用于电解低温低盐度海水阳极及其制备方法技术

一种用于电解低温低盐度海水阳极及其制备方法，其采用将钌元素的可溶性盐、钛元素的可溶性盐和钯元素的可溶性盐溶解在水中，令水溶液中的全金属浓度为110g/L—140g/L，按照金属成分计，其中钌元素的摩尔比为20％—35％，钛元素的摩尔比为40％—65％，钯元素的摩尔比为5％—25％,得到盐溶液；再按照0.1g/L—6g/L的比例向步骤B得到盐溶液中加入粉末状的石墨烯，然后用超声波混合仪将石墨烯均匀混入盐溶液中，得到活性涂层涂液。其目的在于提供一种更高的电解效率，使用寿命长，催化活性高，可有效降低阳极析氯过电位，降低电能消耗的用于电解低温低盐度海水阳极及其制备方法。

【技术实现步骤摘要】
用于电解低温低盐度海水阳极及其制备方法
本专利技术涉及氢氧化钠制备领域，特别是一种用于电解低温低盐度海水阳极及其制备方法。
技术介绍
船舶在低载航行中，利用海水压载是一种手段。船舶在加装压载水的同时，海水中的生物也随之被加装入到压载舱中，直至航程结束后排放到目的地海域。压载水跟随船舶从一地到它地，从而引起了有害水生物和病原体的传播。压载水的无控制排放可以对海洋生态系统、社会经济和公众健康造成危害。全球环保基金组织(GEF)已经把船舶压载水引起的外来物种入侵问题列为海洋四大危害之一。为了更有效的控制船舶压载水传播有害水生物和病原体，国际海事组织(IMO)于2004年通过了《国际船舶压载水和沉积物控制和管理公约》。目前研究开发或者得到应用的压载水处理方法较多，其中电解法是一种非常有前途的处理技术,在一定的条件下，它能杀灭压载水中绝大多数的有害水生物和病原体，且该技术方法方便、简单、不产生二次污染，将成为船舶运输业处理船舶压载水的主要技术。电解法处理压载水的原理是通过电解海水，产生次氯酸钠杀菌、浮游生物、病原体及其幼虫或孢子等，达到规定的杀菌效果。电解海水制氯阳极通常采用析氯电位低、寿命长且成本较低的钛基金属氧化物阳极。钌钛涂层钛电极曾在处理船舶压载水领域大量使用，其缺点是使用寿命短。在钌钛涂层钛电极中，涂层中的Ti可以与钛基体紧密结合，从而增强表面涂层和钛基体的结合力。但是通过扫描电镜可以观察到Ru—Ti/Ti电极表面呈堆积的颗粒状，结晶稀松，并且实际使用过程中由于寿命较短，其稳定性和实用性并不乐观。研究表明，Ru—Ti/Ti电极由于氯氧电位差较小，通常在实际电解船舶压载水过程中，析出氯气的同时会析出较多的副产物氧气，由于Ru—Ti/Ti稀松的表面结构，氧气很容易扩散迁移到钛基体表面并且与钛基体形成一层TiO2钝化膜，从而一个反向电阻就在表面涂层和钛基体之间形成了，钌钛电极很快钝化丧失活性。因此单纯的钌钛电极并不是一种特别适合于处理船舶压载水的阳极。并且由于船舶在实际运行中，海水的温度、盐度并非一成不变，当船舶运行至低温淡水区域时，由于淡水中的Cl—浓度较低，且温度较低，使得钌钛阳极无法直接产生足够的Cl2、ClO—等氧化物来杀死淡水中的水生生物、微生物、病毒和细菌等。针对这种情况，急需研制一种具有高电解效率及长寿命的适用于电解低温低盐度海水用阳极。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种具有更高的电解效率，使用寿命长，催化活性高，可有效降低阳极析氯过电位，降低电能消耗的用于电解低温低盐度海水阳极及其制备方法。本专利技术的用于电解低温低盐度海水阳极，其采用如下步骤制成：A、准备钌元素的可溶性盐、钛元素的可溶性盐和钯元素的可溶性盐；B、将钌元素的可溶性盐、钛元素的可溶性盐和钯元素的可溶性盐溶解在水中，令水溶液中的全金属浓度为110g/L—140g/L，按照金属成分计，其中钌元素的摩尔比为20％—35％，钛元素的摩尔比为40％—65％，钯元素的摩尔比为5％—25％,得到盐溶液；C、按照0.1g/L—6g/L的比例向步骤B得到盐溶液中加入粉末状的石墨烯，然后用超声波混合仪将石墨烯均匀混入盐溶液中，得到活性涂层涂液；D、对含有钛元素的金属基体进行酸洗，去除金属基体的表面氧化层；E、将步骤C得到的活性涂层涂液涂布到经过步骤D处理过的金属基体上，然后在含氧氛围下对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理，热处理温度为400℃—450℃，热处理的时间为30分钟—100分钟，并在金属基体的外表面生成一个活性涂层；F、在步骤E得到的金属基体上继续涂布一层活性涂层涂液到新生成的活性涂层上，然后在含氧氛围下对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理，热处理温度为450℃—550℃，热处理的时间为30分钟—100分钟，并在前次生成的活性涂层的外表面再生成一个新的活性涂层，然后继续在含氧氛围下对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理，热处理温度为450℃—550℃，热处理的时间为30分钟—100分钟，并在前次生成的活性涂层的外表面再生成一个新的活性涂层，如此循环往复，直至金属基体表面的活性涂层的涂覆量≥21g/m2；G、对步骤F得到的金属基体进行烧成热处理，烧成热处理温度为450℃—550℃，烧成热处理时间为200-300分钟，得到用于电解低温低盐度海水阳极。优选的，所述步骤B中水溶液中的全金属浓度为115g/L—135g/L，按照金属成分计，其中钌元素的摩尔比为25％—30％，钛元素的摩尔比为45％—60％，钯元素的摩尔比为10％—20％,得到盐溶液；所述步骤C中按照0.5g/L—5g/L的比例向步骤B得到盐溶液中加入粉末状的石墨烯，然后用超声波混合仪将石墨烯均匀混入盐溶液中，得到活性涂层涂液；所述步骤E中对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理时的热处理温度为410℃—440℃，热处理的时间为35分钟—80分钟；所述步骤F中对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理时的热处理温度为460℃—520℃，热处理的时间为35分钟—80分钟。优选的，所述步骤B中水溶液中的全金属浓度为123g/L，按照金属成分计，其中钌元素的摩尔比为28％，钛元素的摩尔比为57％，钯元素的摩尔比为15％,得到盐溶液；所述步骤C中按照1.5g/L—4g/L的比例向步骤B得到盐溶液中加入粉末状的石墨烯，然后用超声波混合仪将石墨烯均匀混入盐溶液中，得到活性涂层涂液；所述步骤F中对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理时的热处理温度为470℃—500℃，热处理的时间为40分钟—60分钟；所述步骤G中烧成热处理时间为250-300分钟。优选的，所述钌元素的可溶性盐为RuCl3或RuN4O10，钛元素的可溶性盐为TiCl4或Ti(NO3)4，钯元素的可溶性盐为氯化钯。本专利技术的用于电解低温低盐度海水阳极的制备方法，其包括如下步骤：A、准备钌元素的可溶性盐、钛元素的可溶性盐和钯元素的可溶性盐；B、将钌元素的可溶性盐、钛元素的可溶性盐和钯元素的可溶性盐溶解在水中，令水溶液中的全金属浓度为110g/L—140g/L，按照金属成分计，其中钌元素的摩尔比为20％—35％，钛元素的摩尔比为40％—65％，钯元素的摩尔比为5％—25％,得到盐溶液；C、按照0.1g/L—6g/L的比例向步骤B得到盐溶液中加入粉末状的石墨烯，然后用超声波混合仪将石墨烯均匀混入盐溶液中，得到活性涂层涂液；D、对含有钛元素的金属基体进行酸洗，去除金属基体的表面氧化层；E、将步骤C得到的活性涂层涂液涂布到经过步骤D处理过的金属基体上，然后在含氧氛围下对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理，热处理温度为400℃—450℃，热处理的时间为30分钟—100分钟，并在金属基体的外表面生成一个活性涂层；F、在步骤E得到的金属基体上继续涂布一层活性涂层涂液到新生成的活性涂层上，然后在含氧氛围下对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理，热处理温度为450℃—550℃，热处理的时间为30分钟—100分钟，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于电解低温低盐度海水阳极，其特征在于采用如下步骤制成：/nA、准备钌元素的可溶性盐、钛元素的可溶性盐和钯元素的可溶性盐；/nB、将钌元素的可溶性盐、钛元素的可溶性盐和钯元素的可溶性盐溶解在水中，令水溶液中的全金属浓度为110g/L—140g/L，按照金属成分计，其中钌元素的摩尔比为20％—35％，钛元素的摩尔比为40％—65％，钯元素的摩尔比为5％—25％,得到盐溶液；/nC、按照0.1g/L—6g/L的比例向步骤B得到盐溶液中加入粉末状的石墨烯，然后用超声波混合仪将石墨烯均匀混入盐溶液中，得到活性涂层涂液；/nD、对含有钛元素的金属基体进行酸洗，去除金属基体的表面氧化层；/nE、将步骤C得到的活性涂层涂液涂布到经过步骤D处理过的金属基体上，然后在含氧氛围下对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理，热处理温度为400℃—450℃，热处理的时间为30分钟—100分钟，并在金属基体的外表面生成一个活性涂层；/nF、在步骤E得到的金属基体上继续涂布一层活性涂层涂液到新生成的活性涂层上，然后在含氧氛围下对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理，热处理温度为450℃—550℃，热处理的时间为30分钟—100分钟，并在前次生成的活性涂层的外表面再生成一个新的活性涂层，然后继续在含氧氛围下对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理，热处理温度为450℃—550℃，热处理的时间为30分钟—100分钟，并在前次生成的活性涂层的外表面再生成一个新的活性涂层，如此循环往复，直至金属基体表面的活性涂层的涂覆量≥21g/m...

【技术特征摘要】
1.用于电解低温低盐度海水阳极，其特征在于采用如下步骤制成：
A、准备钌元素的可溶性盐、钛元素的可溶性盐和钯元素的可溶性盐；
B、将钌元素的可溶性盐、钛元素的可溶性盐和钯元素的可溶性盐溶解在水中，令水溶液中的全金属浓度为110g/L—140g/L，按照金属成分计，其中钌元素的摩尔比为20％—35％，钛元素的摩尔比为40％—65％，钯元素的摩尔比为5％—25％,得到盐溶液；
C、按照0.1g/L—6g/L的比例向步骤B得到盐溶液中加入粉末状的石墨烯，然后用超声波混合仪将石墨烯均匀混入盐溶液中，得到活性涂层涂液；
D、对含有钛元素的金属基体进行酸洗，去除金属基体的表面氧化层；
E、将步骤C得到的活性涂层涂液涂布到经过步骤D处理过的金属基体上，然后在含氧氛围下对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理，热处理温度为400℃—450℃，热处理的时间为30分钟—100分钟，并在金属基体的外表面生成一个活性涂层；
F、在步骤E得到的金属基体上继续涂布一层活性涂层涂液到新生成的活性涂层上，然后在含氧氛围下对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理，热处理温度为450℃—550℃，热处理的时间为30分钟—100分钟，并在前次生成的活性涂层的外表面再生成一个新的活性涂层，然后继续在含氧氛围下对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理，热处理温度为450℃—550℃，热处理的时间为30分钟—100分钟，并在前次生成的活性涂层的外表面再生成一个新的活性涂层，如此循环往复，直至金属基体表面的活性涂层的涂覆量≥21g/m2；
G、对步骤F得到的金属基体进行烧成热处理，烧成热处理温度为450℃—550℃，烧成热处理时间为200-300分钟，得到用于电解低温低盐度海水阳极。


2.根据权利要求1所述的用于电解低温低盐度海水阳极，其特征在于所述步骤B中水溶液中的全金属浓度为115g/L—135g/L，按照金属成分计，其中钌元素的摩尔比为25％—30％，钛元素的摩尔比为45％—60％，钯元素的摩尔比为10％—20％,得到盐溶液；
所述步骤C中按照0.5g/L—5g/L的比例向步骤B得到盐溶液中加入粉末状的石墨烯，然后用超声波混合仪将石墨烯均匀混入盐溶液中，得到活性涂层涂液；
所述步骤E中对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理时的热处理温度为410℃—440℃，热处理的时间为35分钟—80分钟；
所述步骤F中对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理时的热处理温度为460℃—520℃，热处理的时间为35分钟—80分钟。


3.根据权利要求2所述的用于电解低温低盐度海水阳极，其特征在于所述步骤B中水溶液中的全金属浓度为123g/L，按照金属成分计，其中钌元素的摩尔比为28％，钛元素的摩尔比为57％，钯元素的摩尔比为15％,得到盐溶液；
所述步骤C中按照1.5g/L—4g/L的比例向步骤B得到盐溶液中加入粉末状的石墨烯，然后用超声波混合仪将石墨烯均匀混入盐溶液中，得到活性涂层涂液；
所述步骤F中对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理时的热处理温度为470℃—500℃，热处理的时间为40分钟—60分钟；
所述步骤G中烧成热处理时间为250-300分钟。


4.根据权利要求1或2或3所述的用于电解低温低盐度海水阳极的制备方法，其特征在于所述钌元素的可溶性盐为RuCl3或RuN4O10，钛元素的可溶性盐为TiCl4或Ti(NO3)4，钯元素的可溶性盐为氯化钯。


5.用于电解低温低盐度海水阳极的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
A、准备钌元素的可溶性盐、钛元素的可溶性盐和钯元素的可溶性盐；
B、将钌元素的可溶性盐、钛元素的可溶性盐和钯元素的可溶性盐溶解在水中，令水溶液中的全...

【专利技术属性】
技术研发人员：高珊，陆崖青，王小磊，沈妮，于昕，张良虎，赵印杰，
申请(专利权)人：蓝星北京化工机械有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11