MMO Titaniumanode voor aquacultuur

Aquacultuur is een essentieel onderdeel van de wereldwijde voedselzekerheid. Met de toenemende dichtheid en schaal van aquacultuur worden watervervuiling, frequente ziekte-uitbraken en ecologische schade steeds belangrijker. Tegen deze achtergrond MMO titanium anoden (anodes met een coating van metaaloxide op basis van titanium) zijn met hun unieke elektrokatalytische prestaties, chemische stabiliteit en ecologische compatibiliteit uitgegroeid tot een belangrijke technologische oplossing voor het aanpakken van de uitdagingen waarmee aquacultuur kampt.

MMO titanium anoden, gebaseerd op industrieel zuiver titanium en gecoat met een gemengde coating van edelmetaaloxiden zoals ruthenium, iridium en tantaal, combineren uitstekende geleidbaarheid, katalytische activiteit en corrosiebestendigheid. Bekend als "dimensioneel stabiele anoden (DSA)" bieden ze aanzienlijke voordelen zoals een laag energieverbruik, een lange levensduur en geen secundaire vervuiling. Hierdoor zijn ze bijzonder geschikt voor de omgevingen met een hoog zoutgehalte, een hoge luchtvochtigheid en een hoge corrosiegevoeligheid in de aquacultuur. Van nauwkeurige desinfectie in recirculerende aquacultuursystemen (RAS) tot grondige zuivering van geloosd afvalwater, MMO titanium anoden bieden belangrijke technische oplossingen voor groene en duurzame ontwikkeling.

Verontreiniging door aquacultuur

Verontreiniging door aquacultuur wordt gekenmerkt door een complexe samenstelling, voortdurende emissies en verstrekkende gevaren. Het omvat voornamelijk vier belangrijke verontreinigende stoffen:

Organische vervuiling:Overgebleven aas, uitwerpselen en biologische metabolieten verhogen het chemisch zuurstofverbruik (CZV) in waterlichamen, wat gemakkelijk kan leiden tot eutrofiëring en een plotselinge daling van het gehalte opgeloste zuurstof.

Stikstof- en fosforvervuilingDe ophoping van ammoniakstikstof en nitrieten beschadigt niet alleen het kieuwweefsel van gekweekte organismen, maar veroorzaakt ook een bloei van schadelijke algen zoals cyanobacteriën en dinoflagellaten, waardoor “rode getijden” ontstaan.

Microbiële vervuilingDe proliferatie en verspreiding van ziekteverwekkers zoals Vibrio- en iridovirussen zijn belangrijke oorzaken van ziekten in de aquacultuur. Traditionele chemische desinfectie kan gemakkelijk leiden tot verhoogde antibioticaresistentie bij ziekteverwekkers. Overmatig antibioticagebruik kan leiden tot een overmatige hoeveelheid antimicrobiële resistentiegenen (ARG's) in sedimenten.

Chemische vervuiling:Overmatig gebruik van ontsmettingsmiddelen, antibiotica en andere chemische middelen kan resten achterlaten in waterproducten en de omliggende wateren verontreinigen, waardoor de productkwaliteit en voedselveiligheid afnemen.

Toepassingen van MMO-titaniumanoden in de aquacultuur

MMO-titaniumanodes worden in de gehele aquacultuursector gebruikt en bieden onmiskenbare voordelen in intensieve aquacultuur met een hoge toegevoegde waarde.

Recirculerende aquacultuur:In gesloten aquacultuursystemen voor hoogwaardige vissoorten zoals zalm en zeebaars worden MMO-titaniumanodes geïntegreerd in elektrolytische desinfectiemodules om water in realtime te zuiveren en ziekten te bestrijden. Hiermee worden aquacultuurdichtheden van meer dan 45 kg/m³ ondersteund.

Zeewaterkooi-aquacultuurVoor grote gele croakers en abalones kunnen MMO-titaniumanoden, in combinatie met mobiele elektrolyseapparatuur, zich aanpassen aan omgevingen met een hoog zoutgehalte en desinfectieproblemen in de offshore-aquacultuur aanpakken. In de zoetwateraquacultuur van witpootgarnalen en Californische zeebaarzen worden MMO-titaniumanoden gebruikt voor de afbraak van ammoniakstikstof en de regulering van opgeloste zuurstof.

Behandeling van staartwater in de aquacultuur:Bij lozingen in achterwateren van aquacultuur kunnen MMO-titaniumanodesystemen verontreinigende stoffen zoals organisch materiaal, stikstof en fosfor grondig verwijderen.

Werkingsprincipe van de MMO-titaniumanode

De MMO-titaniumanode bereikt waterzuivering en ziektebestrijding door middel van elektrochemische werking. De kernprincipes zijn gebaseerd op drie belangrijke mechanismen: elektrokatalytische oxidatie, in-situ desinfectie en omzetting van verontreinigende stoffen.

(I) Elektrochemische desinfectie

Onder spanning oefent de edelmetaaloxidecoating op het oppervlak van de MMO-titaniumanode een zeer efficiënt katalytisch effect uit. In zeewater met een zoutgehalte van 20‰ of hoger katalyseert de coating de oxidatie van chloride-ionen (Cl⁻) tot chloorgas (Cl₂). Dit gas reageert vervolgens met water tot hypochloorzuur (HOCl): 2Cl⁻ → Cl₂↑ + 2e⁻Cl₂ + H₂O → HOCl + H⁺ + Cl⁻.
Hypochloorzuur heeft sterke oxiderende eigenschappen (redoxpotentiaal (ORP) tot 850 mV) en kan snel de celmembranen en nucleïnezuurstructuren van pathogenen vernietigen, met een afdodingspercentage van 99.99% tegen Vibrio spp. In zoetwateromgevingen produceert de anode voornamelijk reactieve zuurstofsoorten (ROS), zoals zuurstof- en hydroxylradicalen (·OH), die micro-organismen door oxidatie inactiveren.

(II) Elektrokatalytische degradatie

De hoge katalytische activiteit van de MMO-titaniumanode activeert watermoleculen en opgeloste zuurstof in het water, waardoor een groot aantal zeer reactieve oxiderende verbindingen (zoals ·OH en O₃) ontstaat. Deze verbindingen vallen willekeurig organische moleculaire ketens aan en breken complexe organische stoffen in overgebleven aas en uitwerpselen af ​​tot CO₂ en H₂O. Ze oxideren ook ammoniakstikstof tot onschadelijke nitraten en nitrieten tot nitraten.

(III) Regulering van de waterkwaliteit

De sporen waterstof- en hydroxide-ionen die tijdens elektrolyse worden geproduceerd, helpen de pH van het water te reguleren en zorgen voor een geschikte zuur-base-omgeving voor aquacultuur. Bovendien verhogen de kleine belletjes die door de anodereactie ontstaan ​​het gehalte aan opgeloste zuurstof in het water, wat de leefomgeving voor aquacultuurorganismen verbetert.

MMO Titanium Anode Types

Op basis van de waterkwaliteitskenmerken, behandelingsdoelstellingen en apparatuurvereisten voor aquacultuurtoepassingen worden MMO-titaniumanodes primair gecategoriseerd in de volgende vier typen, elk met zijn eigen onderscheidende coatingformule en structureel ontwerp:

(I) Ruthenium-iridium titanium anodes

Dit type anode gebruikt ruthenium-iridiumoxide als belangrijkste katalytische component en combineert uitstekende prestaties op het gebied van chloorontwikkeling met uitstekende elektrische geleidbaarheid. Het belangrijkste voordeel is de hoge katalytische efficiëntie in omgevingen met een hoog zoutgehalte, waardoor het geschikt is voor toepassingen zoals zeewaterkooien en geïndustrialiseerde zeewateraquacultuur. In zeewater met een zoutgehalte van 3.5% kan het stabiel effectief chloor produceren bij een spanning van 2.5 V, met een coatingverlies van slechts 2 mg/Aa. Veelvoorkomende configuraties zijn gaas- en buisvormige vormen, waardoor ze eenvoudig te integreren zijn in circulerende waterfiltratiesystemen.

(II) Iridium-tantaal titanium anodes

Tantaaloxide verbetert de stabiliteit van de coating, waardoor het geschikt is voor gebruik in diverse media, waaronder zoet, brak en zeewater. De opvallende eigenschap is de uitzonderlijke corrosiebestendigheid. Het behoudt een desinfectie-efficiëntie van meer dan 98%, zelfs bij continu gebruik in troebel zeewater met een zandgehalte van 2.8 kg/m³. Na 5000 uur versnelde corrosietesten bedroeg het coatingverlies slechts 0.07 μm/jaar. Lintvormige iridium-tantaalanodes (bijv. 6.35 mm breed en 0.635 mm dik) worden veel gebruikt in de behandeling van zoetwateraquacultuur.

(III) Staaf MMO titanium anodes

Specificaties variëren van 3.2 mm tot 25 mm in diameter. In zeewateromgevingen heeft een staafvormige anode met een diameter van 12.7 mm een ​​nominale uitgangsstroom tot 22.0 A/m, waardoor deze geschikt is voor gedistribueerde desinfectie-units op mobiele elektrolysevaten. In zoetwateromgevingen heeft dezelfde specificatie een nominale uitgangsstroom van 10.6 A/m, waardoor deze geschikt is voor vaste waterkwaliteitscontrole in vijveraquacultuur.

(IV) Mesh MMO titanium anodes

Dankzij een titanium gaassubstraat met een coating van edelmetaaloxide hebben ze een groot oppervlak en een gelijkmatige stroomverdeling, wat de elektrolyse-efficiëntie aanzienlijk verbetert. In het drietraps zuiveringssysteem van een recirculerend aquacultuursysteem fungeert de gaasanode als primaire elektrolyse-eenheid, die grote organische moleculen efficiënt verwijdert. In combinatie met de daaropvolgende katalytische en langzaam vrijkomende modules bereikt het een waterrecyclingpercentage van 95%. De aanpasbare maaswijdte en afmetingen passen zich aan waterzuiveringsapparatuur met variërende stroomsnelheden aan.