氯碱电解槽阳极钛板腐蚀与防护研究

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氯碱工业是基础化学工业。氯碱生产过程安全环保有助于氯碱工业的稳健发展。然而,离子膜电解槽作为氯碱生产的核心设备,在生产过程中处于复杂的腐蚀环境中,而且其腐蚀问题时有报道。本文以某氯碱厂离子膜电解槽阳极钛板存在的腐蚀泄漏问题为出发点开展相关的研究工作,通过腐蚀电化学测试技术和表面形貌分析,研究了工业纯钛TA2分别在酸性高浓度氯化钠溶液、含不同Cl-浓度1mol/L NaOH溶液和不同温度和浓度的NaOH溶液中的腐蚀规律。此外,通过自行设计的流动腐蚀试验装置对TA2在流动条件下的腐蚀电化学行为进行了研究。主要得出以下结论:(1)在酸性高浓度氯化钠溶液中,TA2的腐蚀行为受到Cl-浓度、温度、PH值的协同影响。其对TA2腐蚀电流密度的影响大小为:PH值>温度>Cl-浓度。其对TA2阴极析氢腐蚀速率的影响大小为:PH值>Cl-浓度>温度。其对TA2自腐蚀电位的影响大小为:PH值>Cl-浓度>温度。其对TA2电荷转移电阻影响大小为:PH值>Cl-浓度>温度。(2)TA2在含不同Cl-浓度1mol/L NaOH溶液中,极化曲线的阳极有明显的钝化存在,且具有良好的耐蚀性。TA2在溶液中的阴极析氢电位约为-1250mV,在-1600~-1250mV的析氢电位区间,Cl-浓度对TA2析氢反应的影响不大。而当电位升高,在-1250~-400mV区间,TA2表面会发生明显的吸氧腐蚀,并且TA2的吸氧腐蚀电流密度随着Cl-浓度增大而先稍微增大后减小,TA2表面钝化膜呈n型半导体,可以抵御Cl-的腐蚀。(3)TA2在不同温度和NaOH浓度的溶液中,当NaOH浓度越大,温度对TA2腐蚀电流密度的影响就越明显;当溶液温度越高,NaOH浓度对TA2腐蚀电流密度的影响也越明显。对TA2在NaOH溶液中的浸泡试验结果分析可得,35℃、60℃、85℃下,NaOH浓度≤20wt.%时,TA2的腐蚀动力学曲线呈增重趋势,并且在温度为85℃时,腐蚀曲线由三部分组成:在第一部分(0~10天),随着腐蚀时间的增加,腐蚀增重相对缓慢;在第二部分(10~20天),腐蚀增重突然加快;而到第三部分(20~25天),腐蚀增重又呈缓慢趋势。当NaOH浓度≥30wt.%时,TA2的腐蚀动力学曲线呈失重趋势。(4)在流动的NaOH溶液中,随着NaOH浓度、温度和流动速度增加,TA2在溶液中的电荷转移电阻和膜电阻均减小,TA2表面的钝化膜减薄,耐腐蚀性减弱。
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