Titano anodo strypas

Vandens valymo pramonės padalinių trasoje specialusis vandens valymas yra padalinimo sritis, skirta ekstremalioms vandens aplinkoms ir labai sudėtingiems valymo poreikiams, kuriuos sunku pritaikyti prie įprastinių procesų. Tokiems scenarijams paprastai būdingos didelės druskos, didelio chloro, stipraus rūgštingumo ir šarmingumo, sudėtingų teršalų struktūrų ir itin aukštų apdorojimo tikslumo reikalavimų. Tradiciniai grafito anodai ir nerūdijančio plieno anodai yra linkę į koroziją ir tirpimą, trumpą tarnavimo laiką ir mažą apdorojimo efektyvumą, o tai negali atitikti ilgalaikio stabilaus veikimo reikalavimų.Titano anodo strypasdėl stipraus elektrocheminio stabilumo, itin mažo deguonies išsiskyrimo potencialo ir ilgo tarnavimo laiko tapo pagrindine elektrodų medžiaga specialaus vandens valymo srityje. Jos programos apėmė kelis segmentuotus scenarijus, kuriuos sunku įveikti taikant įprastinius procesus, o tai suteikia veiksmingus ir patikimus sprendimus sudėtingiems vandens valymo poreikiams.

Pirma, yra specialus didelio druskos ir chloro turinčių organinių nuotekų valymo scenarijus, kuris plačiai susidaro tokiose pramonės šakose kaip anglių chemija, farmacinė tarpinė gamyba ir pesticidų sintezė. Bendras ištirpusių kietųjų dalelių kiekis nuotekose paprastai viršija 30000mg/L, o chlorido jonų koncentracija siekia net 10000mg/l. Tuo pačiu metu jame yra daug benzeno žiedo ir heterociklinių sunkiai skaidomų organinių teršalų, kurių biologinis skaidumas itin prastas. Tradiciniai biocheminiai procesai beveik nepajėgia jo tiesiogiai gydyti. Įprasti elektrocheminiai anodai tokioje aplinkoje, kurioje yra daug chloro, gali patirti didelę koroziją vos per kelis mėnesius ir gali kilti net tokių problemų, kaip elektrodų tirpimas ir sunkiųjų metalų normų viršijimas. Tokiais atvejais su specialia MMO danga jis pasižymi itin stipriu atsparumu chlorido jonų įsiskverbimui ir gali stabiliai elektrokataliziškai generuoti stiprias oksiduojančias medžiagas, tokias kaip hidroksilo radikalai ir hipochlorito jonai, esant dideliam chloro vandens kiekiui.

Netiesioginės oksidacijos būdu jis efektyviai skaido sunkiai skaidomų organinių medžiagų molekulines grandines, suskaido dideles molekules sunkiai skaidomus teršalus į biologiškai skaidomas mažų molekulių medžiagas ir netgi tiesiogiai mineralizuoja į anglies dioksidą ir vandenį. Didelės anglies chemijos įmonės Kinijoje didelio druskingumo nuotekų valymo projekte kaip pagrindiniai elektrokatalizės komponentai buvo naudojami pritaikyti rutenio iridžiu padengti produktai. Jie veikė nepertraukiamai ir stabiliai daugiau nei 5 metus ekstremalioje vandens aplinkoje, kai chlorido jonų koncentracija buvo 12000mg/L. ChDS pašalinimo greitis iš nuotekų išliko stabilus ir viršijo 45%, padidindamas nuotekų, kurių biologinis skaidymas iš pradžių buvo beveik nulinis, B/C santykį nuo 0,08 iki daugiau nei 0,35. Tai atvėrė kelią tolesniam biocheminiam valymui ir visiškai išsprendė daug druskos ir sunkiai skaidomų organinių nuotekų valymo problemą, kuri daugelį metų kankino pramonę. Tuo pačiu metu sunkiųjų metalų jonai, tokie kaip geležis ir chromas, nepateks į nuotekas, visiškai išvengiant per didelio dumblo susidarymo, kurį sukelia tradicinė geležies elektrodų elektrokoaguliacija.

Antrasis pagrindinis scenarijus yra ypatingas ekstremalios vandens aplinkos, turinčios stiprų rūgštingumą ir šarmingumą, apdorojimas. Šio tipo scenarijus dažniausiai randamas šlapioje metalurgijoje, kasybos rūgštinėse nuotekose ir specialiose cheminių medžiagų gamybos nuotekose. Nuotekų pH vertė dažnai būna žemesnė nei 2 arba aukštesnė nei 12 ilgą laiką. Įprasti metaliniai ir nemetaliniai elektrodai šioje aplinkoje greitai korozijos ir ištirps, todėl nebus įmanoma užtikrinti nuolatinio veikimo. Titano substratastitano anodo strypas pati pasižymi itin stipriu atsparumu rūgščių ir šarmų korozijai. Sujungtas su inertine tauriųjų metalų oksido danga, jis gali išlaikyti struktūrinį stabilumą visoje vandens aplinkoje, kai pH vertė yra 0-14, be problemų, tokių kaip elektrodo tirpimas ir dangos lupimasis. Didelės vario kasyklos pietuose rūgščių kasyklų nuotekų valymo projekte nuotekų pH vertė ilgą laiką išlieka stabili – apie 1,5, jose yra daug sunkiųjų metalų jonų, tokių kaip varis, arsenas ir švinas.

Tradicinis neutralizavimo ir nusodinimo procesas reikalauja įpilti daug kalkių, todėl susidaro didžiulė sunkiųjų metalų pavojingų atliekų išeiga ir itin didelės tolesnio šalinimo sąnaudos. Projektas naudojatitano anodo strypai pastatyti elektrinio nusodinimo apdorojimo sistemą, kuri stabiliai veikia stiprioje rūgštinėje aplinkoje. Vykdant elektrochemines redukcijos reakcijas, vario jonai nuotekose yra tiesiogiai nusodinami ir regeneruojami, o metalinio vario atkūrimo greitis yra didesnis nei 98%. Tuo pačiu metu sunkieji metalai, tokie kaip arsenas ir švinas, vienu metu paverčiami stabiliomis kietomis formomis. Sunkiųjų metalų koncentracija nuotekose yra daug mažesnė nei nacionalinės emisijos normos, todėl pasiekiamas vertingų metalų išteklius ir ženkliai sumažėja pavojingų atliekų susidarymas. Projektas stabiliai vykdomas 4 metus be didelių korozijos nuostolių, o eksploatacijos ir priežiūros kaštai sudaro tik 30% tradicinių procesų.

Kai kuriuose labai šarminiuose specialiuose cheminių nuotekų valymo scenarijuose jis taip pat gali atlikti stabilų vaidmenį pašalindamas organinius aminus iš nuotekų per elektrokatalizinę oksidaciją, taip išspręsdamas staigų tradicinių procesų valymo efektyvumo sumažėjimą labai šarminėje aplinkoje.

Trečiasis pagrindinis taikymo scenarijus yra specialus epideminių ir didelės biologinės rizikos nuotekų dezinfekavimas, kuris daugiausia koncentruojamas infekcinių ligų ligoninėse, ligų kontrolės centruose, biologinėse laboratorijose, vakcinų gamybos cechuose ir kitose srityse. Nuotekose yra daug labai patogeniškų virusų, vaistams{1}}atsparių bakterijų ir biologiškai aktyvių veiksnių. Įprasti natrio hipochlorito pridėjimo ir ultravioletinių spindulių dezinfekcijos procesai yra linkę į nepilnos dezinfekcijos, viruso likučių ir galimos produktų dezinfekcijos riziką. Labai aktyvios oksiduojančios medžiagos gali būti generuojamos in situ naudojant elektrochemiją, nereikalaujant papildomos saugojimo ar cheminių dezinfekavimo priemonių.

Hidroksilo radikalai ir aktyvusis chloras, susidarantys elektrokatalitinių reakcijų metu, gali akimirksniu sunaikinti virusų nukleorūgščių struktūrą, pasiekti 99,999% sterilizavimo greitį ir visiškai inaktyvuoti labai patogeniškus mikroorganizmus nuotekose. Vykdant kelių paskirtų infekcinių ligų ligoninių Kinijoje nuotekų renovacijos projektus 2022 m., jis plačiai naudojamas kaip pagrindinė elektrocheminės dezinfekcijos sudedamoji dalis, siekiant užbaigti giliąją dezinfekciją prieš nuotekoms patenkant į komunalinių vamzdynų tinklą. Net ir esant dideliems nuotekų kokybės svyravimams, jis gali stabiliai pasiekti visišką viruso inaktyvavimą, nedezinfekuojant -produktų, kuriuos sukelia tradicinė dezinfekcija chloru. Viso dezinfekavimo proceso metu nėra antrinės taršos, o elektrodo eksploatavimo laikas viršija 3 metus, o tai visiškai atitinka saugaus apdorojimo reikalavimus, taikomus didelės-pavojaus biologiniams scenarijus.

Be to, jis taip pat atlieka nepakeičiamą vaidmenį atliekant kitus specialius vandens valymo scenarijus, tokius kaip jūros vandens gėlinimo pirminis apdorojimas ir radioaktyviųjų nuotekų valymas. Pagal išankstinį jūros vandens gėlinimo scenarijų veiksmingo chloro pėdsakai susidaro in situ elektrolizuojant jūros vandenį, o tai gali nuolat slopinti jūros organizmų sukibimą jūros vandens vamzdynuose, nereikalaujant papildomų cheminių medžiagų, išvengiant vamzdynų užsikimšimo ir mikrobinio užteršimo atvirkštine membrana, labai prailginant jūros vandens membranos tarnavimo laiką. Valant mažo-radioaktyviojo lygio nuotekas,titano anodo strypaigali praturtinti ir atskirti radioaktyviuosius nuklidus nuotekose elektrokoaguliacijos ir elektrodepozicijos būdu, žymiai sumažinant radioaktyviųjų nuotekų tūrį ir sumažinant vėlesnio kietėjimo bei šalinimo išlaidas. Tuo pačiu metu dėl itin mažo korozijos laipsnio į nuotekas nepatenka papildomų priemaišų, išvengiant tolesnio radioaktyviųjų nuotekų valymo sunkumų.