Titaanianoditanko

Vedenkäsittelyteollisuuden osastoradalla erikoisvedenkäsittely on äärimmäisiin vesiympäristöihin ja tavanomaisiin prosesseihin vaikeasti sovitettavissa oleviin vaikeasti sopeutuviin vesien käsittelytarpeisiin suunnattu alajakoala. Tällaisilla skenaarioilla on yleensä korkea suolapitoisuus, korkea klooripitoisuus, vahva happamuus ja emäksisyys, monimutkaiset saasterakenteet ja erittäin korkeat käsittelyn tarkkuusvaatimukset. Perinteiset grafiittianodit ja ruostumattomasta teräksestä valmistetut anodit ovat alttiita korroosiolle ja liukenemiselle, lyhyelle käyttöikään ja alhaiselle käsittelyteholle, mikä ei täytä pitkäaikaisen vakaan toiminnan vaatimuksia.Titaaninen anoditankoSiitä on tullut ydinelektrodimateriaali veden erikoiskäsittelyssä vahvan sähkökemiallisen stabiiliutensa, erittäin-alhaisen hapenkehityksen ylipotentiaalin ja pitkän käyttöiän ansiosta. Sen sovellukset ovat kattaneet useita segmentoituja skenaarioita, joista on vaikea päästä läpi perinteisillä prosesseilla, mikä tarjoaa tehokkaita ja luotettavia ratkaisuja vaikeisiin vedenkäsittelytarpeisiin.

Ensinnäkin on olemassa erityinen käsittelyskenaario runsaasti suolaa ja klooria sisältäville orgaanisille jätevesille, joita syntyy laajalti sellaisilla aloilla kuin hiilen kemianteollisuus, farmaseuttinen välituote ja torjunta-ainesynteesi. Jäteveden liuenneen kiintoaineen kokonaispitoisuus ylittää yleensä 30000mg/L ja kloridi-ionipitoisuus jopa 10000mg/l. Samalla se sisältää suuren määrän bentseenirengasta ja heterosyklisiä vaikeasti hajoavia orgaanisia saasteita, joiden biohajoavuus on erittäin huono. Perinteiset biokemialliset prosessit eivät melkein pysty käsittelemään sitä suoraan. Tavalliset sähkökemialliset anodit voivat kokea vakavaa korroosiota näin korkeassa klooripitoisuudessa vain muutamassa kuukaudessa, ja jopa ongelmia, kuten elektrodien liukeneminen ja raskasmetallit ylittävät standardit, voi esiintyä. Tällaisissa skenaarioissa sillä on erityisellä MMO-pinnoitteella erittäin vahva vastustuskyky kloridi-ionien tunkeutumista vastaan ​​ja se voi stabiilisti sähkökatalyyttisesti tuottaa voimakkaita hapettavia aineita, kuten hydroksyyliradikaaleja ja hypokloriitti-ioneja runsaasti klooripitoisissa vesiympäristöissä.

Epäsuoran hapettumisen kautta se hajottaa tehokkaasti vaikeasti hajoavan orgaanisen aineen molekyyliketjuja, hajottaa suurimolekyylisiä vaikeasti hajottavia saasteita biohajoaviksi pienimolekyylisiksi aineiksi ja jopa mineralisoi ne suoraan hiilidioksidiksi ja vedeksi. Suuren kiinalaisen hiilikemian yrityksen korkeasuolaisessa jätevedenkäsittelyprojektissa räätälöityjä ruteeni-iridiumpinnoitettuja tuotteita käytettiin elektrokatalyyttisten ydinkomponenttiena. Ne toimivat jatkuvasti ja vakaasti yli 5 vuoden ajan äärimmäisissä vesiympäristöissä kloridi-ionipitoisuuden ollessa 12000mg/l. Jäteveden COD-poistoaste pysyi vakaana yli 45 %:ssa, mikä nosti alun perin lähes nollahajoavuuden jäteveden B/C-suhteen 0,08:sta yli 0,35:een. Tämä avasi tien myöhempään biokemialliseen käsittelyyn ja ratkaisi täysin suolapitoisuuden ja vaikeasti hajoavan orgaanisen jäteveden käsittelyn ongelman, joka oli vaivannut alaa vuosia. Samaan aikaan raskasmetalli-ionit, kuten rauta ja kromi, eivät saostu jäteveteen, jolloin vältytään täysin perinteisen rautaelektrodien sähkökoagulaation aiheuttamasta liiallisesta lietteen muodostumisesta.

Toinen ydinskenaario on äärimmäisten vesiympäristöjen, joissa on vahva happamuus ja emäksisyys, erikoiskäsittely. Tämän tyyppinen skenaario esiintyy yleisesti märkämetallurgiassa, kaivoshappamissa jätevesissä ja erikoiskemianteollisuuden jätevesissä. Jäteveden pH-arvo on usein pitkään alle 2 tai korkeampi kuin 12. Tavalliset metalli- ja ei-{5}}metallielektrodit syöpyvät ja liukenevat nopeasti tässä ympäristössä, mikä tekee jatkuvan toiminnan mahdottomaksi. Titaanisubstraattititaanianoditanko itsessään on erittäin vahva happo- ja alkalikorroosionkestävyys. Yhdessä inertin jalometallioksidipinnoitteen kanssa se voi ylläpitää rakenteellista vakautta koko vesiympäristössä pH-arvolla 0-14 ilman ongelmia, kuten elektrodien liukenemista ja pinnoitteen kuoriutumista. Etelän suuren kuparikaivoksen happokaivoksen jätevedenkäsittelyprojektissa jäteveden pH-arvo pysyy pitkään vakaana noin 1,5:ssä ja se sisältää suuren määrän raskasmetalli-ioneja, kuten kuparia, arseenia ja lyijyä.

Perinteinen neutralointi- ja saostusprosessi vaatii suuren määrän kalkkia lisäämistä, mikä johtaa valtavaan vaaralliseen raskasmetallijätteeseen ja erittäin korkeisiin hävityskustannuksiin. Projekti käyttäätitaanianoditangot rakentaa sähkösaostuskäsittelyjärjestelmä, joka toimii vakaasti vahvassa happamassa ympäristössä. Sähkökemiallisten pelkistysreaktioiden kautta jäteveden kupari-ionit saostetaan suoraan sähkösaostukseen ja otetaan talteen, ja metallisen kuparin talteenottoaste on yli 98 %. Samaan aikaan raskasmetallit, kuten arseeni ja lyijy, muuttuvat samanaikaisesti stabiileiksi kiinteiksi muodoiksi. Jätevesien raskasmetallipitoisuudet ovat huomattavasti kansallisia päästönormeja alhaisemmat, mikä mahdollistaa arvometallien resurssien talteenoton ja vähentää merkittävästi vaarallisten jätteiden tuotantoa. Projekti on jatkunut tasaisesti 4 vuotta ilman merkittäviä korroosiohäviöitä ja käyttö- ja ylläpitokustannukset ovat vain 30 % perinteisistä prosesseista.

Joissakin erittäin alkalisissa erityisissä kemiallisissa jätevedenkäsittelyskenaarioissa sillä voi olla myös vakaa rooli poistamalla orgaanisia amiiniepäpuhtauksia jätevedestä elektrokatalyyttisen hapettumisen kautta, mikä ratkaisee perinteisten prosessien käsittelytehokkuuden jyrkän heikkenemisen erittäin emäksisessä ympäristössä.

Kolmas keskeinen sovellusskenaario on epidemian ja suuren biologisen riskin jätevesien erikoisdesinfiointi, joka keskittyy pääasiassa tartuntatautisairaaloihin, taudinhallintakeskuksiin, biologisiin laboratorioihin, rokotteiden tuotantopajoihin ja muille alueille. Jätevesi sisältää suuren määrän erittäin patogeenisiä viruksia, lääke-resistenttejä bakteereja ja bioaktiivisia tekijöitä. Perinteiset natriumhypokloriitin lisäys- ja ultravioletti-desinfiointiprosessit ovat alttiita epätäydellisen desinfioinnin, virusjäämien ja mahdollisten tuotteiden{3}}desinfiointien riskille. Erittäin aktiivisia hapettavia aineita voidaan tuottaa in situ sähkökemian avulla ilman lisävarastointia tai kemiallisia desinfiointiaineita.

Elektrokatalyyttisissä reaktioissa syntyvät hydroksyyliradikaalit ja aktiivinen kloori voivat välittömästi tuhota virusten nukleiinihapporakenteen, jolloin sterilointiaste on 99,999 % ja erittäin patogeeniset mikro-organismit inaktivoituvat kokonaan jätevedessä. Kiinan useiden nimettyjen tartuntatautisairaaloiden jätevesien saneerausprojekteissa vuonna 2022 sitä käytetään laajasti sähkökemiallisen desinfioinnin ydinkomponenttina syvän desinfioinnin loppuunsaattamiseksi ennen kuin jätevesi pääsee kunnalliseen putkiverkkoon. Vaikka jäteveden laadussa on huomattavia vaihteluita, se voi saavuttaa vakaasti täydellisen viruksen inaktivoinnin ilman, että se desinfioi perinteisen klooripohjaisen desinfioinnin aiheuttamia tuotteita-. Koko desinfiointiprosessissa ei ole toissijaista saastumista, ja elektrodin käyttöikä on yli 3 vuotta, mikä täyttää täysin korkean riskin biologisten skenaarioiden turvallisuusvaatimukset.

Lisäksi sillä on korvaamaton rooli myös muissa erityisissä vedenkäsittelyskenaarioissa, kuten meriveden suolanpoiston esikäsittelyssä ja radioaktiivisessa jäteveden käsittelyssä. Meriveden suolanpoiston esikäsittelyskenaariossa pieniä määriä tehokasta klooria syntyy paikan päällä elektrolysoimalla merivettä, mikä voi jatkuvasti estää meren eliöiden kiinnittymistä merivesiputkistoihin ilman lisäkemiallisia aineita, välttäen putkiston tukkeutumisen ja mikrobikontaminaation käänteisosmoosikalvon käyttöiän pidentäen meriveden kalvon käyttöikää. Matala--radioaktiivisen jäteveden käsittelyssätitaanianoditangotvoi rikastaa ja erottaa radioaktiivisia nuklideja jätevedestä sähkökoaguloinnin ja sähkösaostuksen avulla, mikä vähentää merkittävästi radioaktiivisen jäteveden määrää ja alentaa myöhemmän jähmettymisen ja loppusijoituksen kustannuksia. Samalla niiden erittäin alhainen korroosionopeus ei johda jäteveteen ylimääräisiä epäpuhtauksia, mikä estää radioaktiivisen jäteveden myöhemmän käsittelyn vaikeuden.