MMO Titanium Anode Voor Gehalogeneerde

Halogeniden, verbindingen die gevormd worden door de combinatie van halogenen zoals chloor, fluor en broom met andere elementen, komen veel voor in zowel industriële als natuurlijke omgevingen. Chloride- en fluoride-ionen zijn karakteristieke verontreinigende stoffen in veel industrieel afvalwater. Met de snelle ontwikkeling van industrieën zoals de farmaceutische, pesticiden-, textiel- en galvanische industrie, neemt de lozing van halogenidehoudend afvalwater toe, waardoor de zuivering ervan moeilijk wordt en de milieurisico's toenemen.

Gemengde metaaloxide titanium anoden (MMO titanium anoden), als zeer efficiënte elektrochemische materialen, vertonen onvervangbare voordelen bij halidebehandeling, waarbij ze gebruik maken van de uitstekende corrosiebestendigheid van hun titaniumsubstraat en de hoge katalytische activiteit van hun edelmetaaloxidecoating.

Halidevervuiling

De productie van haliden is nauw verbonden met de industriële productie. Gehalogeneerde grondstoffen zoals gechloreerde koolwaterstoffen en gefluoreerde benzenen zijn nodig voor de synthese van producten zoals herbiciden en antibiotica. Het resulterende afvalwater bevat grote hoeveelheden organische en anorganische halide-ionen. Chloride wordt vaak gebruikt als elektrolyt en chelaatvormer bij galvaniseren. De productie van halfgeleiders vereist gefluoreerde etsoplossingen, wat resulteert in afvalwater dat niet alleen hoge concentraties chloride- en fluoride-ionen bevat, maar ook verontreiniging met zware metaalionen. Textielbleken is afhankelijk van chloorhoudende middelen zoals natriumhypochloriet. Fluorietwinning en aluminiumelektrolyse genereren fluoridehoudend afvalwater, terwijl het smelten van non-ferrometalen zuur afvalwater loost dat chloor en broom bevat.

EcotoxiciteitOrganische haliden, zoals polychloorbifenylen (PCB's), zijn zeer teratogeen en kankerverwekkend en kunnen zich via de voedselketen ophopen, wat op lange termijn een bedreiging vormt voor het waterleven en de menselijke gezondheid. Hoge concentraties fluoride-ionen kunnen verzilting van de bodem veroorzaken en de opname door plantenwortels belemmeren.

Waterkwaliteit: Een teveel aan chloride-ionen in drinkwater kan de smaak beïnvloeden, terwijl een teveel aan fluoride-ionen botziekten kan veroorzaken. De aanwezigheid van gehalogeneerde desinfectiebijproducten is een aanzienlijk veiligheidsrisico voor drinkwater geworden.

CorrosieHoge concentraties haliden in industrieel circulerend water kunnen corrosie van apparatuur verergeren. Zo kunnen chloride-ionen de passiveringsfilm op metalen oppervlakken beschadigen, waardoor de levensduur van apparatuur zoals warmtewisselaars met meer dan 50% wordt verkort.

Werkingsprincipe van de MMO-titaniumanode

De MMO-titaniumanode degradeert en zet haliden om door middel van elektrochemische oxidatie. De MMO-titaniumanode maakt gebruik van een composietstructuur van een titaniumsubstraat en een coating van gemengd metaaloxide. Het titaniumsubstraat is gemaakt van Gr1-titanium dat voldoet aan ASTM B-265, wat corrosiebestendig is in de meeste zure en alkalische media. De oppervlaktecoating van edelmetaaloxiden zoals iridium, ruthenium en tantaal fungeert als een actieve en geleidende laag die efficiënt stroom van een externe gelijkstroomvoeding naar het elektrodeoppervlak geleidt en zo energie levert voor de elektrochemische reactie. Er vinden twee hoofdtypen oxidatiereacties plaats op het oppervlak van de MMO-titaniumanode:

Gerichte conversie van anorganische halide-ionen: Voor chloride-ionen vindt er een oxidatiereactie plaats aan de anode: 2Cl⁻ – 2e⁻ = Cl₂↑. Het gegenereerde chloorgas wordt in waterige oplossing verder omgezet in actieve chloorsoorten zoals hypochloorzuur (HClO). Deze actieve soorten hebben niet alleen een desinfecterende werking, maar kunnen ook verder worden geactiveerd tot hydroxylradicalen (・OH), die een sterker oxiderend vermogen hebben. Voor moeilijk te oxideren halogenide-ionen zoals fluoride kan het aanpassen van de elektrodepotentiaal hun coprecipitatie met andere ionen bevorderen.

Afbraak en mineralisatie van organische halidenDe MMO-anode breekt organische haliden af ​​via zowel directe als indirecte oxidatie. Directe oxidatie vindt plaats wanneer organische haliden elektronen afgeven aan het anodeoppervlak, waardoor bindingen worden verbroken en laag-toxische tussenproducten ontstaan. Indirecte oxidatie vindt plaats wanneer sterk oxiderende stoffen zoals actief chloor en hydroxylradicalen die aan de anode worden gegenereerd, de koolstof-halogeenbindingen van organische haliden aantasten en deze uiteindelijk mineraliseren tot CO₂, H₂O en anorganische halide-ionen.

MMO Titanium Anode Types

Op basis van het type halogenide, de eigenschappen van het afvalwater en de toepassingsscenario's kunnen MMO-titaniumanodes worden onderverdeeld in de volgende vier categorieën.

(I) Ruthenium-Iridium MMO Titanium Anodes

Dit type anode gebruikt rutheniumoxide (RuO₂) als primaire actieve component en iridiumoxide (IrO₂) als secundaire component. Het vertoont een uitstekende katalytische activiteit voor de chloorontwikkeling en is de voorkeurselektrode voor de behandeling van gechloreerd afvalwater. De coating wordt bereid door thermische ontleding en de ruthenium-iridiumverhouding kan worden aangepast aan de concentratie chloride-ionen. In zuur gechloreerd afvalwater vertoont het een extreem lage overpotentiaal voor de chloorontwikkeling en een stroomrendement van meer dan 90%. Het is geschikt voor toepassingen zoals het dechloreren van afvalwater door galvaniseren, natriumhypochlorietgeneratoren en de afbraak van gechloreerd organisch afvalwater. Bij een stroomdichtheid van 300 A/m² heeft het een levensduur van 5-8 jaar.

(2) Iridium-Tantalium MMO Titanium Anode

De kerncoating bestaat uit iridiumoxide (IrO₂) en tantaaloxide (Ta₂O₅). Tantaaloxide versterkt de hechting van de coating aan het substraat en verbetert de corrosiebestendigheid. Dit type elektrode vertoont een hoog oxidatiepotentieel en een uitstekende stabiliteit in zeer zuur, zoutrijk halogenideafvalwater. Het is bijzonder geschikt voor de behandeling van gemengd halogenideafvalwater dat fluor en chloor bevat. Typische toepassingen zijn onder andere de behandeling van fluorhoudend afvalwater in halfgeleiders en de afbraak van zeer zuur, halogenidehoudend afvalwater in de chemische industrie. De coatingdikte wordt doorgaans beperkt tot meer dan 6 g/m² en is bestand tegen hoge stroomdichtheden van meer dan 1000 A/m².

(3) Multi-element composiet coating MMO titanium anode

Voor halogenide-afvalwater met complexe samenstellingen wordt een quaternaire composietcoating van iridium, ruthenium, tantaal en titanium gebruikt. De prestaties worden geoptimaliseerd door de verhouding van de componenten aan te passen. Zo verbetert een verhoging van het iridiumgehalte de corrosiebestendigheid, terwijl een verhoging van het rutheniumgehalte de katalytische activiteit verbetert. Deze elektrode is geschikt voor de behandeling van gemengd halogenide-afvalwater in industrieën zoals de farmaceutische en pesticidenindustrie. Hij kan tegelijkertijd organische halogeniden afbreken en anorganische halogenide-ionen omzetten. In zwaar belast afvalwater met CZV-concentraties van meer dan 5000 mg/l is de zuiveringsefficiëntie 2-5 keer hoger dan die van conventionele elektroden.

(IV) Speciale structuur MMO titanium anode

Afhankelijk van de behoeften van de behandelingsapparatuur kan deze in speciale structuren worden vervaardigd, zoals buisvormig, gaasvormig en flexibel.

MMO Titanium Buisanode: Dankzij het grote specifieke oppervlak is het geschikt voor diepe putwaterzuiveringssystemen en wordt het veel gebruikt in de corrosiebescherming van chemische tankparken en de behandeling van halide-afvalwater. Het is bestand tegen corrosie door diverse corrosieve media.

MMO titanium gaasanode: Door de gelijkmatige stroomverdeling is het geschikt voor de afbraak van halogeniden in elektrolytische cellen. De poriegrootte en -dikte kunnen worden aangepast aan de celgrootte voor optimale geleidbaarheid.

Flexibele MMO Titanium Anode: Met behulp van een dunne titanium strip als substraat kan het in complexe terreinen worden geïnstalleerd. Het wordt voornamelijk gebruikt voor het saneren van bodemverontreiniging met halide en het dehalogeneren van grondwater.

Wstitanium heeft een database met coatings ontwikkeld die zijn afgestemd op verschillende soorten halogeniden, waardoor nauwkeurige afstemming van optimale formuleringen op basis van de samenstelling van het afvalwater mogelijk is. Coatings met een hoge ruthenium-iridiumverhouding worden gebruikt voor afvalwater met een hoog chloridegehalte, terwijl de iridium-tantaalverhouding is geoptimaliseerd voor afvalwater met fluoride. Meercomponenten composietcoatings worden ontwikkeld voor gemengd halogenide afvalwater. Nauwkeurige controle van het edelmetaalgehalte (30-80 g/m²) en de coatingdikte zorgt voor een evenwicht tussen katalytische activiteit en corrosiebestendigheid onder specifieke bedrijfsomstandigheden van de elektrode. Het titaniumsubstraat ondergaat zeven voorbehandelingsstappen, waaronder zandstralen en beitsen, om een ​​coatinghechting van ≥ 35 MPa te garanderen. Microspuittechnologie wordt gebruikt om een ​​uniforme coating aan te brengen, met een diktetolerantie binnen ± 0.5 g/m². Gradiëntsintering bij 500-550 °C creëert een dichte en stabiele oxidekristalstructuur.