Anodi di titanio per il trattamento delle acque reflue
L'anodo in titanio offre un'eccellente resistenza alla corrosione, un'elevata conduttività, una buona attività catalitica e una lunga durata. Può operare stabilmente in ambienti fognari difficili, fornendo una solida base per l'applicazione della tecnologia di trattamento elettrochimico delle acque reflue.
- Anodo in titanio rivestito di iridio
- Anodo in titanio rivestito in platino
- Anodo in titanio rivestito in rutenio
- Anodo in titanio rivestito di ossido misto
- Cella elettrolitica in titanio
- Anodo in titanio rivestito in palladio
- Anodo composito carbonio-titanio
- Anodo composito metallo-ossido di metallo
Produzione personalizzata di anodi in titanio per il trattamento delle acque reflue
Con l'accelerazione dell'industrializzazione e dell'urbanizzazione a livello globale, l'inquinamento idrico sta diventando sempre più grave. Il trattamento delle acque reflue, in quanto elemento chiave per garantire l'uso sostenibile delle risorse idriche e il mantenimento dell'equilibrio ecologico, ha ricevuto un'attenzione senza precedenti. Anodi di titanioGli anodo, in quanto componenti principali dei sistemi elettrochimici di trattamento delle acque reflue, svolgono un ruolo decisivo nell'efficienza e nell'efficacia del trattamento stesso. L'anodo rivestito in titanio è un substrato di titanio con uno o più strati di rivestimenti di ossidi metallici cataliticamente attivi, applicati sulla superficie attraverso uno specifico processo. Questo tipo di anodo è il più ampiamente utilizzato nel trattamento delle acque reflue. A seconda delle diverse composizioni del rivestimento, può essere ulteriormente suddiviso nelle seguenti tipologie.
La superficie è rivestita con uno strato di ossido di rutenio (Ru) e iridio (Ir). Il rivestimento rutenio-iridio offre eccellenti prestazioni catalitiche per lo sviluppo del cloro. Nelle acque reflue contenenti ioni cloruro, può promuovere efficacemente l'ossidazione degli ioni cloruro per generare cloro gassoso e quindi generare acido ipocloroso e ioni ipoclorito con forti proprietà ossidanti, in grado di ossidare e degradare materia organica, batteri, virus e altri inquinanti presenti nelle acque reflue.
Il rivestimento superficiale è biossido di piombo (PbO₂), che si divide in due forme cristalline: α-PbO₂ e β-PbO₂. Il β-PbO₂ presenta un'elevata attività elettrocatalitica e stabilità, oltre a una forte capacità di ossidazione degli inquinanti organici. Nel trattamento di acque reflue industriali contenenti una grande quantità di inquinanti organici difficili da degradare, come le acque reflue di stampa e tintura e le acque reflue farmaceutiche, l'anodo rivestito in biossido di piombo a base di titanio ha mostrato buoni effetti di trattamento.
Anodo con rivestimento composito multicomponente a base di titanio. Come ad esempio rivestimenti in rutenio-iridio-stagno (Ru-Ir-Sn) a base di titanio, iridio-tantalio (Ir-Ta) a base di titanio e altri rivestimenti compositi. Combina i vantaggi di più anodi a rivestimento singolo, come eccellenti prestazioni catalitiche nell'evoluzione di ossigeno e cloro, adattandosi alle esigenze di trattamento di diversi tipi di acque reflue e mostrando vantaggi unici nel trattamento di acque reflue con qualità dell'acqua complessa.
Principio di funzionamento
In elettrochimica trattamento delle acque reflue, l'anodo di titanio funge da anodo e subisce una reazione di ossidazione. Prendendo ad esempio il trattamento degli inquinanti organici, quando le molecole organiche presenti nelle acque reflue si avvicinano alla superficie dell'anodo di titanio, gli elettroni presenti nelle molecole subiscono l'azione del campo elettrico dell'anodo e si verifica una reazione di ossidazione.
Queste molecole organiche vengono inizialmente ossidate in intermedi radicalici liberi, che hanno un'elevata reattività e possono reagire ulteriormente con acqua o altre sostanze, e vengono gradualmente ossidati e decomposti in anidride carbonica, acqua e altre piccole molecole inorganiche. Ad esempio, quando si tratta il metanolo (CH₃OH), il metanolo perde elettroni sulla superficie dell'anodo di titanio e subisce una reazione di ossidazione: CH₃OH + H₂O – 6e⁻ = CO₂ + 6H⁺. Per le acque reflue contenenti ioni cloruro, gli anodi di titanio (come gli anodi rivestiti in rutenio-iridio a base di titanio) promuovono la reazione di ossidazione degli ioni cloruro (Cl⁻). Gli ioni cloruro perdono elettroni sulla superficie dell'anodo per generare cloro gassoso (Cl₂): 2Cl⁻ – 2e⁻ = Cl₂↑. Il cloro generato reagisce con l'acqua per generare acido ipocloroso (HClO) e ioni ipoclorito (ClO⁻): Cl₂ + H₂O ⇌ HClO + H⁺ + Cl⁻. HClO e ClO⁻ sono altamente ossidanti e possono ossidare e degradare inquinanti come materia organica, batteri e virus presenti nelle acque reflue.
L'anodo e il catodo in titanio formano insieme un circuito di elettrolisi completo. Prendendo ad esempio la rimozione degli ioni di metalli pesanti dalle acque reflue, mentre la materia organica all'anodo viene ossidata, gli ioni di metalli pesanti acquisiscono elettroni al catodo e vengono ridotti a elementi metallici, depositandosi sulla superficie del catodo. Ad esempio, quando si trattano acque reflue contenenti ioni di rame (Cu²⁺), la reazione catodica è: Cu²⁺ + 2e⁻ = Cu. Il catodo e le reazioni catodiche lavorano insieme per rimuovere una varietà di inquinanti dalle acque reflue e raggiungere l'obiettivo di purificare la qualità dell'acqua.
Conclusione
In quanto componente principale della tecnologia di trattamento elettrochimico delle acque reflue, l'anodo di titanio ha mostrato ampie prospettive applicative nel campo del trattamento delle acque reflue grazie alle sue prestazioni e ai suoi vantaggi unici. Sebbene l'anodo di titanio offra numerosi vantaggi nel trattamento delle acque reflue, deve ancora affrontare alcune sfide. Ad esempio, alcuni anodi di titanio ad alte prestazioni (come gli anodi di metalli preziosi a base di titanio) sono costosi, il che ne limita l'applicazione su larga scala. Per alcuni tipi speciali di acque reflue, come quelle contenenti una grande quantità di materiale sospeso e un'elevata concentrazione di sali, è necessario ottimizzare ulteriormente le prestazioni e i parametri tecnici degli anodi di titanio per migliorarne l'efficacia del trattamento.
