MMO titán anód cianohoz

A cianid rendkívül magas toxicitása miatt a környezetvédelmi szabályozás egyik kulcsfontosságú célpontjává vált. Az egyre szigorúbb globális környezetvédelmi előírásokkal a cianidot tartalmazó szennyvíz és füstgázok tisztítási szabványai folyamatosan emelkednek. A hagyományos tisztítási technológiák, mint például a kémiai kicsapás és a biodegradáció, egyre inkább olyan korlátozásoknak vannak kitéve, mint az alacsony eltávolítási hatékonyság, a másodlagos szennyezés magas kockázata, valamint a magas üzemeltetési és karbantartási költségek.

MMO titán anódok A (vegyes fém-oxid titán anódok), mint rendkívül hatékony elektrokémiai anyagok, pótolhatatlan előnyöket mutatnak a cianid mélykezelés területén kiváló elektrokatalitikus aktivitásuk, kémiai stabilitásuk és kivételesen hosszú élettartamuk miatt. Ezek az anódok ipari tisztaságú titánból készülnek, és ruténiummal, irídiummal, tantállal és platinával vannak bevonva, lehetővé téve a cianid hatékony átalakítását nem mérgező és ártalmatlan anyagokká.

Cianid alkalmazások és szennyezés

A cianid számos ipari szektorban pótolhatatlan, az alkalmazások elsősorban a következő négy szektorban koncentrálódnak.

KohászatAz aranybányászat és -finomítás során a cianid oldható komplexeket képez nemesfémekkel, például arannyal és ezüsttel, lehetővé téve a célfémek elválasztását és kinyerését az ércből.

GalvanizálásA cianidot komplexképző szerként használják galvanizáló oldatok előállításánál, hatékonyan szabályozva a fémionok kicsapódásának sebességét és egyenletes, sűrű bevonatot képezve. Általában cink, réz és ezüst galvanizálására használják.

Kémiai szintézisA cianid kulcsfontosságú köztitermékként szolgál gyógyszerek, peszticidek, színezékek és egyéb termékek szintézisében. Például a cianidot nyersanyagként használják bizonyos antibiotikumok és herbicidek előállításában.

Egyéb iparágakA cianidot felületkeményítésre használják fémek hőkezelése során. Az elektronikai iparban félvezető anyagok maratására használják. Toxicitását egyes ágazatokban füstölőszerek előállítására is kihasználják.

A cianidszennyezés elsősorban az ipari szennyvízkibocsátásból, a hulladékmaradékokból és a kipufogógáz-kibocsátásból származik. A cianidtartalmú szennyvíz a szennyezés elsődleges forrása. A galvanizáló ipar öblítő szennyvizének kezeletlen kibocsátása, a kohászati ​​ipar szűrletvize és a kémiai szintézisből származó reakciófolyadékok maradványai, többek között, súlyos környezeti károkat okozhatnak.

A cianid toxicitása elsősorban a szervezetek légzőenzimjeire gyakorolt ​​gátló hatásának köszönhető, gyorsan megzavarja a sejtek légzési láncát és szöveti hipoxiát okoz. Az emberre letális dózis rendkívül alacsony (a nátrium-cianid orális letális dózisa mindössze 10-20 mg). A vízi ökoszisztémákban a cianid még alacsony koncentrációja (0.04 mg/l felett) is elpusztíthatja a halakat és más vízi élőlényeket, megzavarva a vízi egyensúlyt. Továbbá a cianid a környezetben mérgezőbb cianidvegyületekké alakulhat, vagy felhalmozódhat a táplálékláncon keresztül, hosszú távú veszélyt jelentve az ökológiai környezetre és az emberi egészségre.

Az MMO titán anód működési elve

Az MMO titánanód cianidkezelésének lényege az elektrokémiai oxidációs reakció, amely a mérgező cianidonokat (CN⁻) nem mérgező szén-dioxiddá (CO₂) és nitrogénné (N₂) bontja le az elektróda felületén. Lényegében ez a folyamat fokozza az oxidatív lebontás hatékonyságát az anód magas katalitikus aktivitása révén.

Egyenáram hatására a cianidot tartalmazó szennyvíz reakcióba lép az elektrolizáló cellában, ahol az MMO titánanód elsősorban az oxidatív lebontási funkciót látja el.

Közvetlen oxidációA cianidionok közvetlenül oxidálódnak az anód felületén leadott elektronok révén. A reakcióegyenlet: 2CN⁻ + 8OH⁻ – 10e⁻ → 2CO₃²⁻ + N₂↑ + 4H₂O. Az MMO bevonatban található ruténium- és irídium-oxidok nagy katalitikus aktivitást fejtenek ki, lehetővé téve a cianidionok viszonylag alacsony potenciálon oxidálódását.

Közvetett oxidációHa a szennyvíz elektrolitokat, például kloridionokat tartalmaz, egyidejűleg klórfejlődési reakció játszódik le az anódon, amely klórgázt (Cl₂) eredményez. A klór tovább reagál a vízzel, hipoklórossavat (HClO) képezve. Erős oxidálószerként a hipoklórossav közvetve oxidálja a cianidonokat a következő reakcióképlet szerint: CN⁻ + ClO⁻ + H₂O → CNO⁻ + Cl⁻ + 2OH⁻. A kapott cianát (CNO⁻) tovább hidrolizálódik szén-dioxiddá és nitrogénné, így teljesen ártalmatlanná válik.

A katód elsősorban redukciós reakción megy keresztül, nehézfémionokat (például Cu²⁺ és Ni²⁺) nyer ki a szennyvízből, és fémes lerakódást képez, így kettős célt ér el: az erőforrások kinyerését és a szennyezés szabályozását.

MMO titán anód típusok

A cianidot tartalmazó szennyvíz vízminőségi jellemzőitől, a kezelési mérettől és a berendezés felépítésétől függően különböző típusú MMO titánanódokat választanak ki. Az MMO titánanódokat szerkezeti morfológia, bevonat összetétele és alkalmazási forgatókönyvek alapján osztályozzák. A gyakori típusok a következők:

Hálós MMO titán anódokASTM B265 Gr1 minőségű titánhálón alapulnak, RuO₂-IrO₂-TiO₂ kompozit bevonattal bevonva. A hálósűrűség 50-200 mesh között mozog. Nagy felületet és egyenletes árameloszlást kínálnak. Alkalmasak kis és közepes méretű elektrolizáló cellákban galvanizáló öblítővíz kezelésére, a szennyvíz cianidkoncentrációját 0.5 mg/l alá csökkenthetik, és több mint öt év élettartammal rendelkeznek.

Lemezes MMO titán anódok0.5-3 mm vastag titánlemezekből készülnek, felületüket homokfúvással és érdesítéssel kezelik, mielőtt oxidbevonattal vonnák be őket. Nagy szerkezeti szilárdsággal rendelkeznek, könnyen telepíthetők és karbantarthatók. Elsősorban nagy koncentrációjú, cianidtartalmú szennyvíz (CN⁻ koncentráció > 100mg/l) kezelésére használják, stabil működést biztosít 1500 A/m² áramsűrűség mellett, és több mint 120 órás gyorsított élettartamot mutat.

Cső alakú MMO titán anódokAz IrO₂-Ta₂O₅ bevonattal ellátott 50-200 mm Φ átmérőjű titáncsövek folyamatos áramlású elektrolízis reaktorokhoz alkalmasak, javítva a szennyvíz és az elektróda közötti érintkezést. Különösen jól alkalmazhatók a kohászati ​​iparban keletkező zagyok kezelésére, egyetlen anódjukkal akár napi 5-10 m³ mennyiséget is képesek kezelni.

Szalag MMO titán anódok6.35–12.7 mm széles, 0.635 mm vastag, bevonatos titánszalagok, akár 152 m-es egyedi hosszúságban kaphatók. Elsősorban cianidot tartalmazó szennyvíz kilúgozására használják nagy tárolótartályokban vagy föld alatt, talajkörnyezetben akár 50 éves élettartammal.

Ruténium-irídium bevonatú anódokA RuO₂-IrO₂ hatóanyagot, a TiO₂-t pedig inert hordozóként használva ≤1.2 V klórfejlődési potenciált kínálnak, és alkalmasak kloridionokat tartalmazó cianidot tartalmazó szennyvíz kezelésére. Fokozzák a közvetett oxidációt, és 95%-ot meghaladó áramhatásfokot érnek el.

Irídium-tantál bevonatú anódokIrO₂-Ta₂O₅ bevonattal rendelkeznek, nagyobb oxigénfejlődési potenciált kínálnak, és alkalmasak alacsony kloridtartalmú, cianidot tartalmazó szennyvíz kezelésére. Elkerülik a klórfejlődési reakció interferenciáját, és stabilabb katalitikus aktivitást biztosítanak lúgos körülmények között.

Egyedi anódok: Speciális alkalmazásokhoz egyedi szerkezetű, egyedi MMO titánanódok állnak rendelkezésre. Ezek közé tartoznak a flexibilis anódkábelek (Ø8 mm-es PTFE tokozással) mélyfúrások kezeléséhez, a mikrohálós anódok a precíziós szennyvíz galvanizálásához, valamint az intelligens érzékelő anódok integrált érzékelőkkel, amelyek valós időben figyelik a bevonatveszteséget és a reakció állapotát, lehetővé téve a digitális vezérlést.

A Wstitanium szigorúan ASTM B265 Gr1 minőségű, ipari tisztaságú titánt választ hordozóként. Kémiai összetétele pontosan szabályozott, ≤0.08% széntartalommal és ≤0.20% vastartalommal, ami kiváló korrózióállóságot és mechanikai szilárdságot biztosít. A bevonat egy szabadalmaztatott gradiens kompozit rendszert használ. A RuO₂ és IrO₂ mólarányának beállításával (1:1 és 3:1 között állítható) alkalmazkodik a változó kloridion-koncentrációjú, cianidot tartalmazó szennyvízhez. A nemesfém-tartalom 10-12 g/m²-re van szabályozva, biztosítva a katalitikus aktivitást, miközben csökkenti a költségeket. A cianid oxidációs reakcióinak jellemzőihez igazodva a bevonat vastagságát 20-50 μm-re pontosan szabályozzák, a porozitást pedig 35-45%-ra optimalizálják, ami 5-8-szorosára növeli a hatékony reakcióterületet, és több mint 30%-kal fokozza a cianid lebomlási sebességét a hagyományos termékekhez képest.