Titananodstav

I vattenreningsbranschens indelningsspår är specialvattenrening ett indelningsfält riktat mot extrema vattenmiljöer och högsvåriga reningsbehov som är svåra att anpassa till konventionella processer. Sådana scenarier har i allmänhet egenskaperna för högt salthalt, högt klorhalt, stark surhet och alkalinitet, komplexa föroreningsstrukturer och extremt höga krav på behandlingsnoggrannhet. Traditionella grafitanoder och rostfria stålanoder är utsatta för korrosion och upplösning, kort livslängd och låg behandlingseffektivitet, vilket inte kan uppfylla kraven på lång-stabil drift.Titananodstavhar blivit ett kärnelektrodmaterial inom området för speciell vattenbehandling på grund av dess starka elektrokemiska stabilitet, ultra-låga syreutvecklingsöverpotential och långa livslängd. Dess applikationer har täckt flera segmenterade scenarier som är svåra att bryta igenom med konventionella processer, vilket ger effektiva och tillförlitliga lösningar för vattenreningsbehov med hög svårighet.

För det första finns det ett speciellt reningsscenario för organiskt avloppsvatten med hög salthalt och hög klorhalt, som genereras i stor utsträckning inom industrier som kolkemikalier, farmaceutisk mellanproduktion och bekämpningsmedelsyntes. Det totala innehållet av lösta fasta ämnen i avloppsvattnet överstiger vanligtvis 30 000 mg/L, och kloridjonkoncentrationen är så hög som 10 000 mg/L. Samtidigt innehåller den en stor mängd bensenring och heterocykliska svårnedbrytbara organiska föroreningar, med extremt dålig biologisk nedbrytbarhet. Traditionella biokemiska processer är nästan oförmögna att direkt behandla det. Vanliga elektrokemiska anoder kan uppleva allvarlig korrosion i miljöer med så hög klorhalt på bara några månader, och även problem som elektrodupplösning och tungmetaller som överskrider standarder kan uppstå. I sådana scenarier, med den speciella MMO-beläggningen, har den extremt stark motståndskraft mot kloridjonpenetrering och kan stabilt elektrokatalytiskt generera starka oxiderande ämnen som hydroxylradikaler och hypokloritjoner i vattenmiljöer med hög klorhalt.

Genom indirekt oxidation bryter den effektivt ner molekylkedjorna av svårnedbrytbara organiskt material, bryter ner stora molekyler som är svårnedbrytbara föroreningar till biologiskt nedbrytbara småmolekylära ämnen och mineraliserar dem till och med direkt till koldioxid och vatten. I ett stort kolkemiskt företag i Kinas reningsprojekt med hög salthalt av avloppsvatten användes skräddarsydd ruteniumiridiumbelagd produkt som de elektrokatalytiska kärnkomponenterna. De fungerade kontinuerligt och stabilt i mer än 5 år i extrema vattenmiljöer med en kloridjonkoncentration på 12000mg/L. COD-avlägsningshastigheten för avloppsvattnet förblev stabil på över 45 %, vilket ökade B/C-förhållandet för avloppsvattnet, som ursprungligen hade nästan noll biologisk nedbrytbarhet, från 0,08 till över 0,35. Detta öppnade en väg för efterföljande biokemisk rening och löste helt problemet med hög salthalt och svårnedbrytbar organisk rening av avloppsvatten som hade plågat industrin i många år. Samtidigt kommer tungmetalljoner som järn och krom inte att fällas ut i avloppsvattnet, vilket helt undviker problemet med överdriven slamproduktion orsakad av traditionell elektrokoagulering av järnelektrod.

Det andra kärnscenariot är specialbehandling av extrema vattenmiljöer med stark surhet och alkalinitet. Denna typ av scenario förekommer ofta i våtmetallurgi, brytning av surt avloppsvatten och speciellt kemisk produktionsavloppsvatten. Avloppsvattnets pH-värde är ofta lägre än 2 eller högre än 12 under lång tid. Vanliga metall- och icke-metallelektroder kommer snabbt att korrodera och lösas upp i denna miljö, vilket gör det omöjligt att uppnå kontinuerlig drift. Titansubstratet avanodstav av titan själv har extremt stark motståndskraft mot syra- och alkalikorrosion. Tillsammans med en inert ädelmetalloxidbeläggning kan den bibehålla strukturell stabilitet i hela vattenmiljön med ett pH-värde på 0-14, utan problem som elektrodupplösning och beläggningsavskalning. I det sura gruvans avloppsvattenreningsprojekt i en stor koppargruva i söder förblir avloppsvattnets pH-värde stabilt kring 1,5 under lång tid, och det innehåller en stor mängd tungmetalljoner som koppar, arsenik och bly.

Den traditionella neutraliserings- och utfällningsprocessen kräver tillsats av en stor mängd kalk, vilket resulterar i en enorm produktion av farligt tungmetallavfall och extremt höga efterföljande kostnader för bortskaffande. Projektet använderanodstavar av titan att bygga ett elektrolytiskt behandlingssystem, som fungerar stabilt i en starkt sur miljö. Genom elektrokemiska reduktionsreaktioner avsätts och återvinns kopparjoner i avloppsvatten direkt, med en återvinningsgrad på över 98 % för metallisk koppar. Samtidigt omvandlas tungmetaller som arsenik och bly samtidigt till stabila fasta former. Koncentrationen av tungmetaller i avloppsvattnet är mycket lägre än de nationella utsläppsnormerna, vilket ger resursåtervinning av värdefulla metaller och minskar produktionen av farligt avfall avsevärt. Projektet har pågått stadigt i 4 år utan betydande korrosionsförluster, och drift- och underhållskostnaderna är endast 30 % av traditionella processer.

I vissa scenarier för särskilt alkaliskt kemiskt avloppsvattenreningsverk kan det också spela en stabil roll genom att avlägsna organiska aminföroreningar från avloppsvatten genom elektrokatalytisk oxidation, vilket löser smärtpunkten för den kraftiga minskningen av reningseffektiviteten för traditionella processer i mycket alkaliska miljöer.

Det tredje nyckelapplikationsscenariot är den speciella desinfektionsbehandlingen av epidemiskt och biologiskt riskavloppsvatten, som huvudsakligen är koncentrerat till infektionssjukhus, sjukdomskontrollcenter, biologiska laboratorier, vaccinproduktionsverkstäder och andra områden. Avloppsvattnet innehåller en stor mängd högpatogena virus, läkemedels-resistenta bakterier och bioaktiva faktorer. Konventionella processer för tillsats av natriumhypoklorit och ultraviolett desinfektion löper risk för ofullständig desinfektion, virusrester och möjliga desinfektionsbiprodukter. Högaktiva oxiderande ämnen kan genereras in situ genom elektrokemi, utan behov av ytterligare lagring eller kemiska desinfektionsmedel.

Hydroxylradikaler och aktivt klor som genereras av elektrokatalytiska reaktioner kan omedelbart förstöra nukleinsyrastrukturen hos virus, uppnå en steriliseringshastighet på 99,999 % och helt inaktivera högpatogena mikroorganismer i avloppsvatten. I avloppsvattenrenoveringsprojekten vid flera utsedda sjukhus för infektionssjukdomar i Kina 2022, används det i stor utsträckning som den centrala elektrokemiska desinfektionskomponenten för att slutföra djupdesinfektion innan avloppsvattnet kommer in i det kommunala rörledningsnätet. Även vid betydande fluktuationer i avloppsvattnets kvalitet kan det stabilt uppnå fullständig virusinaktivering utan att producera desinfektion av-produkter orsakade av traditionell klorbaserad desinfektion. Hela desinfektionsprocessen har ingen sekundär förorening, och elektrodens livslängd överstiger 3 år, vilket helt uppfyller kraven på säkerhetsbehandling i biologiska scenarier med hög-risk.

Dessutom spelar den också en oersättlig roll i andra speciella scenarier för vattenrening, såsom förbehandling av avsaltning av havsvatten och rening av radioaktivt avloppsvatten. I för-scenariot för avsaltning av havsvatten genereras spårmängder av effektivt klor på plats genom elektrolysering av havsvatten, vilket kontinuerligt kan hämma vidhäftningen av marina organismer i havsvattenledningar utan behov av ytterligare kemiska medel, vilket undviker blockering av rörledningar och mikrobiell kontaminering av omvänd osmos, vilket förlänger livslängden för havsvattenmembranen avsevärt. Vid rening av låg-radioaktivt avloppsvatten,anodstavar av titankan berika och separera radioaktiva nuklider i avloppsvattnet genom elektrokoagulering och elektrolytisk utfällning, vilket avsevärt minskar volymen radioaktivt avloppsvatten och minskar kostnaden för efterföljande stelning och omhändertagande. Samtidigt introducerar deras extremt låga korrosionshastighet inte ytterligare föroreningar i avloppsvattnet, vilket undviker att öka svårigheten med efterföljande behandling av radioaktivt avloppsvatten.