Titananoden für die Abwasserbehandlung
Titananoden zeichnen sich durch hervorragende Korrosionsbeständigkeit, hohe Leitfähigkeit, gute katalytische Aktivität und lange Lebensdauer aus. Sie können auch in rauen Abwasserumgebungen stabil arbeiten und bieten eine solide Grundlage für die Anwendung elektrochemischer Abwasserbehandlungstechnologie.
- Iridiumbeschichtete Titananode
- Platinbeschichtete Titananode
- Rutheniumbeschichtete Titananode
- Mischoxidbeschichtete Titananode
- Titan-Elektrolysezelle
- Palladiumbeschichtete Titananode
- Kohlenstoff-Titan-Verbundanode
- Metall-Metalloxid-Verbundanode
Kundenspezifische Herstellung von Titananoden für die Abwasserbehandlung
Mit der Beschleunigung der globalen Industrialisierung und Urbanisierung nimmt die Wasserverschmutzung immer mehr zu. Die Abwasserbehandlung als Schlüsselfaktor für die nachhaltige Nutzung der Wasserressourcen und die Erhaltung des ökologischen Gleichgewichts hat beispiellose Aufmerksamkeit erhalten. TitananodenAls Kernkomponenten elektrochemischer Abwasserbehandlungssysteme spielen sie eine entscheidende Rolle für die Effizienz und Effektivität der Abwasserbehandlung. Eine titanbeschichtete Anode ist ein Titansubstrat mit einer oder mehreren Schichten katalytisch aktiver Metalloxidbeschichtungen, die durch ein spezielles Verfahren auf die Oberfläche aufgebracht werden. Dieser Anodentyp wird am häufigsten in der Abwasserbehandlung eingesetzt. Je nach Beschichtungszusammensetzung kann er weiter in folgende Typen unterteilt werden:
Die Oberfläche ist mit einer Oxidschicht aus Ruthenium (Ru) und Iridium (Ir) beschichtet. Die Ruthenium-Iridium-Beschichtung weist eine hervorragende katalytische Chlorentwicklungsleistung auf. In chloridionenhaltigen Abwässern kann sie die Oxidation von Chloridionen zur Bildung von Chlorgas effizient fördern und anschließend stark oxidierende Hypochlorsäure und Hypochloritionen erzeugen, die organische Stoffe, Bakterien, Viren und andere Schadstoffe im Abwasser oxidieren und abbauen können.
Die Oberflächenbeschichtung besteht aus Bleidioxid (PbO₂), das in zwei Kristallformen vorliegt: α-PbO₂ und β-PbO₂. β-PbO₂ weist eine hohe elektrokatalytische Aktivität und Stabilität auf und besitzt ein starkes Oxidationsvermögen für organische Schadstoffe. Bei der Behandlung von Industrieabwässern mit hohen Mengen schwer abbaubarer organischer Schadstoffe, wie z. B. Druck- und Färbeabwässern sowie pharmazeutischen Abwässern, zeigte die titanbasierte Bleidioxid-beschichtete Anode gute Behandlungsergebnisse.
Anode mit einer mehrkomponentigen Verbundbeschichtung auf Titanbasis. Beispielsweise Ruthenium-Iridium-Zinn (Ru-Ir-Sn) auf Titanbasis, Iridium-Tantal (Ir-Ta) auf Titanbasis und andere Verbundbeschichtungen. Sie vereint die Vorteile mehrerer Einzelbeschichtungsanoden, wie z. B. eine hervorragende katalytische Sauerstoff- und Chlorentwicklung, passt sich den Behandlungsanforderungen verschiedener Abwasserarten an und bietet einzigartige Vorteile bei der Behandlung von Abwässern mit komplexer Wasserqualität.
Funktionsprinzip
In der elektrochemischen AbwasserbehandlungDie Titananode fungiert als Anode und unterliegt einer Oxidationsreaktion. Am Beispiel der Behandlung organischer Schadstoffe: Wenn sich die organischen Moleküle im Abwasser der Oberfläche der Titananode nähern, werden die Elektronen in den Molekülen durch das elektrische Feld der Anode beeinflusst, und es kommt zu einer Oxidationsreaktion.
Diese organischen Moleküle werden zunächst zu freien Radikalzwischenprodukten oxidiert, die eine hohe Reaktivität aufweisen und weiter mit Wasser oder anderen Substanzen reagieren können. Sie werden allmählich oxidiert und in Kohlendioxid, Wasser und andere kleine anorganische Moleküle zerlegt. Beispielsweise verliert Methanol bei der Behandlung (CH₃OH) Elektronen an der Oberfläche der Titananode und durchläuft eine Oxidationsreaktion: CH₃OH + H₂O – 6e⁻ = CO₂ + 6H⁺. Bei Abwässern, die Chloridionen enthalten, fördern Titananoden (wie beispielsweise mit Ruthenium-Iridium beschichtete Anoden auf Titanbasis) die Oxidationsreaktion von Chloridionen (Cl⁻). Chloridionen verlieren Elektronen an der Anodenoberfläche und erzeugen Chlorgas (Cl₂): 2Cl⁻ – 2e⁻ = Cl₂↑. Das entstehende Chlor reagiert mit Wasser und bildet hypochlorige Säure (HClO) und Hypochloritionen (ClO⁻): Cl₂ + H₂O ⇌ HClO + H⁺ + Cl⁻. HClO und ClO⁻ wirken stark oxidierend und können Schadstoffe wie organische Stoffe, Bakterien und Viren im Abwasser oxidieren und abbauen.
Titananode und -kathode bilden zusammen einen vollständigen Elektrolysekreislauf. Am Beispiel der Entfernung von Schwermetallionen aus Abwasser: Während die organische Substanz an der Anode oxidiert wird, erhalten die Schwermetallionen an der Kathode Elektronen, werden zu Metallelementen reduziert und lagern sich auf der Kathodenoberfläche ab. Beispielsweise lautet die Kathodenreaktion bei der Behandlung von Abwasser mit Kupferionen (Cu²⁺): Cu²⁺ + 2e⁻ = Cu. Die Kathoden- und Kathodenreaktionen wirken zusammen, um verschiedene Schadstoffe aus dem Abwasser zu entfernen und die Wasserqualität zu verbessern.
Fazit
Als Kernkomponente der elektrochemischen Abwasserbehandlungstechnologie bietet die Titananode aufgrund ihrer einzigartigen Leistung und Vorteile breite Anwendungsmöglichkeiten in der Abwasserbehandlung. Obwohl Titananoden viele Vorteile in der Abwasserbehandlung bieten, stehen sie dennoch vor einigen Herausforderungen. Beispielsweise sind einige Hochleistungs-Titananoden (wie z. B. Titan-basierte Edelmetallanoden) teuer, was ihre großflächige Anwendung einschränkt. Für bestimmte Abwasserarten, wie z. B. Abwässer mit hohem Schwebstoffanteil und hoher Salzkonzentration, ist eine weitere Optimierung der Leistung und der technischen Parameter von Titananoden erforderlich, um die Behandlungswirkung zu verbessern.
