Titano anodo strypas, skirtas tvariai baseino dezinfekcijai

Plaukimo baseinams reikia nuolatinio ir patikimo vandens valymo. Jei turite viešą plaukimo įstaigą arba privatų sūraus vandens baseiną, jūsų dezinfekcijos sistemos veiksmingumas daro didelę įtaką jūsų maudymosi kostiumėlių saugumui ir eksploatacinėms išlaidoms. Subtilus baseino sanitarijos ingredientas šiandien yratitano anodo strypas, didelio našumo elektrodas, užtikrinantis chloro gamybą vietoje nerizikuojant kaupti chemines medžiagas.

Šiame straipsnyje aptariame titano anodo strypų vaidmenį baseino elektrolizės sistemose, kodėl jie yra geresni už tradicines elektrodų medžiagas ir į ką atkreipti dėmesį renkantis juos konkrečiam pritaikymui.

Sūraus vandens baseinai chloro nesumažina, jie jį gamina vietoje, naudodami elektrolizę. Kai praskiestas natrio chlorido tirpalas praleidžiamas per elektrolitinį elementą, elektros srovė padalija druskos molekules. Reakcijos anodo pusė sukuria chloro dujas, kurios akimirksniu ištirpsta vandenyje kaip hipochlorinė rūgštis (HOCl), aktyvi dezinfekavimo priemonė.

Thetitano anodo strypasyra šios technikos akcentas. Jis atlieka chloro išsiskyrimo reakcijos (ClER) anodinę srovę. Reakcija vyksta stipriai oksiduojančioje, druskos prisotintoje atmosferoje; todėl elektrodo medžiaga turi būti atspari stipriam cheminiam poveikiui ir užtikrinti pastovią elektrocheminę galią tūkstančius darbo valandų.

Kodėl titanas yra pagrindinė medžiaga?

Pramoninis grynas titanas (1 TA1 arba 2 klasės TA2) yra tinkamas baseino elektrolizės elektrodų substratas. Titanas natūralioje aplinkoje sukuria pasyvią oksido plėvelę, kuri apsaugo nuo metalo korozijos chloruotame sūryme. Tačiau toks pats pasyvavimo veiksmas, kai titanas yra plikas, laikui bėgant taip pat padidina elektrinę varžą. Ir todėl paviršius padengtas katalizine danga.

Pagrindas pagamintas iš aukštos kokybės titano ir padengtas tauriųjų metalų oksido sluoksniu, dažnai rutenio iridžio (Ru-Ir) arba iridžio ir tantalo (IrO2-Ta2O5) kompozicija NAVI Titanium. Dangos storis paprastai yra nuo 2 iki 15 mikronų.

Storis yra pakankamai mažas, kad būtų ekonomiškas, ir pakankamai tankus, kad būtų užtikrintas pastovus chloro išsiskyrimo aktyvumas įvairiuose srovės tankiuose, 10–50 A/m2 ir iki 2000–5000 A/m2 .

Elektrocheminė reakcija ant anodo paviršiaus

Chlorido jonų (Cl⁻) oksidacija anodo paviršiuje vyksta taip: 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻ Tada ištirpęs chloras susijungia su vandeniu, kad susidarytų hipochloro rūgštis ir hipochlorito jonai – abu galingi dezinfekantai. Šių strypų konstrukcija vadinama mmo anodu (mišraus metalo oksido anodu). Tai sumažina šios reakcijos potencialą, o tai reiškia, kad mažiau energijos prarandama gaminant šilumą ir daugiau sunaudojama produktyviai chloro gamybai. Išmatuota elemento varža gali būti iki < 0,02 Ω. Tai iš karto sumažina energijos sąnaudas per visą baseino eksploatavimo laiką.

Natrio hipochlorito gamyba vietoje sparčiai auga miesto baseinų, vandens parkų ir viešbučių vandens parkų rinkose. Užuot pirkę, gabenę ir saugoję skystą chlorą arba chloro dujas, kuriems taikomi reguliavimo ir saugos apribojimai, operatoriai paleidžia druskos tirpalą per elektrolizatorių ir pumpuoja susidariusį hipochloritą tiesiai į baseino grandinę.

Mastelio ir talpos svarstymai

Baseino elektrolizės sistemos skiriasi nuo mažų mašinų, gaminančių 50 g/h chloro mažiems gyvenamiesiems baseinams, iki pramoninio dydžio generatorių, gaminančių 5000 g/h ar daugiau didelių viešųjų objektų. Nurodytas titano anodo strypas turi būti tinkamas reikiamai srovės apkrovai ir gamybos pajėgumams. NAVI Titanium rutenio-iridžio titano anodai yra sukurti taip, kad veiktų visą šį veikimo spektrą, kad būtų galima pagaminti nuo 50 g/h iki 5000 g/h galimo chloro, neprarandant elektrodo stabilumo.

Kodėl grafitas, nerūdijantis plienas ir švinas negali pakeisti titano?

Grafito anodai lengvai pažeidžiami chloruotuose elektrolituose, todėl susidaro anglies dalelės, kurios teršia vandenį. Nerūdijančio plieno anodai yra pasyvinami anodinės poliarizacijos metu, tačiau gali būti jautrūs chlorido jonų taškinei korozijai. Švino dioksido anodai istoriškai buvo naudojami tam tikruose pramoniniuose elektrocheminiuose procesuose, tačiau jie kelia susirūpinimą dėl sunkiųjų metalų užteršimo, kuris nėra priimtinas pramoginiame vandenyje.

Druskingomis sąlygomis geležis ir varis yra anodiniai, ištirpsta ir keičia baseino paviršių spalvą bei keičia vandens chemiją.

Titano mišraus metalo oksido danga pašalina visus šiuos gedimo mechanizmus. Pagrindas nekeičia matmenų, danga išlaiko katalizinį aktyvumą ir į vandens srovę nepatenka pavojingų šalutinių produktų. Būtent šis derinys lėmė, kad mmo anodo technologija tapo dominuojančia elektrodų architektūra chloro šarmų ir vandens valymo sektoriuose, o vien tik chloro šarmų pritaikymo lygis viršija 70 %.

Baseinai nedezinfekuojami partijos metu. Maudantys vis dar kaupia organinių medžiagų apkrovą, todėl dezinfekcijos sistema turi reaguoti realiu laiku. Todėl chloro evoliucijos reakcija ant paviršiaustitano anodo strypasnepertraukiamo veikimo sąlygomis turi išlaikyti stabilią galią 24 valandas, nesumažėjus elektrocheminiam našumui.

Gradientinės dangos technologija ir dangos sukibimas

Ilgą laiką elektrodų gamybos problema yra dangos atsisluoksniavimas, ty tauriojo metalo oksido sluoksnio atskyrimas mikroskalėje nuo titano pagrindo. Delaminaciją pagreitina tiek šilumos ciklas, tiek mechaninis įtempis, todėl per anksti prarandama našumas. NAVI Titanium šią problemą išsprendžia naudojant daugiasluoksnę gradiento įtempį mažinančią dangą, kai sudėtis palaipsniui keičiasi nuo pagrindo sąsajos iki išorinio katalizinio paviršiaus. Vidinis įtempis paskirstomas daugeliu sluoksnių, o ne sutelkiamas ties vienu kontaktu, taip sumažinant mikroįtrūkimų susidarymą ir chloro jonų prasiskverbimą į pagrindą.

Substrato pasyvavimo prevencija

Pagrindinė netikėto įtampos šuolio ir baseino elektrolizės elementų talpos praradimo priežastis yra substrato pasyvavimas, o tai yra nepageidaujamas nelaidaus TiO sluoksnio susidarymas metalo ir dangos sąsajoje. NAVI Titanium naudoja pažangų išankstinio apdorojimo metodą, kuris pakeičia titano paviršių mikrostruktūriniu lygiu prieš dengiant dangą, sustiprindamas mechaninį blokavimą ir elektrocheminį pagrindo ir mišraus metalo oksido sluoksnio ryšį. Rezultatas yra stabilus elektrodas, kuris išlaikys savo išėjimo profilį 8–10 metų eksploatavimo laiką, esant reguliuojamiems veikimo parametrams.

Ne kiekvienas baseinas veikia tokiomis pačiomis sąlygomis. Druskingumas, vandens temperatūra, srovės tankis ir chloro poreikis skiriasi priklausomai nuo naudojimo tipo, o elektrodas turi būti suderintas su šiais parametrais, kad būtų užtikrintas patikimas aptarnavimas.

Dangos chemijos pasirinkimas

Rutenio-iridžio dangos pasižymi puikiu chloro išsiskyrimo selektyvumu, ty didžioji dalis anodinės srovės naudojama Cl 2 sintezei, o ne konkuruojančiam deguonies išsiskyrimo procesui. IrO2-Ta2O5 dangos suteikia alternatyvų kompromisą su ilgesniu tarnavimo laiku, kai naudojamas mažas druskingumas arba kintamos srovės. Platinos dangos tinka specializuotoms reikmėms, kur reikalingas itin didelis grynumas ir atsparumas organiniam užteršimui. NAVI Titanium turi visas tris formules ir specialią dangos chemiją, sukurtą atsižvelgiant į operatoriaus apdorojimo sąlygas.

Strypų geometrija ir paviršiaus plotas

Aktyvus elektrolizės paviršiaus plotas nustatomas pagal elektrodo geometrinę formą, ty cilindrinį strypą, plokščią plokštę, išplėstinį tinklelį arba vamzdinį išdėstymą.

Didesnis paviršiaus plotas reiškia mažesnį srovės tankį vietoje, o tai reiškia ilgesnį dangos tarnavimo laiką ir geresnį chloro gamybos efektyvumą. Baseino sistemoms su nustatyta elektrolitinių elementų geometrija NAVI Titanium gali pagaminti strypus pagal kliento projektinius brėžinius pagal konkrečius matmenis, kad jie būtų nepriekaištingai tinkami ir elektriniai našūs.

Baseino elektrolizės paslaugų ilgaamžiškumas priklauso nuo trijų sąveikaujančių veiksnių: pagrindo kokybės, dangos vientisumo ir veikimo suderinamumo. Meškerė, kuri pasižymi visomis trimis savybėmis, užtikrina žemas bendrąsias nuosavybės išlaidas, kurių siekia baseino operatoriai.

Energijos vartojimo efektyvumas ir eksploatavimo išlaidos

Vieneto energijos suvartojimas yra vienas iš svarbiausių kriterijų atliekant nuolatinę baseino dezinfekciją. NAVI Titanium sąsajos katalizės optimizavimo technologija sumažina elementų įtampą, padidina chloro išsiskyrimą ir išsaugo gamybos pajėgumus visą elektrodo naudojimo laiką. Tai atitinka 3,2–3,8 kWh kg−1 prieinamo chloro savitąjį energijos suvartojimą, o tai sumažina sistemos eksploatavimo išlaidas 10–25%, palyginti su standartinių elektrodų konstrukcijomis. Didelis energijos taupymas yra pradinė investicija į kokybętitano anodo strypasgana patrauklus per kelių metų veiklos ciklą.

Tarnavimo trukmės ir priežiūros poveikis

Dažnas elektrodų keitimas yra viena didžiausių paslėptų baseino vandens valymo išlaidų. Kiekvienas pakeitimas apima prastovą, darbą ir naujų komponentų įsigijimą.

Titano anodo strypas, kurio patikrintas eksploatavimo laikas yra 8–10 metų kontroliuojamomis sąlygomis, žymiai sumažina keitimo dažnį ir amortizuoja viso ciklo sąnaudas ilgesniu veikimo laikotarpiu. NAVI Titanium strypai prieš išsiuntimą atliekami griežtai elektrochemiškai tikrinami, todėl klientai gali pasitikėti jų ilgalaikiu patikimumu.

Titano anodo strypas yra bet kurios vietoje esančios chloro gamybos sistemos, skirtos baseino dezinfekcijai, pagrindas. Tik šis elektrodas gali atlaikyti chloro išsiskyrimo reakciją ėsdinančiuose, didelio druskingumo elektrolituose, neužteršdamas vandens ar greitai sugadindamas, todėl tai yra vienintelis įmanomas ilgalaikis pasirinkimas. Dezinfekcijos sistemos veikimas ir eksploatavimo laikas priklauso nuo tinkamos dangos chemijos, pagrindo kokybės ir geometrinio strypo išdėstymo pasirinkimo, atsižvelgiant į konkrečias jūsų baseino aplinkybes.

NAVI Titanium nuo 2008 m. kuria tikslius elektrocheminius komponentus, aptarnauja baseinų dezinfekciją, nuotekų valymą, PEM sistemas ir chloro šarmų pramonę visame pasaulyje. Kaip dedikuotastitano anodo strypastiekėjas, NAVI Titanium tiekia rutenio iridžio ir IrO2-Ta₂O5 dengtus anodus, sukurtus nuolatiniam, didelės paklausos chloro gamybai. Kiekviename meškerei būdinga pažangi gradiento dangos technologija, rafinuotas pagrindo paruošimas ir griežta kokybės patikra – jūsų baseino sistemai suteikiamas patikimumas, kurio reikia 8–10 metų mažai priežiūros reikalaujančiam darbui. Galimos individualios specifikacijos, nemokami standartinių konfigūracijų pavyzdžiai ir individuali techninė pagalba.

Susisiekite su NAVI Titanium inžinierių komanda adresusales@navititanium.comaptarti baseino elektrolizės reikalavimus ir gauti pritaikytą produkto rekomendaciją.

1. Trasatti, S. (1987). Elektrokatalizė deguonies ir chloro anodinėje evoliucijoje. Electrochimica Acta, 32(3), 369–382.

2. Karlsson, RKB ir Cornell, A. (2016). Selektyvumas tarp deguonies ir chloro išsiskyrimo chloro šarmų ir chlorato procesuose. Chemical Reviews, 116(5), 2982–3028.

3. Comninellis, C. ir Vercesi, GP (1991). DSA tipo deguonį išskiriančių elektrodų apibūdinimas: dangos pasirinkimas. Journal of Applied Electrochemistry, 21(4), 335–345.

4. Martínez-Huitle, CA ir Ferro, S. (2006). Nuotekų valymui skirtų organinių teršalų elektrocheminė oksidacija: tiesioginiai ir netiesioginiai procesai. Chemical Society Reviews, 35(12), 1324–1340.

5. Zeradjanin, AR, Menzel, N., Schuhmann, W. ir Strasser, P. (2012). Apie faradinį selektyvumą ir paviršiaus nehomogeniškumo vaidmenį chloro evoliucijos reakcijoje trinariuose Ti-Ru-Ir mišriuose metalo oksido elektrokatalizatoriuose. Fizinė chemija Cheminė fizika, 16(27), 13741–13747.

6. Pasaulio sveikatos organizacija. (2006). Saugios rekreacinės vandens aplinkos gairės, 2 tomas: baseinai ir panaši aplinka. WHO Press, Ženeva.