MMO Titanium Anode til Cyano

Cyanid er på grund af sin ekstremt høje toksicitet blevet et centralt mål for miljøregulering. Med stadig strengere globale miljøregler stiger behandlingsstandarderne for cyanidholdigt spildevand og udstødningsgasser konstant. Traditionelle behandlingsteknologier, såsom kemisk udfældning og bionedbrydning, er i stigende grad udsat for begrænsninger såsom lav fjernelseseffektivitet, høj risiko for sekundær forurening og høje drifts- og vedligeholdelsesomkostninger.

MMO titanium anoder (blandede metaloxid-titananoder) udviser, som yderst effektive elektrokemiske materialer, uerstattelige fordele inden for cyanid-dybbehandling på grund af deres fremragende elektrokatalytiske aktivitet, kemiske stabilitet og usædvanligt lange levetid. Disse anoder er baseret på industrielt rent titanium og belagt med ruthenium, iridium, tantal og platin, hvilket muliggør effektiv omdannelse af cyanid til ikke-giftige og harmløse stoffer.

Cyanidapplikationer og forurening

Cyanid er uerstattelig i flere industrisektorer, med anvendelser primært koncentreret i de følgende fire sektorer.

MetallurgiI guldminedrift og -raffinering danner cyanid opløselige komplekser med ædelmetaller som guld og sølv, hvilket muliggør separation og udvinding af målmetaller fra malm.

galvaniseringCyanid bruges som et kompleksdannende middel i fremstillingen af ​​elektropletteringsopløsninger, hvor det effektivt kontrollerer hastigheden af ​​metalionudfældning og danner en ensartet, tæt belægning. Det bruges almindeligvis til plettering af zink, kobber og sølv.

Kemisk synteseCyanid fungerer som et vigtigt mellemprodukt i syntesen af ​​lægemidler, pesticider, farvestoffer og andre produkter. For eksempel bruges cyanid som råmateriale i produktionen af ​​visse antibiotika og herbicider.

Andre industrierCyanid bruges til overfladehærdning i forbindelse med varmebehandling af metal. I elektronikindustrien bruges det til ætsning af halvledermaterialer. Dets toksicitet udnyttes også i nogle sektorer til at fremstille fumiganter.

Cyanidforurening stammer primært fra udledning af industrielt spildevand, restaffald og udstødningsgasser. Cyanidholdigt spildevand er den primære kilde til forurening. Ubehandlet udledning af skyllevand fra galvaniseringsindustrien, perkolat fra metallurgisk industri og resterende reaktionsvæsker fra kemisk syntese kan blandt andet forårsage alvorlig miljøskade.

Cyanids toksicitet skyldes primært dets hæmmende effekt på respirationsenzymer i organismer, hvilket hurtigt forstyrrer den cellulære respirationskæde og forårsager vævshypoksi. Den dødelige dosis for mennesker er ekstremt lav (en oral dødelig dosis natriumcyanid er kun 10-20 mg). For akvatiske økosystemer kan selv lave koncentrationer af cyanid (over 0.04 mg/L) dræbe fisk og andre vandlevende organismer og forstyrre vandbalancen. Desuden kan cyanid omdannes til mere giftige cyanidforbindelser i miljøet eller akkumuleres gennem fødekæden, hvilket udgør en langsigtet trussel mod det økologiske miljø og menneskers sundhed.

Funktionsprincippet for MMO-titananoden

Kernen i MMO-titananodens cyanidbehandling er den elektrokemiske oxidationsreaktion, som nedbryder giftige cyanidioner (CN⁻) til ikke-giftig kuldioxid (CO₂) og nitrogen (N₂) på elektrodeoverfladen. Denne proces forbedrer i bund og grund effektiviteten af ​​den oxidative nedbrydning gennem anodens høje katalytiske aktivitet.

Under påvirkning af jævnstrøm gennemgår cyanidholdigt spildevand en reaktion i den elektrolytiske celle, hvor MMO-titaniumanoden primært udfører den oxidative nedbrydningsfunktion.

Direkte oxidationCyanidioner oxideres direkte ved at miste elektroner på anodeoverfladen. Reaktionsligningen er: 2CN⁻ + 8OH⁻ – 10e⁻ → 2CO₃²⁻ + N₂↑ + 4H₂O. Ruthenium- og iridiumoxiderne i MMO-belægningen udøver høj katalytisk aktivitet, hvilket gør det muligt at oxidere cyanidioner ved et relativt lavt potentiale.

Indirekte oxidationHvis spildevandet indeholder elektrolytter såsom kloridioner, sker der samtidig en klorudviklingsreaktion ved anoden, hvilket producerer klorgas (Cl₂). Klor reagerer yderligere med vand og danner hypoklorsyrling (HClO). Som et stærkt oxidationsmiddel oxiderer hypoklorsyrling indirekte cyanidioner ved hjælp af reaktionsformlen: CN⁻ + ClO⁻ + H₂O → CNO⁻ + Cl⁻ + 2OH⁻. Det resulterende cyanat (CNO⁻) hydrolyseres yderligere til kuldioxid og nitrogen, hvilket gør det fuldstændig harmløst.

Katoden gennemgår primært en reduktionsreaktion, hvor tungmetalioner (såsom Cu²⁺ og Ni²⁺) udvindes fra spildevandet og der dannes en metalelementaflejring, hvilket opnår de dobbelte mål om ressourceudvinding og forureningskontrol.

MMO titaniumanodetyper

Forskellige typer MMO-titaniumanoder vælges afhængigt af vandkvalitetsegenskaberne, behandlingsskalaen og udstyrsstrukturen for cyanidholdigt spildevand. MMO-titaniumanoder klassificeres baseret på strukturel morfologi, belægningssammensætning og anvendelsesscenarier. Almindelige typer er som følger:

Mesh MMO titaniumanoderBaseret på ASTM B265 Gr1 titaniumnet, belagt med en RuO₂-IrO₂-TiO₂ kompositbelægning. Masketætheden varierer fra 50-200 mesh. De tilbyder et stort overfladeareal og ensartet strømfordeling. De er velegnede til behandling af galvaniserings- og skyllevand i små og mellemstore elektrolyseceller, kan reducere cyanidkoncentrationerne i spildevand til under 0.5 mg/L og har en levetid på over fem år.

Plade MMO titanium anoderFremstillet af 0.5-3 mm tykke titaniumplader, deres overflader sandblæses og rugøres, før de belægges med en oxidbelægning. De tilbyder høj strukturel styrke og er nemme at installere og vedligeholde. De anvendes primært til behandling af cyanidholdigt spildevand med høj koncentration (CN⁻-koncentration > 100 mg/L), opretholder stabil drift ved en strømtæthed på 1500 A/m² og har vist en accelereret levetid på over 120 timer.

Rørformede MMO titaniumanoder50-200 mm Φ titanrør belagt med en IrO₂-Ta₂O₅-belægning er velegnede til kontinuerlige elektrolysereaktorer, der forbedrer kontakten mellem spildevand og elektroden. De er særligt velegnede til behandling af tailings i den metallurgiske industri, da en enkelt anode kan behandle op til 5-10 m³/dag.

Strip MMO titaniumanoderTitaniumstrimler med en bredde på 6.35-12.7 mm og en tykkelse på 0.635 mm fås i speciallængder op til 152 m. De bruges primært til udvaskning af cyanidholdigt spildevand i store lagertanke eller under jorden med en levetid på op til 50 år i jordbundsmiljøer.

Ruthenium-iridium-belagte anoderVed at bruge RuO₂-IrO₂ som aktiv komponent og TiO₂ som inert bærer, tilbyder de et klorudviklingspotentiale på ≤1.2 V og er egnede til behandling af cyanidholdigt spildevand, der indeholder kloridioner. De forbedrer den indirekte oxidation og opnår strømeffektiviteter på over 95 %.

Iridium-tantalbelagte anoderDe er sammensat af en IrO₂-Ta₂O₅-belægning og tilbyder et højere iltudviklingspotentiale og er egnede til behandling af cyanidholdigt spildevand med lavt kloridindhold. De undgår interferens fra klorudviklingsreaktionen og tilbyder mere stabil katalytisk aktivitet under alkaliske forhold.

Tilpassede anoder: Tilpassede MMO-titaniumanoder med specialiserede strukturer er tilgængelige til specialiserede anvendelser. Disse omfatter fleksible anodekabler (Ø8 mm PTFE-indkapsling) til dyb brøndbehandling, mikronetanoder til præcisionsgalvanisering af spildevand og intelligente sensoranoder med integrerede sensorer, der overvåger belægningstab og reaktionsstatus i realtid, hvilket muliggør digital styring.

Wstitanium bruger nøje ASTM B265 Gr1-kvalitet industrielt rent titanium som substrat. Dets kemiske sammensætning er præcist kontrolleret med et kulstofindhold på ≤0.08% og et jernindhold på ≤0.20%, hvilket sikrer fremragende korrosionsbestandighed og mekanisk styrke. Belægningen anvender et proprietært gradientkompositsystem. Ved at justere molforholdet mellem RuO₂ og IrO₂ (justerbart fra 1:1 til 3:1) tilpasser den sig cyanidholdigt spildevand med varierende kloridionkoncentrationer. Ædelmetalindholdet kontrolleres til 10-12 g/m², hvilket sikrer katalytisk aktivitet, samtidig med at omkostningerne reduceres. Målrettet mod cyanidoxidationsreaktionerne kontrolleres belægningstykkelsen præcist til 20-50 μm, og porøsiteten er optimeret til 35-45%, hvilket øger det effektive reaktionsareal med 5-8 gange og øger cyanidnedbrydningshastigheden med over 30% sammenlignet med konventionelle produkter.