Anody tytanowe do oczyszczania ścieków
Anoda tytanowa ma doskonałą odporność na korozję, wysoką przewodność, dobrą aktywność katalityczną i długą żywotność. Może działać stabilnie w trudnych warunkach ściekowych, zapewniając solidną podstawę do stosowania technologii elektrochemicznego oczyszczania ścieków.
- Anoda tytanowa pokryta irydem
- Anoda tytanowa pokryta platyną
- Anoda tytanowa pokryta rutenem
- Anoda tytanowa pokryta mieszanym tlenkiem
- Ogniwo elektrolityczne tytanowe
- Anoda tytanowa pokryta palladem
- Anoda kompozytowa węglowo-tytanowa
- Anoda kompozytowa metal-tlenek metalu
Produkcja anod tytanowych na zamówienie do oczyszczania ścieków
Wraz z przyspieszeniem globalnej industrializacji i urbanizacji zanieczyszczenie wody staje się coraz poważniejsze. Oczyszczanie ścieków, jako kluczowe ogniwo zapewniające zrównoważone wykorzystanie zasobów wodnych i utrzymanie równowagi ekologicznej środowiska, zyskało bezprecedensową uwagę. Anody tytanowe, jako główne elementy elektrochemicznych systemów oczyszczania ścieków, odgrywają decydującą rolę w wydajności i skuteczności oczyszczania ścieków. Anoda powlekana na bazie tytanu to podłoże tytanowe z jedną lub większą liczbą warstw katalitycznie aktywnych powłok tlenków metali powlekanych na powierzchni poprzez określony proces. Ten typ anody jest najszerzej stosowany w oczyszczaniu ścieków. Zgodnie z różnymi składami powłok można ją dalej podzielić na następujące typy.
Powierzchnia jest pokryta powłoką tlenkową rutenu (Ru) i irydu (Ir). Powłoka rutenowo-irydowa ma doskonałe właściwości katalityczne wydzielania chloru. W ściekach zawierających jony chlorkowe może ona skutecznie promować utlenianie jonów chlorkowych w celu wytworzenia gazu chlorowego, a następnie generować kwas podchlorawy i jony podchlorynu o silnych właściwościach utleniających, które mogą utleniać i degradować materię organiczną, bakterie, wirusy i inne zanieczyszczenia w ściekach.
Powłoka powierzchniowa składa się z dwutlenku ołowiu (PbO₂), który dzieli się na dwie formy krystaliczne: α-PbO₂ i β-PbO₂. β-PbO₂ ma wysoką aktywność elektrokatalityczną i stabilność oraz silne właściwości utleniające w przypadku zanieczyszczeń organicznych. Podczas oczyszczania ścieków przemysłowych zawierających dużą ilość trudnych do rozkładu zanieczyszczeń organicznych, takich jak ścieki z drukowania i farbowania oraz ścieki farmaceutyczne, anoda powlekana dwutlenkiem ołowiu na bazie tytanu wykazała dobre efekty oczyszczania.
Wieloskładnikowa anoda powłokowa na bazie tytanu. Takie jak ruten-iryd-cyna (Ru-Ir-Sn) na bazie tytanu, iryd-tantal (Ir-Ta) na bazie tytanu i inne powłoki kompozytowe. Łączy zalety wielu anod jednopowłokowych, takie jak doskonałe właściwości katalityczne wydzielania tlenu i chloru, dostosowując się do potrzeb oczyszczania różnych rodzajów ścieków i wykazując wyjątkowe zalety w oczyszczaniu ścieków o złożonej jakości wody.
Zasada działania
W elektrochemii Oczyszczanie ścieków, anoda tytanowa działa jak anoda i ulega reakcji utleniania. Biorąc za przykład oczyszczanie zanieczyszczeń organicznych, gdy cząsteczki organiczne w ściekach zbliżają się do powierzchni anody tytanowej, elektrony w cząsteczkach są poddawane działaniu pola elektrycznego anody i zachodzi reakcja utleniania.
Te cząsteczki organiczne są najpierw utleniane do wolnych rodników pośrednich, które mają wysoką reaktywność i mogą dalej reagować z wodą lub innymi substancjami, a następnie są stopniowo utleniane i rozkładane na dwutlenek węgla, wodę i inne małe cząsteczki nieorganiczne. Na przykład podczas obróbki metanolu (CH₃OH), metanol traci elektrony na powierzchni anody tytanowej i ulega reakcji utleniania: CH₃OH + H₂O – 6e⁻ = CO₂ + 6H⁺. W przypadku ścieków zawierających jony chlorkowe, anody tytanowe (takie jak anody pokryte rutenem i irydem na bazie tytanu) wspomagają reakcję utleniania jonów chlorkowych (Cl⁻). Jony chlorkowe tracą elektrony na powierzchni anody, aby wytworzyć gaz chlorowy (Cl₂): 2Cl⁻ – 2e⁻ = Cl₂↑. Wytworzony chlor reaguje z wodą, tworząc kwas podchlorawy (HClO) i jony podchlorynowe (ClO⁻): Cl₂ + H₂O ⇌ HClO + H⁺ + Cl⁻. HClO i ClO⁻ są silnie utleniające i mogą utleniać i rozkładać zanieczyszczenia, takie jak materia organiczna, bakterie i wirusy w ściekach.
Anoda tytanowa i katoda razem tworzą kompletny obwód elektrolizy. Biorąc za przykład usuwanie jonów metali ciężkich w ściekach, podczas gdy materia organiczna na anodzie jest utleniana, jony metali ciężkich uzyskują elektrony na katodzie i są redukowane do pierwiastków metalicznych i osadzane na powierzchni katody. Na przykład podczas oczyszczania ścieków zawierających jony miedzi (Cu²⁺) reakcja katody jest następująca: Cu²⁺ + 2e⁻ = Cu. Reakcje katody i katody działają razem, aby usunąć różne zanieczyszczenia w ściekach i osiągnąć cel oczyszczania jakości wody.
Podsumowanie
Jako główny składnik technologii elektrochemicznego oczyszczania ścieków, anoda tytanowa wykazała szerokie perspektywy zastosowania w dziedzinie oczyszczania ścieków ze względu na swoją wyjątkową wydajność i zalety. Chociaż anoda tytanowa ma wiele zalet w oczyszczaniu ścieków, nadal napotyka pewne wyzwania. Na przykład niektóre wysokowydajne anody tytanowe (takie jak anody z metali szlachetnych na bazie tytanu) są drogie, co ogranicza ich zastosowanie na dużą skalę. W przypadku niektórych specjalnych rodzajów ścieków, takich jak ścieki zawierające dużą ilość zawiesiny i wysokie stężenie soli, konieczna jest dalsza optymalizacja wydajności i parametrów technicznych anod tytanowych w celu poprawy efektu oczyszczania.
