试析涂层钛阳极抗锰离子污染性能研究

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1、大连理工大学硕士学位论文涂层钛阳极抗锰离子污染性能研究姓名：刘坤申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：刘贵昌20070601大连理工大学硕士学位论文摘要针对电解海水防污工艺中钛阳极经常遇到的锰离子污染问题，首先分析影响锰离子污染的自然因素，然后根据涂层晶体结构和表面形貌分析，重点研究不同晶体结构阳极的电催化性能和抗锰离子污染性能，并初步探讨其机理。论文以实际存在的锰离子污染问题为基础，实验模拟锰离子污染的过程。通过对电极的电流效率、极化曲线、交流阻抗、循环伏安曲线的测试来表征其电催化性能，采用扫描电镜、电子探针

2、点分析来观察锰沉积对阳极表面形貌和元素分布的影响，x．射线衍射分析方法分析阳极涂层的晶体结构。根据海水自然条件变化，论文首先分析了自然环境因素对阳极抗锰离子污染性能的影响。实验表明，(1)溶解在海水中的锰离子在阳极沉积，使得电解池槽压升高，电流效率降低：(2)温度对电极的影响很复杂，升高温度有助于阳极抗锰离子污染性能的提高，但温度升高使得阳极电流效率下降，并且加速电极的失效；(3)当溶液的pH值呈酸性时，电解制氯的电流效率较小，同时加速电极的失效：呈中性时，有较好的电流效率；呈碱性时，二氧化锰较易沉积在电极表面，使

3、得电极电流效率降低，电催化活性减小。(4)电解过程中，电流密度越大，产生的有效氯浓度越大，抗锰离子污染性能较好。抑制了二氧化锰在阳极表面的沉积，但电流效率并不增大。但电流效率并不增大，抗锰离子污染性能较好，抑制了二氧化锰在阳极表面的沉积。(5)在搅拌条件下，由于次氯酸易分解，使得电解的电流效率下降，阳极的抗锰离子污染性能也下降，电催化活性降低。其次，实验对尖晶石结构涂层阳极、金红石结构涂层阳极进行了改性，以期提高其电催化性能和抗锰离子污染性能。实验结果表明，(1)添加Ir元素以后，提高了Ti瓜uTicoO。尖晶石结

4、构涂层电化学性能，减少了涂层裂缝，降低了涂层的钝化速率，提高了阳极寿命，而添加sn元素后阳极涂层性能没有显著提高；并且在抗锰离子污染实验中发现，添加Ir、Sn元素后的涂层电极在含锰离子的海水中电解电流效率较高。(2)金红石结构涂层阳极在含锰海水中电解电流效率较低，电解后阳极涂层电催化性能下降；掺杂Pd元素后该阳极涂层的析氯电位降低，在含锰海水中电解电流效率较高，电解后涂层仍然具有较高的电化学性能；掺Mn元素后，阳极涂层电化学性能下降，抗锰离子污染能力降低。最后，实验对实际运行失效的阳极分析，结果表明，海水中Mn2+

5、的存在是导致钛阳极失效的重要原因。电解过程中，Mn2+在阳极表面形成Mn02沉积层，增大阳极表面鎏星丛堕堡垫堡堕至堡銎丝!塑壅一——电阻，降低了阳极的电流效率；另一方面，Mn02的形成也会影响阳极表面的电流的均匀分布，导致阳极涂层机械破裂，加速阳极涂层失效a关键词：电解防污；阳极涂层；DSA；锰离子污染；电流效率大连理工大学硕士学位论文TheStudyonPropertiesofPreventingManganeseDepositingoncoatedTitaniumAnodesAbstractIntllecurr

6、entstudy．thecontaminationoftitaniumanodebyMn2+intheseawaterelectrolysisantifoulingprocesswasdiscussed．Atfirst，theenvironmentalfactorswasinvestigated，thenthepurposeofexperimentalstudywastodiscusstitaniumanodewhichhavethehi曲estelectrochemicalpropertiesandprevent

7、ingmanganesedepositproperty，aswellasbythepreparationteelmology．Atlast，themechanismofmanganesedeposittotheanodewasdiscussed．Basedontheanalysisoftheexistingde—activetitaniumanode，theprocessofmanganesedepositingtotheanodewassimulated．Currentefficiency，anodicpolar

8、izationcurvemeasuremenm，electrochemicalimpedancespectroscopy(EIS)investigationandcyclicvoltammetry(CV)wereusedtoobtaininformationabouttheelectrochemicalpropertiesofmanganesedeposit