Titán anód gyümölcs- és zöldségsterilizálóhoz
A titánanódok alkalmazása a gyümölcsfertőtlenítés területén új és hatékony módszert kínál ezen problémák megoldására. A titánanódok számos kiváló tulajdonsággal rendelkeznek, amelyek egyedülálló előnyöket biztosítanak a gyümölcsfertőtlenítésben, hatékonyabb, biztonságosabb és környezetbarátabb fertőtlenítést biztosítva a gyümölcsök és zöldségek számára.
- Irídiummal bevont titán anód
- Platina bevonatú titán anód
- Ruténiummal bevont titán anód
- Vegyes oxiddal bevont titán anód
- Titán elektrolit cella
- Palládiummal bevont titán anód
- Szén-titán kompozit anód
- Fém-fém-oxid kompozit anód
Titán anód alkalmazása gyümölcs-zöldség sterilizálóban
A titánanód, mint egy új típusú gyümölcsfertőtlenítési technológia, nagy alkalmazási potenciált mutatott a gyümölcsfertőtlenítés területén számos előnnyel, mint például a nagy hatékonyságú fertőtlenítés, a biztonság és a környezetvédelem, a gazdaságos energiamegtakarítás és a széleskörű alkalmazhatóság. Az élelmiszerbiztonság létfontosságú. A gyümölcsök azonban rendkívül érzékenyek a mikroorganizmusok és a növényvédőszer-maradványok szennyeződésére a növekedés, a szedés, a szállítás és a tárolás során. A hagyományos gyümölcsfertőtlenítési módszereknek számos korlátjuk van. Például a kémiai fertőtlenítőszerek káros vegyszereket hagyhatnak a gyümölcsök felületén, ami befolyásolhatja a gyümölcsök minőségét és biztonságosságát. Az egyszerű vizes mosással nehéz teljesen eltávolítani a makacs szennyeződéseket.
Titán anód típusa sterilizálóhoz
A különböző felületi katalitikus bevonatok szerint a titánanódok klórt fejlesztő titánanódokra, oxigént fejlesztő titánanódokra és klór- és oxigénfejlesztő funkciókat is tartalmazó titánanódokra oszthatók.
Klórt fejlesztő titán anód
A bevonat főként ruténium-oxidból áll, amelynek alacsony a klórfejlődési túlfeszültsége az elektrolitban, hatékonyan termel klórgázt, majd hipoklórossavat a fertőtlenítéshez. Jellemzői alkalmasak olyan esetekre, amikor nagy mennyiségű hipoklórossavat kell előállítani a fertőtlenítéshez.
Oxigént fejlesztő titán anód
A bevonat főként irídium-oxidot stb. tartalmaz. Kloridionokat nem tartalmazó vagy alacsony kloridion-koncentrációjú elektrolitokban az oxigénfejlődési túlfeszültség alacsony, és a fő oxigénfejlődési reakció hidroxilgyököket termel. Előnye, hogy jelentős hatással van a szerves szennyező anyagok és a növényvédőszer-maradványok eltávolítására.
Klórt és oxigént fejlesztő anódok
A titánanód klór- és oxigénfejlődési képességgel rendelkezik. Különböző elektrolitfeltételek mellett megfelelő mennyiségű klórt és oxigént, valamint szükség esetén erős oxidáló anyagokat is képes előállítani. Kiváló alkalmazkodóképességgel rendelkezik, és képes kielégíteni a különféle gyümölcsfertőtlenítési forgatókönyvek igényeit.
A ruténium-irídium bevonatú titánanód nagy katalitikus aktivitással rendelkezik mind a klór-, mind az oxigénfejlődési reakciókban. Alacsony feszültségen gyorsan nagy mennyiségű klórt és oxigént termel, majd hipoklórossavat és hidroxilgyököket generál. Alkalmas erősen savas citrusfélék és lúgos datolyaszilva fertőtlenítésére. Hátránya a magas költség.
Az irídium-tantál bevonatú titánanód kiváló katalitikus teljesítményt mutat az oxigénfejlődési reakcióban, és hatékonyan termel hidroxilgyököket. Nyilvánvaló előnyökkel jár a szerves szennyező anyagok és a növényvédőszer-maradványok eltávolításában a gyümölcsök felületéről. A hagyományos grafitanódokhoz képest energiafogyasztása 20%-30%-kal csökken. Hátrányok: Magas a gyártási költsége.
A platinával bevont titánanód csökkenti az elektróda ellenállását és javítja az áramhatásfokot, ezáltal felgyorsítja az elektrolízis reakciót. A hatásfok 15% - 20%. Alacsony a hidrogénfejlődési túlfeszültsége, ami csökkenti a hidrogéntermelést és elkerüli a hidrogén zavarását a fertőtlenítési folyamatban. Javítja az anód hatékony kihasználási arányát is.
Hogyan működik a titán anód a sterilizálóban?
Titán anód, teljes név: titán alapú fém-oxid bevonatú elektróda (MMO). Titán alapú, és felületén egy speciális funkciókkal rendelkező fém-oxid bevonat réteg található. A titán jó mechanikai szilárdsággal és korrózióállósággal rendelkezik, és stabil tartószerkezetet biztosít a bevonat számára. A felületen lévő fém-oxid bevonat jó vezetőképességet, elektrokatalitikus teljesítményt és kémiai stabilitást biztosít a titánanódnak. A bevonat általában nemesfém-oxidokat, például ruténiumot (Ru), irídiumot (Ir), platinát (Pt) stb. tartalmaz. Ezek a nemesfém-oxidok alacsony ellenállással és magas elektrokatalitikus aktivitással rendelkeznek, ami hatékonyan csökkenti az elektróda reakció túlfeszültségét és javítja az elektrolízis hatékonyságát. Például a ruténium-irídium bevonatú titánanódban a ruténium és az irídium-oxidok szinergikus hatása miatt az anód kiváló teljesítményt nyújt mind a klórfejlődési, mind az oxigénfejlődési reakciókban.
A gyümölcsfertőtlenítés területén a titánanódok főként a víz elektrolízisével érik el a fertőtlenítést, ami erős oxidáló anyagokat eredményez. Amikor a titánanódot az áramforrás pozitív elektródájához, az elektrolizáló cella anódjához csatlakoztatják, az elektromos tér hatására a víz elektrolízise reakciósorozatot hoz létre. Az anód felületén a vízmolekulák oxidálódnak, és oxigén- vagy klórfejlődési reakció megy végbe (attól függően, hogy az elektrolit tartalmaz-e kloridionokat).
- Oxigénfejlődési reakció
Kloridionok nélküli elektrolitban a fő oxigénfejlődési reakció játszódik le: 2H2O – 4e^- = O2↑ + 4H^+). Az oxigén buborékok formájában távozik, és egyidejűleg erős oxidáló tulajdonságokkal rendelkező hidroxilgyököket (・OH) képez az anód közelében. A hidroxilgyökök nagyon aktív oxidálószerek, akár 2.8 V oxidációs potenciállal, amelyek gyorsan oxidálják és lebontják a szerves szennyező anyagokat, a növényvédőszer-maradványokat és a mikroorganizmusokat a gyümölcsök felületén. Például a hidroxilgyökök képesek felbontani a kémiai kötéseket, például a PO-kötéseket és a PS-kötéseket a szerves foszfortartalmú növényvédőszer-molekulákban, ártalmatlan kis molekulákká bontva azokat.
- Klórfejlődési reakció
Amikor az elektrolit kloridionokat (Cl⁻) tartalmaz, klórfejlődési reakció megy végbe: 2Cl⁻ – 2e⁻ = Cl⁻⁻. A klór (Cl₂) részben oldódik vízben, és reakcióba lép a vízzel: Cl⁻⁻ + H⁻⁻O = HClO + HCl, hipoklórossavat (HClO) képezve. A hipoklórossav egy gyengén savas, erős oxidálószer, jó baktericid és fertőtlenítő képességgel. Képes behatolni a mikroorganizmusok sejtfalába, elpusztítani a sejtekben lévő enzimrendszert és genetikai anyagot, így elérve a mikroorganizmusok elpusztítását. Ezenkívül a hipoklórossav reakcióba léphet a gyümölcsök felületén található egyes szerves szennyező anyagokkal is, lebontva és eltávolítva azokat.
A titán anódok előnyei
A titánanódok gyorsan nagy mennyiségű erős oxidáló anyagot, például hipoklórossavat és hidroxilgyököket termelnek. Gyorsan lebontják a mikroorganizmusok sejtszerkezetét, fehérjéjét és nukleinsavát, inaktívvá téve azokat, ezáltal nagy hatékonyságú sterilizálást és fertőtlenítést eredményezve. Tanulmányok kimutatták, hogy a titánanódok segítségével a víz elektrolízise során keletkező erős oxidáló anyagok 1-2 percre lerövidíthetik a gyakori baktériumok, például az Escherichia coli és a Staphylococcus aureus elpusztítási idejét, ami sokkal gyorsabb, mint a hagyományos fertőtlenítési módszerek.
- A szennyező anyagok átfogó eltávolítása
Nemcsak hatékonyan pusztítja el a mikroorganizmusokat, például a baktériumokat, penészgombákat és élesztőgombákat, hanem lebontja és eltávolítja a gyümölcsök felületén található szennyező anyagokat, például növényvédőszer-maradványokat, hormonokat, nehézfémeket stb.
- Biztonság és környezetvédelem
A titánanódos fertőtlenítés egy erős oxidáló anyag, amely a víz elektrolízise során keletkezik. A fertőtlenítés során fokozatosan lebomlik anélkül, hogy káros maradványokat hagyna maga után.
- Erős alkalmazhatóság
A fertőtlenítőgép titánanódjainak automatikus vezérlése alapján megfelelő fertőtlenítő oldatok találhatók savas, lúgos és könnyen sérülő gyümölcsökhöz.
Alkalmazási esetek
A titán-anódok sterilizálókban való alkalmazása nagy potenciált és előnyöket mutatott, új változásokat és fejlesztési lehetőségeket teremtve a sterilizálás területén. Ezután valós eseteket felhasználva mélyrehatóan megvizsgáljuk a titán-anódok konkrét alkalmazását különböző típusú sterilizálókban, a tényleges hatásokat, valamint az általuk nyújtott gazdasági és társadalmi előnyöket.
Nagy gyümölcsgyár
A múltban klórtartalmú fertőtlenítőszereket használtak az alma fertőtlenítésére. Nemcsak a klórmaradványok problémája volt, amelyek befolyásolták az almalé minőségét és ízét, de a fertőtlenítési hatás is instabil volt, és a mikroorganizmusok száma gyakran meghaladta a szabványt. A ruténium-irídium bevonatú titán anódra épülő elektrolitikus vízfertőtlenítő rendszer bevezetése után a fertőtlenítés hatékonysága jelentősen javult. A rendszer egy bizonyos koncentrációjú nátrium-kloridot tartalmazó vizes oldatot elektrolizál, így hipoklórossavat állít elő az alma fertőtlenítésére. A fertőtlenítési folyamat mindössze 3-5 percet vesz igénybe, és az alma felületén található mikroorganizmusok, például az Escherichia coli és a penész elpusztítási aránya több mint 99.9%-ra nő, és hatékonyan eltávolítja az alma felületén található növényvédőszer-maradványok 60-70%-át.
Gyümölcs- és zöldség nagykereskedelmi piac
A gyümölcsök biztonságának és higiéniájának biztosítása érdekében bevezettek egy irídium-tantál bevonatú titán anódokon alapuló fertőtlenítőgépet. A fertőtlenítő hatás jelentős a könnyen szennyeződő gyümölcsök, például az eper és az áfonya esetében. A tesztelés után a fertőtlenített eper felületén található növényvédőszer-maradványok több mint 85%-kal, a mikroorganizmusok száma pedig több mint 90%-kal csökkent. Továbbá, mivel ez a fertőtlenítési módszer csekély hatással van a gyümölcsök minőségére, a gyümölcsök eltarthatósága is bizonyos mértékig meghosszabbodott, amit a kereskedők és a fogyasztók is jól fogadtak.
Otthoni alkalmazás
Számos titánanódos technológián alapuló háztartási gyümölcs- és zöldségfertőtlenítő gép kapható a piacon. Vegyünk például egy bizonyos márkájú háztartási gyümölcs- és zöldségfertőtlenítő gépet. Ez a gép titánanódot használ, amely klór- és oxigénfejlődési funkciókat is ellát. Csak helyezze a gyümölcsöt a fertőtlenítő gép víztartályába, adjon hozzá megfelelő mennyiségű vizet és egy kis mennyiségű sót (a vezetőképesség növelése érdekében). A fertőtlenítő gép elektrolízissel hipoklórossavat és hidroxil szabadgyököket állít elő, és 10-15 percen belül elvégzi a gyümölcsök fertőtlenítését. A tesztek szerint a fertőtlenítő gép által fertőtlenített gyümölcsök mikrobiális elpusztítási aránya elérte a 95%-ot, és hatékonyan eltávolítja a növényvédőszer-maradványokat a gyümölcsök felületéről.
A különböző típusú titánanódok, mint például a ruténium-iridium bevonatú titánanódok, az irídium-tantál bevonatú titánanódok, a platinabevonatú titánanódok stb., mindegyik egyedi teljesítményjellemzőkkel rendelkezik, és különböző gyümölcsfertőtlenítési forgatókönyvekhez alkalmas. A nagy gyümölcsgyáraktól az otthoni alkalmazásokig, a gyümölcs- és zöldségnagykereskedelmi piacoktól a gyümölcsültetvényekig a titánanód technológia sikeres alkalmazási eseteket mutatott be, és jó eredményeket ért el. A titánanódok gyümölcsfertőtlenítés területén történő alkalmazása azonban bizonyos kihívásokkal is szembesül, mint például a magas költségek és egyéb problémák. A tudomány és a technológia folyamatos fejlődésével a titánanód technológia várhatóan új áttöréseket és fejlesztéseket ér el a költségcsökkentés, az intelligens pontosság, a más technológiákkal összehangolt alkalmazás és a jövőbeni alkalmazási kör kibővítése terén.
