MMO titán anód festékhez

A színezékek, mint az anyagok színét adó alapvető nyersanyagok, nélkülözhetetlenek a modern ipari rendszerekben. A színezékből származó szennyvíz azonban kiemelkedő kihívássá vált a globális ipari szennyvízkezelésben. Az olyan iparágak gyors fejlődésével, mint a textilnyomtatás és -festés, a bőr- és papírnyomtatás, a színezékből származó szennyvíz kibocsátása évente növekszik.

A hagyományos kezelési technológiák, mint például a biodegradáció és az adszorpció, általában korlátozottak az alacsony elszíntelenedési sebesség, a hiányos lebomlás és a másodlagos szennyezés keletkezése miatt, amikor a modern szintetikus színezékek komplex és rendkívül stabil összetételével foglalkoznak. MMO titán anódok A (vegyes fém-oxiddal bevont titánanódok) egy rendkívül hatékony elektrokémiai anyag, amely ipari tisztaságú titánt használ hordozóként, és nemesfém-oxidok, például ruténium, irídium és tantál kompozit bevonatával van bevonva. Kiváló elektrokatalitikus aktivitásuk, kémiai stabilitásuk és kivételesen hosszú élettartamuk egyedülállóan előnyössé teszi őket a festékszennyvíz korszerű kezelésében.

Festék szennyvíz szennyezés

A textilnyomda és -festő ipar a festékszennyvíz elsődleges forrása. A pamut, len, selyem és vegyi szálakból készült szövetek festési, nyomtatási és fixálási folyamatai során a festék körülbelül 10-20%-a kerül a öblítővízzel együtt a környezetbe, ami magas krómtartalmú és magas szervesanyag-koncentrációjú szennyvizet eredményez. Ez átlagosan 200-300 tonna szervesanyag-kibocsátást eredményez. szennyvíz tonnányi szövetenként. Az azoszínezékek, antrakinonszínezékek és reaktív színezékek szintézise során a nyersanyag-konverziós arány jellemzően csak 70%-80%. A mosási és elválasztási folyamatok során a nem reagált aromás vegyületek, intermedierek és melléktermékek a szennyvízrendszerbe kerülnek, ami összetett összetételt és magas toxicitást eredményez.

Magas kromatikusA szennyvíz sötét színű, amely több ezerszeres hígítás után is észrevehető marad. Például az azofestékkel kezelt szennyvíz élénk árnyalatokat, például vöröset és sárgát mutat, míg az antrakinonnal kezelt szennyvíz gyakran kék vagy fekete árnyalatokat mutat. Ezek a szennyvizek nemcsak a víz átlátszóságát befolyásolják, hanem potenciális toxikus kockázatokat is jelentenek.

Magas szennyezőanyag-koncentrációA KOI (kémiai oxigénigény) jellemzően 800-5000 mg/l között mozog, egyes nagy koncentrációjú szennyvízek elérik a több tízezer mg/l értéket. Nagy mennyiségű szuszpendált szilárd anyagot, sót és adalékanyagokat is tartalmaz, ami jelentős terhet ró a víztisztításra.

Magas toxicitásA szennyvízben található aromás aminvegyületek, nehézfémek (például réz, króm és nikkel) és formaldehid rákkeltő, teratogén és mutagén hatásúak, és visszafordíthatatlan károsodást okoznak az élőlényekben.

Ellenáll a lebomlásnakA legtöbb szintetikus festék stabil konjugált kettős kötéseket tartalmaz, a B/C arány (biológiai lebonthatósági arány) gyakran 0.2 alatt van, így rendkívül biológiailag lebomlóak és nehezen bonthatók le hatékonyan a hagyományos kezelési technológiákkal.

Ha a festékes szennyvíz kezelés nélkül, közvetlenül a vízbe kerül, gyorsan felboríthatja a vízinövények ökológiai egyensúlyát, akadályozhatja a fotoszintézist, mérgezheti és elpusztíthatja a halakat és más élőlényeket. Ha beszivárog a talajba, szennyezheti a talajvizet, és felhalmozódhat a táplálékláncban, hatással van az emberi egészségre.

Az MMO titán anódok működési elve

A festék szennyvíz MMO titánanódos kezelésének lényege az elektrokatalitikus oxidációs technológia. Az elektróda felületén erős oxidáló anyagok keletkeznek, amelyek lebontják a festék molekuláris szerkezetét, és teljesen lebontják azt nem mérgező és ártalmatlan anyagokká. Lényegében ez a technológia elektromos energiát használ a redoxireakciók előidézésére, elérve a szennyező anyagok ártalmatlan átalakítását.

Közvetlen elektrokatalitikus oxidáció

A festékmolekulák diffúzió útján adszorbeálódnak az MMO bevonat felületére. Az anódon közvetlenül elektronokat veszítenek és oxidációs reakción mennek keresztül. A stabil szerkezetek, mint például a konjugált kettős kötések és a benzolgyűrűk felbomlanak, fokozatosan kis szerves molekulákká bomlanak, és végül CO₂-vé és H₂O-vá alakulnak. Például az azoszínezékek -N=N- kötése közvetlenül oxidálódik és felszakad az anódon, létrehozva a megfelelő aminvegyületeket, amelyek tovább oxidálódnak szervetlen vegyületekké.

Közvetett elektrokatalitikus oxidáció

Az MMO bevonat magas katalitikus aktivitása oxidációs reakciókat idéz elő a vízmolekulákban vagy elektrolitokban, erős oxidáló anyagokat, például hidroxilgyököket (・OH) és reaktív oxigénfajokat hozva létre. A hidroxilgyök, amelynek redoxpotenciálja akár 2.8 V is lehet, válogatás nélkül megtámadhatja a festékmolekulákat, gyorsan lebontva azok kromoforjait és molekuláris gerincét, hatékony elszíntelenítést és szerves lebontást eredményezve. A reakcióegyenlet a következőképpen fejezhető ki: H₂O → ・OH + H⁺ + e⁻, ・OH + festékmolekulák → CO₂ + H₂O + szervetlen sók. Ha a szennyvíz elektrolitokat, például kloridionokat tartalmaz, klórfejlődési reakció történik az anódon, Cl₂ keletkezik, amely tovább oxidálószerekké, például hipoklórossavvá (HClO) alakul, fokozva a közvetett oxidációs hatást. Ez különösen alkalmassá teszi a magas sótartalmú festékszennyvíz kezelésére.

Az MMO titán anód kiváló teljesítménye a titán hordozó és a kompozit bevonat szinergikus hatásának köszönhető. A bevonatban található nemesfém-oxidok, mint például az IrO₂ és a RuO₂, kiváló elektronátviteli tulajdonságokkal rendelkeznek, jelentősen csökkentve az oxidációs reakció aktiválási energiáját. Ez lehetővé teszi a festékmolekulák hatékony lebontását alacsonyabb potenciálokon, a reakciósebesség 3-5-ször nagyobb, mint a hagyományos grafitelektródáké. Az MMO bevonat polarizálhatósága 40 mV-on belül szabályozható, ami jóval alacsonyabb, mint a grafit anód 200 mV-ja. Hatékonyan csökkentheti a cellafeszültséget az elektrolízis folyamata során, és több mint 30%-kal csökkentheti az egységnyi KOI eltávolításra jutó energiafogyasztást a hagyományos elektródákhoz képest.

MMO titán anód típusok

A különböző típusú MMO titánanódokat a festék szennyvíz vízminőségi jellemzői, a kezelési méret és a berendezés szerkezete alapján választják ki. A főbb osztályozási kritériumok közé tartozik a szerkezeti morfológia, a bevonat összetétele és az alkalmazási forgatókönyvek.

Hálós MMO titán anódok: ASTM B265 Gr1 minőségű titán hálón alapul, RuO₂-IrO₂ kompozit bevonattal. A hálósűrűség 50-200 mesh között mozog, porozitása 60%-80%. A fajlagos felület 3-5-ször nagyobb, mint a síkelektródáké. Alkalmasak textilnyomtatás és -fehérítés során keletkező szennyvíz kezelésére kis és közepes méretű elektrolizáló cellákban, 1000 A/m² áramsűrűség mellett 90%-ot meghaladó színeltávolítási és 85%-ot meghaladó KOI eltávolítási arányt érnek el, élettartamuk pedig meghaladja az 5 évet.

Lemezes MMO titán anódok: 0.5-3 mm vastag titánlemezekből készülnek, amelyeket homokfúvással érdesítettek, és IrO₂-Ta₂O₅ bevonattal láttak el. Nagy szerkezeti szilárdságot és egyenletes árameloszlást biztosítanak. Elsősorban nagy koncentrációjú festékszennyvíz (KOI > 2000 mg/l), például festékgyártásból származó maradék folyadék kezelésére használják, stabil működést biztosít 2000 A/m²-es nagy áramsűrűséggel, gyorsított élettartam-teszttel meghaladva a 120 órát.

Cső alakú MMO titán anód: Az 50-200 mm Φ átmérőjű, speciális kompozit bevonattal ellátott titáncsövek folyamatos áramlású elektrolízis reaktorokhoz alkalmasak, javítva a szennyvíz és az elektróda közötti érintkezést. Különösen jól alkalmazhatók fluidizált szennyvíz kezelésére a bőriparban, egyetlen anóddal napi 5-10 m³ kezelésére képesek.

Rugalmas MMO titán anódTitánhuzal hordozón alapul, IrO₂-Ta₂O₅ bevonattal és sav- és lúgálló fonott külső réteggel burkolva, hajlítható és tekercselhető, így komplex tisztítóberendezésekhez vagy földalatti szikkasztórendszerekhez is illeszkedik. Alkalmas festékes szennyvíz kezelésére tárolótartályokban, szorosan tapad a tartály falához, kiküszöbölve a potenciális holttereket, és több mint 50 éves élettartammal büszkélkedhet.

Ruténium-iridium anódokA RuO₂-IrO₂ aktív komponenseket használva ≤1.36 V kloridfejlődési potenciált kínálnak, és alkalmasak kloridionokat tartalmazó, magas sótartalmú festékszennyvíz kezelésére. Fokozzák a közvetett oxidációt, és 95%-ot meghaladó áramhatékonyságot érnek el. Textilnyomtatás és -festés során a szennyvíz kezelésében egy háromdimenziós elektródarendszerrel kombinálva akár 85%-os KOI-eltávolítási arányt és 90%-ot meghaladó színeltávolítási arányt érnek el.

Irídium-tantál anódok: Az IrO₂-Ta₂O₅ bevonatnak köszönhetően nagyobb oxigénfejlődési potenciállal rendelkeznek, és alkalmasak alacsony kloridtartalmú festékes szennyvizekhez, elkerülve a klórfejlődési reakció interferenciáját. Katalitikus aktivitásuk savas körülmények között stabilabb, így különösen alkalmasak antrakinon festékes szennyvíz kezelésére.

Speciálisan adalékolt bevonatú anódokPbO₂-MnO₂ adalékolt bevonatokat vagy ritkaföldfémmel módosított bevonatokat használva optimalizálják a katalitikus teljesítményt a nehezen lebontható festékmolekulák esetében. Kifejezetten a nagyon mérgező és stabil festékszennyvizek kezelésére tervezték őket, több mint 40%-kal növelve az elszíntelenedési arányt a hagyományos bevonatokhoz képest.

Speciális testreszabási anódokSpeciális forgatókönyvek igényeinek kielégítésére speciális MMO titánanódok testreszabhatók, például mikrolemezes anódok (10 × 20 mm méretű) laboratóriumi vizsgálatokhoz, moduláris kombinált anódok nagy oxidációs tartályokhoz, valamint intelligens anódok integrált potenciálfigyelő funkcióval, amelyek valós idejű visszajelzést tudnak adni a reakció állapotáról, és precíz szabályozást tudnak elérni.