[发明专利]析氯用阳极

说明书

技术领域

本发明涉及通过电解，在阴极对所需的金属进行电解制取时使用的析氯用阳极，以及在从食盐电解、盐酸电解、海水电解等的氯化物水溶液的析氯中使用的析氯用阳极。更详细地，涉及在将水溶液用作电解液，在阳极的主反应为析氯的电解制取、食盐电解、盐酸电解、海水电解等中使用的析氯用阳极。

背景技术

电解制取通过使阳极与阴极浸渍于含有想要提取的金属离子的水溶液（以下记为电解制取液）中，进行通电，在阴极上析出该金属而进行。电解制取中包括使用电解制取液，通过电解而制造金属的方法，其中所述电解制取液经以下过程等调制而成：将含有例如铜、锌、镍、钴、铅、铂族金属（铂、铱、钌、钯等）、贵金属（银、金）、其他的过渡金属元素、总称为稀有金属或重要金属（critical metal）的金属元素等的任一种以上的矿石粉碎，使用适当的酸等溶解金属离子，之后提取作为目标的金属离子。另外，在电解制取中还包括：在一次电池、二次电池、燃料电池、移动电话等便携式电子装置及其他的电子装置、电气部件、电子部件、镀覆钢板、镀覆装饰品等中，为了回收在各种各样的用途中使用的金属或合金，使用经历将使用完毕的金属或合金粉碎，溶解金属离子的过程等，而含有作为目标的金属离子的电解制取液，通过电解使金属再生而将其回收。进而，在电解制取中包括，使用经历从镀覆废液提取金属离子的过程等而含有作为目标的金属离子的电解制取液，通过电解而回收金属。着眼于在电解制取中使用的电解制取液的金属离子以外的成分时，在含有氯化物离子的情况与不含有氯化物离子的情况下，阳极的主反应发生变化。在含有氯化物离子的电解液中，有时阳极的主反应为析氯。在使这样的析氯成为阳极反应的主反应的金属的电解制取中，可使用石墨、玻璃碳等的碳电极、铅合金电极、被覆铂的钛电极、被覆氧化物的碳电极等，但特别地，经常使用以钌与钛的复合氧化物被覆钛基体而成的被覆氧化物的钛电极。另外，析氯是否成为阳极的主反应，也受到电解制取液的氯化物离子浓度、有无形成金属离子与氯化物离子之间的络合物及其稳定度、进而pH等的影响。

而且，像这样的被覆氧化物的钛电极也可作为食盐电解、盐酸电解、海水电解等的析氯用阳极而利用。另外，所谓食盐电解，为使用高浓度的氯化钠水溶液进行电解，在阳极生成氯，在阴极生成氢与高浓度的氢氧化钠溶液的方法；所谓盐酸电解，为在食品、医疗、畜产等领域中，通过盐酸水溶液的电解，在阳极上生成为杀菌而使用的氯的方法。另外，析氯用阳极即使在盐酸以外的酸的电解中，也可在于阳极上产生氯的情况下使用。进一步，所谓海水电解为电解海水而产生氯的方法，通过例如生成的氯与水发生反应而生成次氯酸，可杀死海水中的微生物等，可将其电解水作为核发电的冷却水而使用。

众所周知，作为在如上所述的电解制取、食盐电解、盐酸电解、海水电解等中使用的析氯用阳极，可使用如已经描述的被覆氧化物的钛电极，特别是以含有通过热分解法制造的钌与钛的复合氧化物的催化剂层被覆钛基体而成的电极。对于像这样的析氯用阳极，公开于例如专利文献1～专利文献7中。

在使用析氯用阳极的电解制取、食盐电解、盐酸电解、海水电解中消耗的能量为电解电压与通电的电量的积。在此，在阴极或阳极的生成物（电解制取时在阴极生成的金属、在食盐电解时为在阴极生成的氢及氢氧化钠与在阳极生成的氯、在盐酸电解与海水电解时为在阳极生成的氯）的量与该电量成比例。因此，电解电压越低，作为目标的生成物的每单位重量的生成需要的电能（以下记为单位功耗）越小。该电解电压为阳极与阴极的电位差，阴极的电位取决于阴极反应。另一方面，阳极反应在使析氯为主反应时，阳极的电位因阳极使用的材料而变化。例如，对于析氯催化活性低的材料与高的材料中，催化活性越高的材料，阳极的电位越低。因此，为了使使用析氯用阳极的电解制取、食盐电解、盐酸电解、海水电解中的单位功耗减小，在阳极使用催化活性高的材料，降低电极的电位是重要的，或者是必要的。

而且，对于析氯用阳极，除了对于析氯的高的催化活性之外，对于可能在阳极上发生的析氯以外的反应（以下记为副反应），与析氯相反，要求催化活性低。例如，在以氯化物系水溶液为电解制取液的钴的电解制取中，将以晶态的钌与钛的复合氧化物被覆的钛电极用作阳极时，在阳极不仅析氯，而且发生以下副反应：电解制取液中的2价钴离子被氧化，在阳极上析出羟基氧化钴（CoOOH），并蓄积。像这样的羟基氧化钴在阳极上的析出，与作为阳极的主反应的析氯同时发生，但因为羟基氧化钴对于析氯的催化活性低，所以阻碍了在阳极上的析氯的反应，作为结果，成为使阳极的电位上升，电解电压增加的原因。像这样的由在阳极上的副反应导致的金属氧化物的析出与蓄积成为引起电解电压的上升，同时降低阳极的寿命及耐久性的原因。