Ánodos de titanio para el tratamiento de aguas residuales
El ánodo de titanio posee excelente resistencia a la corrosión, alta conductividad, buena actividad catalítica y larga vida útil. Puede operar de forma estable en entornos de aguas residuales agresivos, lo que proporciona una base sólida para la aplicación de la tecnología de tratamiento electroquímico de aguas residuales.
- Ánodo de titanio recubierto de iridio
- Ánodo de titanio recubierto de platino
- Ánodo de titanio recubierto de rutenio
- Ánodo de titanio recubierto de óxido mixto
- Celda electrolítica de titanio
- Ánodo de titanio recubierto de paladio
- Ánodo compuesto de carbono y titanio
- Ánodo compuesto de óxido metálico y metal
Fabricación personalizada de ánodos de titanio para el tratamiento de aguas residuales
Con la aceleración de la industrialización y la urbanización globales, la contaminación del agua se está agravando cada vez más. El tratamiento de aguas residuales, como elemento clave para garantizar el uso sostenible de los recursos hídricos y mantener el equilibrio ecológico, ha recibido una atención sin precedentes. Ánodos de titanioComo componentes principales de los sistemas electroquímicos de tratamiento de aguas residuales, los ánodos desempeñan un papel decisivo en la eficiencia y eficacia del tratamiento. El ánodo recubierto a base de titanio es un sustrato de titanio con una o más capas de óxido metálico catalíticamente activo aplicadas en su superficie mediante un proceso específico. Este tipo de ánodo es el más utilizado en el tratamiento de aguas residuales. Según las diferentes composiciones del recubrimiento, se puede clasificar en los siguientes tipos.
La superficie está recubierta con una capa de óxido de rutenio (Ru) e iridio (Ir). Este recubrimiento de rutenio-iridio ofrece un excelente rendimiento catalítico en la evolución del cloro. En aguas residuales con iones cloruro, promueve eficazmente la oxidación de estos iones para generar cloro gaseoso y, posteriormente, ácido hipocloroso e iones hipoclorito con fuertes propiedades oxidantes, capaces de oxidar y degradar materia orgánica, bacterias, virus y otros contaminantes presentes en las aguas residuales.
El recubrimiento superficial es dióxido de plomo (PbO₂), que se divide en dos formas cristalinas: α-PbO₂ y β-PbO₂. El β-PbO₂ posee una alta actividad electrocatalítica y estabilidad, además de una gran capacidad de oxidación para contaminantes orgánicos. En el tratamiento de aguas residuales industriales con una gran cantidad de contaminantes orgánicos difíciles de degradar, como las aguas residuales de impresión y teñido, y las aguas residuales farmacéuticas, el ánodo recubierto de dióxido de plomo a base de titanio ha demostrado buenos resultados de tratamiento.
Ánodo con revestimiento compuesto multicomponente a base de titanio. Como el de rutenio-iridio-estaño (Ru-Ir-Sn), el de iridio-tántalo (Ir-Ta) y otros recubrimientos compuestos, combina las ventajas de los ánodos con revestimiento único, como su excelente rendimiento catalítico en la evolución de oxígeno y cloro, adaptándose a las necesidades de tratamiento de diferentes tipos de aguas residuales y ofreciendo ventajas únicas en el tratamiento de aguas residuales con calidades complejas.
Principio de funcionamiento
En electroquímica tratamiento de aguas residualesEl ánodo de titanio actúa como tal y experimenta una reacción de oxidación. Por ejemplo, en el tratamiento de contaminantes orgánicos, cuando las moléculas orgánicas de las aguas residuales se aproximan a la superficie del ánodo de titanio, el campo eléctrico del ánodo actúa sobre sus electrones, produciéndose una reacción de oxidación.
Estas moléculas orgánicas se oxidan primero en intermediarios de radicales libres, que tienen alta reactividad y pueden reaccionar aún más con agua u otras sustancias, y se oxidan y descomponen gradualmente en dióxido de carbono, agua y otras pequeñas moléculas inorgánicas. Por ejemplo, al tratar metanol (CH₃OH), el metanol pierde electrones en la superficie del ánodo de titanio y sufre una reacción de oxidación: CH₃OH + H₂O – 6e⁻ = CO₂ + 6H⁺. Para aguas residuales que contienen iones cloruro, los ánodos de titanio (como los ánodos recubiertos de rutenio-iridio a base de titanio) promueven la reacción de oxidación de los iones cloruro (Cl⁻). Los iones cloruro pierden electrones en la superficie del ánodo para generar gas cloro (Cl₂): 2Cl⁻ – 2e⁻ = Cl₂↑. El cloro generado reaccionará con el agua para generar ácido hipocloroso (HClO) e iones hipoclorito (ClO⁻): Cl₂ + H₂O ⇌ HClO + H⁺ + Cl⁻. El HClO y el ClO⁻ son altamente oxidantes y pueden oxidar y degradar contaminantes como materia orgánica, bacterias y virus en las aguas residuales.
El ánodo y el cátodo de titanio forman un circuito electrólisis completo. Por ejemplo, al eliminar iones de metales pesados en aguas residuales, mientras la materia orgánica en el ánodo se oxida, los iones de metales pesados obtienen electrones en el cátodo, se reducen a elementos metálicos y se depositan en la superficie del cátodo. Por ejemplo, al tratar aguas residuales que contienen iones de cobre (Cu²⁺), la reacción catódica es: Cu²⁺ + 2e⁻ = Cu. Las reacciones catódicas trabajan conjuntamente para eliminar diversos contaminantes en las aguas residuales y lograr la purificación del agua.
Conclusión
Como componente fundamental de la tecnología de tratamiento electroquímico de aguas residuales, el ánodo de titanio ha mostrado amplias posibilidades de aplicación en este campo gracias a su rendimiento y ventajas únicas. Si bien el ánodo de titanio ofrece numerosas ventajas en el tratamiento de aguas residuales, aún enfrenta algunos desafíos. Por ejemplo, el alto coste de algunos ánodos de titanio de alto rendimiento (como los ánodos de metales preciosos a base de titanio) limita su aplicación a gran escala. Para ciertos tipos de aguas residuales, como aquellas con gran cantidad de materia en suspensión y alta concentración de sal, es necesario optimizar aún más el rendimiento y los parámetros técnicos de los ánodos de titanio para mejorar el efecto del tratamiento.
