MMO Titanium Anode voor Cyano

Cyanide is vanwege zijn extreem hoge toxiciteit een belangrijk doelwit geworden voor milieuregelgeving. Door de steeds strengere wereldwijde milieuregelgeving worden de normen voor de behandeling van cyanidehoudend afvalwater en uitlaatgassen voortdurend strenger. Traditionele zuiveringstechnologieën, zoals chemische neerslag en biologische afbraak, kampen steeds vaker met beperkingen zoals een lage verwijderingsefficiëntie, een hoog risico op secundaire vervuiling en hoge operationele en onderhoudskosten.

MMO titanium anoden (gemengde metaaloxide-titaniumanoden) zijn zeer efficiënte elektrochemische materialen en bieden onmiskenbare voordelen op het gebied van diepe cyanidebehandeling dankzij hun uitstekende elektrokatalytische activiteit, chemische stabiliteit en uitzonderlijk lange levensduur. Deze anodes zijn gebaseerd op industrieel zuiver titanium en gecoat met ruthenium, iridium, tantaal en platina, waardoor cyanide efficiënt kan worden omgezet in niet-giftige en onschadelijke stoffen.

Toepassingen van cyanide en vervuiling

Cyanide is onvervangbaar in meerdere industriële sectoren, waarbij de toepassingen zich voornamelijk concentreren in de volgende vier sectoren.

MetallurgieBij het delven en raffineren van goud vormt cyanide oplosbare complexen met edelmetalen zoals goud en zilver, waardoor de doelmetalen uit het erts kunnen worden gescheiden en geëxtraheerd.

electroplating: Cyanide wordt gebruikt als complexvormer bij de bereiding van galvaniseeroplossingen, waardoor de neerslagsnelheid van metaalionen effectief wordt gecontroleerd en een uniforme, dichte coating ontstaat. Het wordt vaak gebruikt voor het galvaniseren van zink, koper en zilver.

Chemische syntheseCyanide fungeert als een belangrijk tussenproduct bij de synthese van geneesmiddelen, pesticiden, kleurstoffen en andere producten. Zo wordt cyanide gebruikt als grondstof bij de productie van bepaalde antibiotica en herbiciden.

Andere industrieënCyanide wordt gebruikt voor oppervlakteverharding bij de warmtebehandeling van metaal. In de elektronica-industrie wordt het gebruikt voor het etsen van halfgeleidermaterialen. De giftigheid ervan wordt in sommige sectoren ook benut voor de productie van ontsmettingsmiddelen.

Cyanidevervuiling is voornamelijk afkomstig van industriële afvalwaterlozingen, afvalresten en uitlaatgassen. Cyanidehoudend afvalwater is de belangrijkste bron van vervuiling. Onbehandelde lozing van spoelwater uit onder andere de galvanische industrie, percolaat uit de metaalindustrie en restvloeistoffen uit chemische synthese kunnen ernstige milieuschade veroorzaken.

De toxiciteit van cyanide is voornamelijk te wijten aan het remmende effect op ademhalingsenzymen in organismen, waardoor de cellulaire ademhalingsketen snel wordt verstoord en weefselhypoxie ontstaat. De dodelijke dosis voor mensen is extreem laag (een orale dodelijke dosis natriumcyanide is slechts 10-20 mg). Voor aquatische ecosystemen kunnen zelfs lage concentraties cyanide (boven 0.04 mg/l) vissen en andere waterorganismen doden en de aquatische balans verstoren. Bovendien kan cyanide in het milieu worden omgezet in giftigere cyaniden of zich ophopen in de voedselketen, wat op lange termijn een bedreiging vormt voor het milieu en de gezondheid van de mens.

Werkingsprincipe van de MMO-titaniumanode

De kern van de cyanidebehandeling van de MMO-titaniumanode is de elektrochemische oxidatiereactie, waarbij giftige cyanide-ionen (CN⁻) aan het elektrodeoppervlak worden afgebroken tot niet-giftige koolstofdioxide (CO₂) en stikstof (N₂). Dit proces verbetert in essentie de efficiëntie van oxidatieve afbraak dankzij de hoge katalytische activiteit van de anode.

Onder invloed van gelijkstroom ondergaat het cyanidehoudende afvalwater een reactie in de elektrolytische cel, waarbij de MMO-titaniumanode voornamelijk de oxidatieve afbraakfunctie vervult.

Directe oxidatie: Cyanide-ionen worden direct geoxideerd door elektronen af ​​te staan ​​aan het anodeoppervlak. De reactievergelijking is: 2CN⁻ + 8OH⁻ – 10e⁻ → 2CO₃²⁻ + N₂↑ + 4H₂O. De ruthenium- en iridiumoxiden in de MMO-coating hebben een hoge katalytische activiteit, waardoor cyanide-ionen bij een relatief laag potentiaal kunnen worden geoxideerd.

Indirecte oxidatie: Als het afvalwater elektrolyten zoals chloride-ionen bevat, vindt er gelijktijdig een chloorontwikkelingsreactie plaats aan de anode, waarbij chloorgas (Cl₂) ontstaat. Chloor reageert vervolgens met water tot hypochloorzuur (HClO). Als sterk oxidatiemiddel oxideert hypochloorzuur indirect cyanide-ionen met behulp van de reactieformule: CN⁻ + ClO⁻ + H₂O → CNO⁻ + Cl⁻ + 2OH⁻. Het resulterende cyanaat (CNO⁻) wordt verder gehydrolyseerd tot koolstofdioxide en stikstof, waardoor het volledig onschadelijk wordt.

De kathode ondergaat voornamelijk een reductiereactie, waarbij zware metaalionen (zoals Cu²⁺ en Ni²⁺) uit het afvalwater worden teruggewonnen en een afzetting van metaalelementen wordt gevormd, waarmee het dubbele doel van grondstoffenwinning en vervuilingsbeheersing wordt bereikt.

MMO Titanium Anode Types

Verschillende soorten MMO-titaniumanodes worden geselecteerd op basis van de waterkwaliteit, de zuiveringsschaal en de apparatuurstructuur van cyanidehoudend afvalwater. MMO-titaniumanodes worden geclassificeerd op basis van structurele morfologie, coatingsamenstelling en toepassingsscenario's. Veelvoorkomende typen zijn:

Mesh MMO titanium anodes: Gebaseerd op ASTM B265 Gr1 titanium gaas, gecoat met een RuO₂-IrO₂-TiO₂ composietcoating. De maasdichtheid varieert van 50 tot 200 mesh. Ze bieden een groot oppervlak en een gelijkmatige stroomverdeling. Ze zijn geschikt voor de behandeling van spoelwater van galvanische processen in kleine en middelgrote elektrolytische cellen. Ze kunnen de cyanideconcentratie in het afvalwater verlagen tot minder dan 0.5 mg/l en hebben een levensduur van meer dan vijf jaar.

Plaat MMO titanium anodes: Gemaakt van 0.5-3 mm dikke titaniumplaten, waarvan de oppervlakken gezandstraald en opgeruwd zijn voordat ze worden gecoat met een oxidelaag. Ze bieden een hoge structurele sterkte en zijn eenvoudig te installeren en te onderhouden. Ze worden voornamelijk gebruikt voor de behandeling van afvalwater met een hoge concentratie cyanide (CN⁻-concentratie > 100 mg/l), handhaven een stabiele werking bij een stroomdichtheid van 1500 A/m² en hebben een versnelde levensduur van meer dan 120 uur aangetoond.

Buisvormige MMO-titaniumanoden: 50-200 mm dikke titaniumbuizen met een IrO₂-Ta₂O₅-coating zijn geschikt voor continue elektrolysereactoren, waardoor het contact tussen afvalwater en de elektrode wordt verbeterd. Ze zijn bijzonder geschikt voor de behandeling van afvalslib in de metallurgische industrie, met één anode die tot 5-10 m³/dag kan verwerken.

Strip MMO Titanium Anodes: 6.35-12.7 mm brede, 0.635 mm dikke, gecoate titaniumstrips zijn verkrijgbaar in aangepaste lengtes tot 152 m. Ze worden voornamelijk gebruikt voor het uitspoelen van cyanidehoudend afvalwater in grote opslagtanks of ondergronds, met een levensduur tot 50 jaar in de bodem.

Ruthenium-iridium gecoate anodes: Met RuO₂-IrO₂ als actieve component en TiO₂ als inerte drager bieden ze een chloorontwikkelingspotentieel van ≤ 1.2 V en zijn ze geschikt voor de behandeling van cyanidehoudend afvalwater met chloride-ionen. Ze verbeteren de indirecte oxidatie en bereiken een stroomrendement van meer dan 95%.

Iridium-tantaal gecoate anodes: Ze bestaan ​​uit een IrO₂-Ta₂O₅-coating, bieden een hoger zuurstofontwikkelingspotentieel en zijn geschikt voor de behandeling van cyanidehoudend afvalwater met een laag chloridegehalte. Ze vermijden interferentie door de chloorontwikkelingsreactie en bieden een stabielere katalytische activiteit onder alkalische omstandigheden.

Aangepaste anodes: Aangepaste MMO-titaniumanodes met gespecialiseerde structuren zijn beschikbaar voor gespecialiseerde toepassingen. Deze omvatten flexibele anodekabels (Ø8 mm PTFE-inkapseling) voor diepe putbehandeling, micro-mesh anodes voor het nauwkeurig galvaniseren van afvalwater en intelligente sensoranodes met geïntegreerde sensoren die het coatingverlies en de reactiestatus in realtime bewaken, wat digitale besturing mogelijk maakt.

Wstitanium selecteert strikt industrieel zuiver titanium van ASTM B265 Gr1-kwaliteit als substraat. De chemische samenstelling is nauwkeurig gecontroleerd, met een koolstofgehalte van ≤ 0.08% en een ijzergehalte van ≤ 0.20%, wat zorgt voor een uitstekende corrosiebestendigheid en mechanische sterkte. De coating maakt gebruik van een gepatenteerd gradiëntcomposietsysteem. Door de molaire verhouding van RuO₂ tot IrO₂ aan te passen (instelbaar van 1:1 tot 3:1), past het zich aan cyanidehoudend afvalwater met variërende chloride-ionconcentraties aan. De edelmetaalbelading wordt gecontroleerd op 10-12 g/m², wat zorgt voor katalytische activiteit en tegelijkertijd kostenbesparingen. Gericht op de kenmerken van cyanide-oxidatiereacties, wordt de coatingdikte nauwkeurig gecontroleerd op 20-50 μm en is de porositeit geoptimaliseerd tot 35-45%, waardoor het effectieve reactieoppervlak met een factor 5-8 toeneemt en de cyanide-afbraaksnelheid met meer dan 30% wordt verhoogd in vergelijking met conventionele producten.