Titaniumanoder til spildevandsbehandling
Titaniumanoden har fremragende korrosionsbestandighed, høj ledningsevne, god katalytisk aktivitet og lang levetid. Den kan fungere stabilt i barske spildevandsmiljøer og giver et solidt fundament for anvendelse af elektrokemisk spildevandsbehandlingsteknologi.
- Iridium-belagt titaniumanode
- Platinbelagt titanium anode
- Rutheniumbelagt titaniumanode
- Blandet oxidbelagt titaniumanode
- Titanium elektrolysecelle
- Palladiumbelagt titaniumanode
- Kulstof-titanium komposit anode
- Metal-metaloxid kompositanode
Specialfremstilling af titananoder til spildevandsbehandling
Med den accelererende globale industrialisering og urbanisering bliver vandforurening stadig mere alvorlig. Spildevandsrensning, som et centralt led i at sikre bæredygtig udnyttelse af vandressourcer og opretholde balancen i det økologiske miljø, har fået hidtil uset opmærksomhed. Titanium anoder, som kernekomponenter i elektrokemiske spildevandsbehandlingssystemer, spiller en afgørende rolle i effektiviteten og virkningsfuldheden af spildevandsbehandling. Titanbaseret belagt anode er et titansubstrat med et eller flere lag af katalytisk aktive metaloxidbelægninger, der er belagt på overfladen gennem en specifik proces. Denne type anode er mest udbredt i spildevandsbehandling. I henhold til de forskellige belægningssammensætninger kan den yderligere opdeles i følgende typer.
Overfladen er belagt med en oxidbelægning af ruthenium (Ru) og iridium (Ir). Ruthenium-iridiumbelægningen har fremragende katalytisk ydeevne inden for klorudvikling. I spildevand, der indeholder kloridioner, kan den effektivt fremme oxidationen af kloridioner for at generere klorgas og derefter generere hypochlorsyrling og hypochloritioner med stærke oxiderende egenskaber, som kan oxidere og nedbryde organisk materiale, bakterier, vira og andre forurenende stoffer i spildevand.
Overfladebelægningen er blydioxid (PbO₂), som er opdelt i to krystalformer: α-PbO₂ og β-PbO₂. β-PbO₂ har høj elektrokatalytisk aktivitet og stabilitet og har en stærk oxidationsevne for organiske forurenende stoffer. Ved behandling af industrielt spildevand, der indeholder en stor mængde vanskeligt nedbrydelige organiske forurenende stoffer, såsom spildevand fra trykning og farvning og farmaceutisk spildevand, har den titanbaserede blydioxidbelagte anode vist gode behandlingseffekter.
Titanbaseret flerkomponents kompositbelægningsanode. Såsom titanbaseret ruthenium-iridium-tin (Ru-Ir-Sn), titanbaseret iridium-tantal (Ir-Ta) og andre kompositbelægninger. Den kombinerer fordelene ved flere enkeltbelægningsanoder, såsom fremragende katalytisk ydeevne inden for ilt- og klorudvikling, tilpasning til behandlingsbehovene i forskellige typer spildevand og viser unikke fordele i behandlingen af spildevand med kompleks vandkvalitet.
Working Princip
I elektrokemisk spildevandsbehandling, fungerer titananoden som en anode og undergår en oxidationsreaktion. Hvis vi tager behandlingen af organiske forurenende stoffer som et eksempel, når de organiske molekyler i spildevandet nærmer sig overfladen af titananoden, påvirkes elektronerne i molekylerne af anodens elektriske felt, og der finder en oxidationsreaktion sted.
Disse organiske molekyler oxideres først til frie radikal-mellemprodukter, som har høj reaktivitet og kan reagere yderligere med vand eller andre stoffer, og oxideres gradvist og nedbrydes til kuldioxid, vand og andre små uorganiske molekyler. For eksempel, når methanol (CH₃OH) behandles, mister methanol elektroner på overfladen af titananoden og undergår en oxidationsreaktion: CH₃OH + H₂O – 6e⁻ = CO₂ + 6H⁺. For spildevand, der indeholder kloridioner, fremmer titananoder (såsom titanbaserede ruthenium-iridium-belagte anoder) oxidationsreaktionen af kloridioner (Cl⁻). Kloridioner mister elektroner på anodeoverfladen for at generere klorgas (Cl₂): 2Cl⁻ – 2e⁻ = Cl₂↑. Det genererede klor vil reagere med vand og danne hypochlorsyrling (HClO) og hypochloritioner (ClO⁻): Cl₂ + H₂O ⇌ HClO + H⁺ + Cl⁻. HClO og ClO⁻ er stærkt oxiderende og kan oxidere og nedbryde forurenende stoffer såsom organisk materiale, bakterier og vira i spildevand.
Titananoden og katoden danner tilsammen et komplet elektrolysekredsløb. Hvis vi tager fjernelse af tungmetalioner i spildevand som eksempel, oxideres det organiske stof ved anoden, mens tungmetalionerne får elektroner ved katoden og reduceres til metalelementer, der aflejres på katodeoverfladen. For eksempel, når man behandler spildevand, der indeholder kobberioner (Cu²⁺), er katodereaktionen: Cu²⁺ + 2e⁻ = Cu. Katode- og katodereaktionerne arbejder sammen for at fjerne en række forurenende stoffer i spildevand og opnå formålet med at rense vandkvaliteten.
Konklusion
Som kernekomponent i elektrokemisk spildevandsbehandlingsteknologi har titananoder vist brede anvendelsesmuligheder inden for spildevandsbehandling på grund af deres unikke ydeevne og fordele. Selvom titananoder har mange fordele inden for spildevandsbehandling, står de stadig over for nogle udfordringer. For eksempel er nogle højtydende titananoder (såsom titanbaserede ædelmetalanoder) dyre, hvilket begrænser deres anvendelse i stor skala. For nogle specielle typer spildevand, såsom spildevand, der indeholder en stor mængde suspenderet stof og en høj saltkoncentration, er det nødvendigt yderligere at optimere ydeevnen og de tekniske parametre for titananoder for at forbedre behandlingseffekten.