Anodes en titane pour le traitement des eaux usées
L'anode en titane présente une excellente résistance à la corrosion, une conductivité élevée, une bonne activité catalytique et une longue durée de vie. Elle peut fonctionner de manière stable dans les environnements d'assainissement difficiles, offrant ainsi une base solide pour l'application de la technologie de traitement électrochimique des eaux usées.
- Anode en titane revêtue d'iridium
- Anode en titane avec revêtement en platine
- Anode en titane revêtue de ruthénium
- Anode en titane revêtue d'oxyde mixte
- Cellule électrolytique en titane
- Anode en titane revêtue de palladium
- Anode composite carbone-titane
- Anode composite métal-oxyde métallique
Fabrication sur mesure d'anodes en titane pour le traitement des eaux usées
Avec l'accélération de l'industrialisation et de l'urbanisation mondiales, la pollution de l'eau devient de plus en plus grave. Le traitement des eaux usées, élément clé pour garantir l'utilisation durable des ressources en eau et préserver l'équilibre écologique, fait l'objet d'une attention sans précédent. Anodes en titaneComposants clés des systèmes de traitement électrochimique des eaux usées, les anodes revêtues de titane jouent un rôle déterminant dans l'efficacité et l'efficience du traitement. L'anode revêtue de titane est un substrat en titane recouvert d'une ou plusieurs couches d'oxyde métallique catalytiquement actif, appliquées en surface grâce à un procédé spécifique. Ce type d'anode est le plus largement utilisé dans le traitement des eaux usées. Selon la composition du revêtement, on distingue les types suivants :
La surface est recouverte d'une couche d'oxyde de ruthénium (Ru) et d'iridium (Ir). Ce revêtement ruthénium-iridium présente d'excellentes performances catalytiques en matière de dégagement de chlore. Dans les eaux usées contenant des ions chlorure, il favorise efficacement l'oxydation de ces ions pour produire du chlore gazeux, puis de l'acide hypochloreux et des ions hypochlorite aux fortes propriétés oxydantes, capables d'oxyder et de dégrader la matière organique, les bactéries, les virus et autres polluants présents dans les eaux usées.
Le revêtement de surface est en dioxyde de plomb (PbO₂), divisé en deux formes cristallines : α-PbO₂ et β-PbO₂. Le β-PbO₂ présente une activité électrocatalytique et une stabilité élevées, ainsi qu'une forte capacité d'oxydation des polluants organiques. Lors du traitement des eaux usées industrielles contenant une grande quantité de polluants organiques difficiles à dégrader, telles que les eaux usées d'impression et de teinture et les eaux usées pharmaceutiques, l'anode revêtue de dioxyde de plomb à base de titane a montré d'excellents résultats.
Anode à revêtement composite multicomposant à base de titane. Parmi les revêtements composites à base de titane ruthénium-iridium-étain (Ru-Ir-Sn), iridium-tantale (Ir-Ta) et autres, elle combine les avantages des anodes à revêtement unique, notamment une excellente performance catalytique en termes de dégagement d'oxygène et de chlore. Elle s'adapte aux besoins de traitement de différents types d'eaux usées et présente des avantages uniques pour le traitement des eaux usées présentant une qualité d'eau complexe.
Principe de fonctionnement
En électrochimie traitement des eaux uséesL'anode en titane agit comme une anode et subit une réaction d'oxydation. Prenons l'exemple du traitement des polluants organiques : lorsque les molécules organiques des eaux usées approchent la surface de l'anode en titane, leurs électrons sont soumis au champ électrique de l'anode, provoquant une réaction d'oxydation.
Ces molécules organiques sont d'abord oxydées en radicaux libres intermédiaires, hautement réactifs et capables de réagir avec l'eau ou d'autres substances. Elles sont ensuite progressivement oxydées et décomposées en dioxyde de carbone, eau et autres petites molécules inorganiques. Par exemple, lors du traitement du méthanol (CH₃OH), celui-ci perd des électrons à la surface de l'anode en titane et subit une réaction d'oxydation : CH₃OH + H₂O – 6e⁻ = CO₂ + 6H⁺. Pour les eaux usées contenant des ions chlorure, les anodes en titane (telles que les anodes revêtues de ruthénium-iridium à base de titane) favorisent la réaction d'oxydation des ions chlorure (Cl⁻). Les ions chlorure perdent des électrons à la surface de l'anode pour générer du chlore gazeux (Cl₂) : 2Cl⁻ – 2e⁻ = Cl₂↑. Le chlore généré réagira avec l'eau pour générer de l'acide hypochloreux (HClO) et des ions hypochlorite (ClO⁻) : Cl₂ + H₂O ⇌ HClO + H⁺ + Cl⁻. HClO et ClO⁻ sont très oxydants et peuvent oxyder et dégrader les polluants tels que la matière organique, les bactéries et les virus dans les eaux usées.
L'anode et la cathode en titane forment ensemble un circuit d'électrolyse complet. Prenons l'exemple de l'élimination des ions de métaux lourds dans les eaux usées : tandis que la matière organique à l'anode est oxydée, les ions de métaux lourds acquièrent des électrons à la cathode et sont réduits en éléments métalliques qui se déposent à la surface de la cathode. Par exemple, lors du traitement des eaux usées contenant des ions cuivre (Cu²⁺), la réaction cathodique est : Cu²⁺ + 2e⁻ = Cu. Les réactions cathodique et cathodique agissent ensemble pour éliminer divers polluants des eaux usées et purifier l'eau.
Conclusion
Composante essentielle du traitement électrochimique des eaux usées, l'anode en titane offre de vastes perspectives d'application dans ce domaine grâce à ses performances et avantages uniques. Malgré ses nombreux atouts, elle reste confrontée à certaines difficultés. Par exemple, le coût élevé de certaines anodes en titane hautes performances (comme celles en métaux précieux à base de titane) limite leur utilisation à grande échelle. Pour certains types d'eaux usées spécifiques, notamment celles contenant une grande quantité de matières en suspension et une forte concentration en sel, il est nécessaire d'optimiser davantage les performances et les paramètres techniques des anodes en titane afin d'améliorer l'efficacité du traitement.
