MMO titaniumanode til halogeneret

Halogenider, forbindelser dannet ved kombinationen af ​​halogener såsom klor, fluor og brom med andre grundstoffer, er bredt forekommende i både industrielle og naturlige miljøer. Klorid- og fluoridioner er karakteristiske forurenende stoffer i mange industrielle spildevandstyper. Med den hurtige udvikling af industrier som lægemidler, pesticider, tekstiler og galvanisering fortsætter udledningen af ​​halogenidholdigt spildevand med at stige, hvilket gør dets behandling vanskelig og de miljømæssige risici stadig mere fremtrædende.

Blandede metaloxid-titananoder (MMO titanium anoder), som yderst effektive elektrokemiske materialer, udviser uerstattelige fordele i halogenidbehandling, idet de udnytter den fremragende korrosionsbestandighed af deres titansubstrat og den høje katalytiske aktivitet af deres ædelmetaloxidbelægning.

Halidforurening

Genereringen af ​​halogenider er tæt forbundet med industriel produktion. Halogenerede råmaterialer såsom klorerede kulbrinter og fluorerede benzener er nødvendige i syntesen af ​​produkter såsom herbicider og antibiotika. Det resulterende spildevand indeholder store mængder organiske og uorganiske halogenidioner. Klorid bruges ofte som elektrolyt og chelateringsmiddel i galvanisering. Halvlederproduktion kræver fluorerede ætseopløsninger, hvilket resulterer i spildevand, der ikke kun indeholder høje koncentrationer af klorid- og fluoridioner, men også forurening med tungmetalioner. Tekstilblegning er afhængig af klorholdige stoffer såsom natriumhypochlorit. Fluoritminedrift og aluminiumelektrolyse genererer fluorholdigt spildevand, mens smeltning af ikke-jernholdige metaller udleder surt spildevand, der indeholder klor og brom.

ØkotoksicitetOrganiske halogenider, såsom polyklorerede biphenyler (PCB'er), er stærkt teratogene og kræftfremkaldende og kan akkumuleres gennem fødekæden og udgøre en langsigtet trussel mod vandlevende organismer og menneskers sundhed. Høje koncentrationer af fluoridioner kan forårsage jordforsaltning og forringe planterøddernes optagelse.

VandkvalitetFor store kloridioner i drikkevand kan påvirke smagen, mens for store fluoridioner kan forårsage knoglesygdomme. Tilstedeværelsen af ​​halogenerede desinfektionsbiprodukter er blevet en betydelig sikkerhedsrisiko for drikkevand.

KorrosionHøje koncentrationer af halogenider i industrielt cirkulerende vand kan forværre udstyrskorrosion. For eksempel kan kloridioner beskadige passiveringsfilmen på metaloverflader og dermed forkorte levetiden for udstyr såsom varmevekslere med mere end 50 %.

Funktionsprincippet for MMO-titananoden

MMO-titaniumanoden nedbryder og omdanner halogenider gennem elektrokemisk oxidation. MMO-titaniumanoden anvender en kompositstruktur af et titaniumsubstrat og en blandet metaloxidbelægning. Titaniumsubstratet er lavet af Gr1-titanium, der overholder ASTM B-265, som er korrosionsbestandigt i de fleste sure og alkaliske medier. Overfladebelægningen af ​​ædelmetaloxider såsom iridium, ruthenium og tantal fungerer som et aktivt og ledende lag, der effektivt leder strøm fra en ekstern jævnstrømsforsyning til elektrodeoverfladen og leverer energi til den elektrokemiske reaktion. To hovedtyper af oxidationsreaktioner forekommer på overfladen af ​​MMO-titaniumanoden:

Målrettet omdannelse af uorganiske halogenidionerFor kloridioner forekommer en oxidationsreaktion ved anoden: 2Cl⁻ – 2e⁻ = Cl₂↑. Den genererede klorgas omdannes yderligere til aktive klorforbindelser såsom hypoklorsyrling (HClO) i vandig opløsning. Disse aktive forbindelser har ikke kun en desinficerende effekt, men kan også aktiveres yderligere til hydroxylradikaler (・OH), som har en stærkere oxiderende kraft. For vanskeligt oxiderende halogenidioner såsom fluorid kan justering af elektrodepotentialet fremme deres samudfældning med andre ioner.

Nedbrydning og mineralisering af organiske halogeniderMMO-anoden nedbryder organiske halogenider gennem både direkte og indirekte oxidationsveje. Direkte oxidation sker, når organiske halogenider mister elektroner på anodeoverfladen, hvilket bryder bindinger og genererer lavtoksiske mellemprodukter. Indirekte oxidation sker, når stærke oxiderende stoffer såsom aktivt klor og hydroxylradikaler, der genereres ved anoden, angriber kulstof-halogenbindingerne i organiske halogenider og i sidste ende mineraliserer dem til CO₂, H₂O og uorganiske halogenidioner.

MMO titaniumanodetyper

Baseret på halogenidtypen, spildevandsegenskaber og anvendelsesscenarier kan MMO-titaniumanoder opdeles i følgende fire kategorier.

(I) Ruthenium-iridium MMO titaniumanoder

Denne type anode bruger rutheniumoxid (RuO₂) som den primære aktive komponent og iridiumoxid (IrO₂) som en sekundær komponent. Den udviser fremragende katalytisk klorudviklingsaktivitet og er den foretrukne elektrode til behandling af kloreret spildevand. Belægningen fremstilles ved termisk nedbrydning, og ruthenium-iridium-forholdet kan justeres i henhold til kloridionkoncentrationen. I surt kloreret spildevand udviser den et ekstremt lavt klorudviklingsoverpotentiale og en strømeffektivitet på over 90%. Den er egnet til anvendelser som galvanisering, deklorering af spildevand, natriumhypochloritgeneratorer og nedbrydning af kloreret organisk spildevand. Ved en strømtæthed på 300 A/m² har den en levetid på 5-8 år.

(2) Iridium-Tantal MMO Titanium-anode

Kernebelægningen består af iridiumoxid (IrO₂) og tantaloxid (Ta₂O₅). Tantaloxidet styrker belægningens binding til substratet og forbedrer korrosionsbestandigheden. Denne type elektrode udviser et højt oxidationspotentiale og fremragende stabilitet i meget surt halogenidspildevand med højt saltindhold. Den er særligt velegnet til behandling af blandet halogenidspildevand, der indeholder fluor og klor. Typiske anvendelser omfatter behandling af fluorholdigt spildevand i halvledere og nedbrydning af meget surt halogenidholdigt spildevand i den kemiske industri. Belægningstykkelsen kontrolleres typisk til over 6 g/m² og kan modstå høje strømtætheder på over 1000 A/m².

(3) Multi-element kompositbelægning MMO titaniumanode

Til halogenidspildevand med komplekse sammensætninger anvendes en kvaternær kompositbelægning af iridium, ruthenium, tantal og titanium. Ydeevnen optimeres ved at justere forholdet mellem komponenterne. For eksempel forbedrer en forøgelse af iridiumindholdet korrosionsbestandigheden, mens en forøgelse af rutheniumindholdet forbedrer den katalytiske aktivitet. Denne elektrode er egnet til behandling af blandet halogenidspildevand i industrier som lægemidler og pesticider. Den kan samtidig nedbryde organiske halogenider og omdanne uorganiske halogenidioner. I spildevand med høj belastning med COD-koncentrationer på over 5000 mg/L er dens behandlingseffektivitet 2-5 gange højere end for konventionelle elektroder.

(IV) MMO-titananode med specialstruktur

Afhængigt af behandlingsudstyrets behov kan det fremstilles i specielle strukturer såsom rørformede, netformede og fleksible.

MMO TitaniumrøranodeMed et stort specifikt overfladeareal er den velegnet til dybe brøndbehandlingssystemer og anvendes i vid udstrækning i korrosionsbeskyttelse af kemiske parktanke og halogenidspildevandsbehandling. Den er modstandsdygtig over for korrosion fra en række forskellige korrosive medier.

MMO Titanium Mesh AnodeDen giver ensartet strømfordeling og er derfor velegnet til halogenidnedbrydning i elektrolytiske celler. Porestørrelsen og tykkelsen kan tilpasses cellestørrelsen for at optimere ledningsevnen.

Fleksibel MMO titaniumanodeVed hjælp af et tyndt titaniumstrimmelsubstrat kan den installeres i komplekst terræn. Den bruges primært til oprydning af jordhalogenidforurening og dehalogenering af grundvand.

Wstitanium har etableret en database med belægninger, der er skræddersyet til forskellige halogenidtyper, hvilket muliggør præcis matchning af optimale formuleringer baseret på spildevandssammensætning. Belægninger med højt ruthenium-iridium-forhold anvendes til spildevand med højt kloridindhold, mens iridium-tantal-forholdet er optimeret til fluoridholdigt spildevand. Flerkomponentkompositbelægninger udvikles til blandet halogenidspildevand. Præcis kontrol af ædelmetalindhold (30-80 g/m²) og belægningstykkelse sikrer en balance mellem katalytisk aktivitet og korrosionsbestandighed under specifikke elektrodeforhold. Titansubstratet gennemgår syv forbehandlingstrin, herunder sandblæsning og bejdsning, for at sikre en belægningsadhæsion på ≥35 MPa. Mikrosprøjteteknologi anvendes til at opnå ensartet belægningspåføring med en tykkelsestolerance inden for ±0.5 g/m². Gradientsintring ved 500-550°C skaber en tæt og stabil oxidkrystalstruktur.