Titán anódok szennyvízkezeléshez
A titán anód kiváló korrózióállósággal, magas vezetőképességgel, jó katalitikus aktivitással és hosszú élettartammal rendelkezik. Stabilan működik zord szennyvízkörnyezetben, szilárd alapot teremtve az elektrokémiai szennyvízkezelési technológia alkalmazásához.
- 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 anódok egyedi gyártása szennyvízkezeléshez
A globális iparosodás és urbanizáció felgyorsulásával a vízszennyezés egyre komolyabbá válik. A szennyvíztisztítás, mint a vízkészletek fenntartható felhasználásának és az ökológiai környezet egyensúlyának fenntartásának kulcsfontosságú eleme, példátlan figyelmet kapott. Titán anódok, mint az elektrokémiai szennyvíztisztító rendszerek alapkomponensei, döntő szerepet játszanak a szennyvíztisztítás hatékonyságában és eredményességében. A titánalapú bevonatos anód egy titán hordozó, amelynek felületén egy vagy több réteg katalitikusan aktív fém-oxid bevonat van egy speciális eljárással. Ez a típusú anód a legszélesebb körben használatos a szennyvíztisztításban. A különböző bevonat-összetételek szerint a következő típusokra osztható.
A felületet ruténium (Ru) és irídium (Ir) oxidbevonattal látták el. A ruténium-iridium bevonat kiváló klórfejlődési katalitikus teljesítményt nyújt. Kloridionokat tartalmazó szennyvízben hatékonyan elősegíti a kloridionok oxidációját klórgáz előállításához, majd erős oxidáló tulajdonságokkal rendelkező hipoklórossav és hipoklorit ionokat generál, amelyek oxidálják és lebontják a szennyvízben lévő szerves anyagokat, baktériumokat, vírusokat és egyéb szennyező anyagokat.
A felületi bevonat ólom-dioxid (PbO₂), amely két kristályformára oszlik: α-PbO₂ és β-PbO₂. A β-PbO₂ nagy elektrokatalitikus aktivitással és stabilitással rendelkezik, és erős oxidációs képességgel rendelkezik a szerves szennyező anyagokkal szemben. A nagy mennyiségű, nehezen lebontható szerves szennyező anyagot tartalmazó ipari szennyvíz, például a nyomtatási és festési szennyvíz, valamint a gyógyszeripari szennyvíz kezelésekor a titán alapú ólom-dioxiddal bevont anód jó kezelési eredményeket mutatott.
Titán alapú, többkomponensű kompozit bevonatú anód. Ilyenek például a titán alapú ruténium-iridium-ón (Ru-Ir-Sn), titán alapú irídium-tantál (Ir-Ta) és egyéb kompozit bevonatok. Egyesíti a többszörös, egyetlen bevonattal rendelkező anódok előnyeit, mint például a kiváló oxigén- és klórfejlődési katalitikus teljesítmény, alkalmazkodik a különböző típusú szennyvíz kezelési igényeihez, és egyedi előnyöket mutat az összetett vízminőségű szennyvíz kezelésében.
Működési elv
Elektrokémiai szennyvíztisztítóA titánanód anódként működik és oxidációs reakción megy keresztül. Példaként vegyük a szerves szennyező anyagok kezelését, amikor a szennyvízben lévő szerves molekulák megközelítik a titánanód felületét, a molekulákban lévő elektronokra az anód elektromos mezője hat, és oxidációs reakció játszódik le.
Ezek a szerves molekulák először szabadgyökös intermedierekké oxidálódnak, amelyek nagy reakcióképességűek, és tovább reagálhatnak vízzel vagy más anyagokkal, majd fokozatosan oxidálódnak és bomlanak szén-dioxiddá, vízzé és más kis szervetlen molekulákká. Például metanol (CH₃OH) kezelésekor a metanol elektronokat veszít a titánanód felületén, és oxidációs reakción megy keresztül: CH₃OH + H₂O – 6e⁻ = CO₂ + 6H⁺. Kloridionokat tartalmazó szennyvíz esetén a titánanódok (például a titánalapú ruténium-iridium bevonatú anódok) elősegítik a kloridionok (Cl⁻) oxidációs reakcióját. A kloridionok elektronokat veszítenek az anód felületén, klórgázt (Cl₂) termelve: 2Cl⁻ – 2e⁻ = Cl₂↑. A keletkezett klór vízzel reagálva hipoklórossavat (HClO) és hipokloritionokat (ClO⁻) képez: Cl₂ + H₂O ⇌ HClO + H⁺ + Cl⁻. A HClO és a ClO⁻ erősen oxidáló hatásúak, és képesek oxidálni és lebontani a szennyvízben lévő szennyező anyagokat, például szerves anyagokat, baktériumokat és vírusokat.
A titán anód és katód együttesen egy teljes elektrolízis áramkört alkotnak. Vegyük például a nehézfém ionok eltávolítását a szennyvízből, míg a szerves anyag az anódnál oxidálódik, a nehézfém ionok a katódon elektronokat vesznek fel, fémes elemekké redukálódnak és lerakódnak a katód felületén. Például rézionokat (Cu²⁺) tartalmazó szennyvíz kezelésekor a katód reakciója: Cu²⁺ + 2e⁻ = Cu. A katód és a katód reakciók együttesen távolítják el a szennyvízből a különféle szennyező anyagokat, és elérik a vízminőség tisztításának célját.
Következtetés
Az elektrokémiai szennyvízkezelési technológia központi elemeként a titánanód széles körű alkalmazási lehetőségeket mutat a szennyvízkezelés területén egyedi teljesítményének és előnyeinek köszönhetően. Bár a titánanódnak számos előnye van a szennyvízkezelésben, még mindig kihívásokkal kell szembenéznie. Például egyes nagy teljesítményű titánanódok (például a titánalapú nemesfém anódok) drágák, ami korlátozza nagymértékű alkalmazásukat. Egyes speciális szennyvíztípusok, például a nagy mennyiségű szuszpendált anyagot és magas sókoncentrációt tartalmazó szennyvíz esetében a titánanódok teljesítményének és műszaki paramétereinek további optimalizálása szükséges a kezelési hatás javítása érdekében.
