類に分けられます。当社は現在、プールの水の消毒、食器の消毒、衛生食品の消毒など、人体の健康に関わる分野で使用される次亜塩素酸ナトリウム生成器用のチタン陽極を生産しています。環境保護の面では、主に病院の下水処理や各種産業廃水処理用の次亜塩素酸ナトリウム生成器があります。チタン陽極の仕様、形状、コーティング性能の要件は、お客様のニーズに応じて処理できます。

   水を電子処理装置に通して電子場の処理を受けさせることで、スケールの堆積を防ぎ、古いスケールを分解し、枯草菌、緑膿菌、コレラ菌、病原菌、赤痢菌、サルモネラ菌、大腸菌を殺菌し、広範囲の殺菌能力を発揮します。

   貴金属酸化物コーティングされたチタン電極は、プールの水の消毒に使用できるほか、高層ビルの貯水タンク内の生活用水の消毒にも使用できます。