Gmail:alisa@jmyunti.com
Les aigües residuals orgàniques d'alta salinitat es refereixen a les aigües residuals orgàniques amb un contingut de TDS superior o igual al 3,5% (contingut de sal no inferior a l'1%). Prové principalment de la recollida i producció de productes industrials. Té les característiques d'alt contingut en sal, composició complexa, difícil biodegradació, toxicitat i dany. La descàrrega directa provocarà la compactació del sòl, la contaminació de l'aigua i, finalment, afectarà la seguretat ambiental. Actualment, el principal mètode per eliminar la matèria orgànica en el tractament d'aigües residuals és el tractament biològic. Aquest mètode té una alta eficiència d'eliminació i un baix cost de tractament, però el mètode biològic només és adequat per al tractament d'aigües residuals orgàniques biodegradables de baixa salinitat, però és impotent per a aigües residuals orgàniques d'alta salinitat difícils de degradar. Amb el desenvolupament de la tecnologia catalítica electroquímica basada en ànodes de titani recoberts, s'ha demostrat que la majoria dels compostos orgànics pateixen reaccions redox, reaccions d'addició o reaccions de descomposició a la superfície de l'elèctrode, que proporciona una base teòrica per al mètode d'oxidació electrocatalítica per degradar els contaminants orgànics en altes condicions. - Aigües residuals de salinitat. L'electricitat és la font d'energia del procés d'oxidació electrocatalítica. Amb el ràpid desenvolupament de la indústria energètica, l'escassetat d'energia s'ha resolt eficaçment i l'aplicació a gran escala del procés d'oxidació electrocatalítica té bones condicions. Estudis rellevants han demostrat que els radicals hidroxil i els òxids metàl·lics d'alta valent produïts per l'ànode d'oxidació electrocatalítica poden oxidar de manera no selectiva la matèria orgànica a les aigües residuals i tenen una capacitat d'oxidació extremadament forta, cosa que permet tractar eficaçment les aigües residuals orgàniques amb gran sal.
1. Actualment, el recobriment d'elèctrode DSA que s'utilitza habitualment en el tractament d'aigües residuals es compon generalment d'un o més òxids metàl·lics de ruteni, iridi, tàntal, plom, estany i platí.
2. El principi de tractament orgànic alt en salaigües residuals amb elèctrodes de titani recoberts
Quan es tracten aigües residuals amb alt contingut en sal, el procés electrocatalític basat en elèctrodes de titani recoberts realitza l'electròlisi directa i l'electròlisi indirecta a l'elèctrode. L'electròlisi directa es refereix al procés en què la matèria orgànica de les aigües residuals s'oxida o es redueix directament a la superfície de l'elèctrode de titani recobert, reduint així la concentració de matèria orgànica a les aigües residuals. L'electròlisi directa es pot dividir en electròlisi directa de càtode i electròlisi directa d'ànode. L'electròlisi directa de l'ànode es refereix al procés en què els contaminants orgànics obtenen electrons a la superfície de l'ànode de titani recobert i s'oxiden directament a matèria orgànica molecular petita biodegradable o es converteixen directament en diòxid de carboni i aigua; L'electròlisi directa del càtode es refereix al procés en què la matèria orgànica perd electrons a la superfície del càtode i es redueix i es degrada, que es pot aplicar a la deshalogenació d'halogenurs orgànics i a la reducció i recuperació d'ions de metalls pesants. L'electròlisi indirecta d'elèctrodes es refereix a l'ús de substàncies oxidants o reductores produïdes per elèctrodes de titani recoberts com a oxidants, agents reductors o catalitzadors per convertir la matèria orgànica en aigües residuals d'alta salinitat en molècules petites, fàcils de biodegradar, poc tòxiques i fàcils de tractar. matèria. L'eliminació de matèria orgànica en aigües residuals d'alta salinitat es produeix principalment en els processos d'oxidació directa i indirecta a l'ànode.
Quan la concentració de matèria orgànica a les aigües residuals d'alta salinitat (DQO, NH3-N, etc.) és elevada, es realitza principalment l'oxidació anòdica directa, mentre que l'oxidació anòdica indirecta només es realitza a concentracions baixes. L'oxidació anòdica directa és la descàrrega de molècules d'aigua a la superfície de l'ànode mitjançant la reacció actual per produir radicals hidroxil. El potencial d'oxidació dels radicals hidroxil és de 2,8 V. És un fort oxidant de naturalesa que només ocupa el segon lloc després del fluor en oxidació. Pot oxidar la matèria orgànica de les aigües residuals sense selecció. Aleshores, la matèria orgànica propera a l'ànode s'oxidarà directament i s'eliminarà mitjançant radicals hidroxil; L'oxidació indirecta és la reducció del clorur a l'aigua per l'acció del corrent durant el procés d'electrooxidació per produir oxidants forts, com ara ClO-, ions metàl·lics d'alta valent, etc. Aquests oxidants també tenen una forta capacitat d'oxidar i eliminar orgànics. matèria, i pot oxidar la matèria orgànica en aigües residuals d'alta salinitat.
Les aigües residuals orgàniques d'alta sal conté una gran quantitat de sals, de manera que la conductivitat és alta, l'eficiència d'utilització actual del sistema electrocatalític és alta i l'elèctrode de titani recobert té una forta hidrofilicitat. Quan entri en contacte amb aigües residuals molt salines, es produirà una reacció de "hidroxilació superficial" i la seva superfície quedarà embolicada per una capa de radicals hidroxil altament oxidants, que s'oxidarà i eliminarà la matèria orgànica adsorbida a la superfície de l'ànode. Al mateix temps, les aigües residuals amb gran quantitat de sal contenen una gran quantitat de clorur, i l'oxidació indirecta també produeix una gran quantitat de clorat i hipoclorit. Aquestes substàncies oxidants fortes reduiran eficaçment la concentració de DQO i nitrogen d'amoníac a les aigües residuals amb gran quantitat de sal.
3. Selecció d'elèctrodes de titani recoberts per al tractament d'aigües residuals d'alt contingut en sal
En el procés de tractament d'aigües residuals orgàniques d'alta concentració mitjançant un procés d'oxidació electrocatalítica basat en elèctrodes de titani recoberts, l'elèctrode no només és un portador de conducció actual, sinó també un catalitzador per a la reacció d'eliminació de matèria orgànica. La selecció dels materials de recobriment de l'elèctrode afecta directament l'eficiència de conducció actual i el rendiment catalític de l'elèctrode. La principal reacció lateral competitiva en el procés d'oxidació electrocatalítica és la precipitació d'oxigen o clor a la superfície de l'ànode. El potencial d'evolució d'oxigen del recobriment de l'ànode es correlaciona positivament amb l'activitat catalítica de l'elèctrode. Com més gran sigui el potencial d'evolució d'oxigen de l'electrorecobriment, més gran serà l'activitat catalítica i major serà l'eficiència d'eliminació de la matèria orgànica. Per tant, la condició necessària per seleccionar l'ànode és que el material de recobriment ha de tenir un alt potencial d'evolució d'oxigen.
Actualment, els materials d'ànode d'elèctrodes de titani recoberts que s'utilitzen habitualment per a aigües residuals orgàniques amb gran quantitat de sal són Ti/SnO2.Sb2O3, Ti/PdO, Ti/RuO2.TiO2, Ti/RuO2.Ir2O3
El material d'elèctrode recobert de Ti/SnO2.Sb2O3 té un potencial d'evolució d'oxigen més alt, per la qual cosa ha de tenir una major eficiència catalítica i d'eliminació en el procés de degradació de la matèria orgànica. Estudis rellevants han demostrat que l'oxidació de la matèria orgànica mitjançant materials de recobriment d'ànode com ara Pt, IrO2 i RuO2 tendeix a convertir-se electroquímicament, és a dir, diversos àcids grassos o altres petites matèries orgàniques moleculars són els productes finals, i l'eficiència actual és baix; mentre que SnO2 i PbO2 s'utilitzen com a materials d'ànode, i un gran nombre de radicals hidroxil s'adsorbeixen a la superfície de l'òxid metàl·lic, que pot oxidar completament la matèria orgànica en matèria inorgànica com el diòxid de carboni i l'aigua, i l'eficiència actual és més alta.
Els elèctrodes de titani recoberts d'òxid metàl·lic SnO2 i SbO2 tenen un alt potencial d'evolució d'oxigen, i els radicals hidroxil generats a la superfície de l'ànode són extremadament oxidants a la matèria orgànica, de manera que són més adequats per al tractament d'aigües residuals orgàniques amb gran sal. En els últims anys, per tenir en compte l'activitat catalítica i la vida de l'elèctrode de l'elèctrode de titani recobert, s'han desenvolupat elèctrodes recoberts multidimensionals Ti/IrO2·Ta2O5/SnO2 i Ti/IrO2·Ta2O5/SbO2. Aquest tipus d'elèctrode té un potencial d'evolució d'oxigen de fins a 1,77 V, alta activitat catalítica, rendiment de recobriment estable, llarga vida i alta taxa d'eliminació de matèria orgànica. Es pot utilitzar com a elèctrode de titani recobert de tractament d'aigües residuals amb alt contingut en sal per a investigacions clau.
4. Aplicació d'elèctrodes de titani recoberts en el tractament d'aigües residuals orgàniques amb alt contingut en sal
Liang Zhenhai et al. van utilitzar elèctrodes de Ti/SnO2 preparats per descomposició tèrmica per tractar aigües residuals que contenen fenols alts en sal, amb una taxa de conversió de fenol del 95,5% i una eficiència actual del 73,5%.
Els elèctrodes modificats amb Ti/PbO2 es van preparar per oxidació tèrmica, i després es van utilitzar elèctrodes modificats dopats amb Fe i Ni i elèctrodes no dopats per tractar solucions de fucsina àcida. Els resultats experimentals van mostrar que les taxes d'eliminació de la fucsina àcida pels tres elèctrodes eren superiors al 90%, i la taxa d'eliminació de la fucsina àcida per l'elèctrode modificat amb níquel arribava al 93%.
La introducció d'una capa d'IrO2 entre el substrat de titani i SnO2-Sb2O5 ajuda a fer que TiO2 i SnO2 siguin isomorfs i a debilitar l'efecte de passivació del TiO2 a l'elèctrode, que pot millorar eficaçment la vida de l'elèctrode. L'elèctrode modificat es va utilitzar per dur a terme una prova de degradació electrocatalítica en aigües residuals de clorofenol altament salós. Els resultats van mostrar que quan la proporció de massa de la capa activa catalítica SnO2-Sb2O5 i la capa intermèdia IrO2 era de 26, l'efecte d'eliminació era el millor i la taxa d'eliminació de TOC podia arribar al 95%.
5. Precaucions per a l'ús d'elèctrodes de titani recoberts en el tractament d'aigües residuals orgàniques amb alt contingut en sal
Els ions fluorur tenen una forta permeabilitat i corrosivitat, que poden corroir la pel·lícula d'òxid de diòxid de titani i altres pel·lícules d'òxid de recobriment metàl·lic a la superfície del substrat de titani, fent que el recobriment de la superfície de l'elèctrode de titani caigui, reduint molt la vida de l'elèctrode. Abans d'utilitzar l'elèctrode de titani recobert, s'ha de mesurar la concentració d'ions fluorur a les aigües residuals. Si la concentració d'ions fluorur a les aigües residuals és superior a 10 mg/L, el procés d'oxidació electrocatalítica basat en l'elèctrode de titani recobert no s'ha d'utilitzar per al tractament.
La densitat de corrent de l'elèctrode és proporcional a la taxa d'eliminació de matèria orgànica a les aigües residuals. Com més gran sigui la densitat de corrent, més gran serà la taxa d'eliminació de matèria orgànica. Tanmateix, una densitat de corrent excessiva provocarà un escalfament greu de l'elèctrode i un fàcil vessament del recobriment, cosa que reduirà significativament la vida útil de l'elèctrode. En el tractament d'aigües residuals orgàniques amb un alt contingut en sal, es recomana mantenir la densitat actual a 500-1500A/m2.
Les diferents tensions de pols de forma d'ona de la font d'alimentació de pols poden reduir significativament el consum de l'elèctrode de titani recobert. La selecció d'un cicle de treball adequat pot augmentar la vida útil de l'elèctrode i evitar la passivació de l'elèctrode.
L'elèctrode de malla té una superfície específica més gran i un pes més lleuger que l'elèctrode de la placa, cosa que pot reduir significativament el cost de l'elèctrode. Al mateix temps, la seva distribució irregular del camí de conducció de corrent també pot reduir significativament la possibilitat de passivació de l'elèctrode.
6. Conclusió
El procés electrocatalític basat en l'aplicació d'elèctrodes de titani recoberts té els avantatges d'un funcionament senzill, un flux de procés curt, una gran adaptabilitat, una reacció ràpida, un bon efecte de tractament i sense contaminació secundària. Té avantatges significatius en el tractament d'aigües residuals d'alta sal i té àmplies perspectives d'aplicació. Tanmateix, també hi ha problemes com la fàcil passivació dels elèctrodes, els materials de recobriment cars, la vida curta i la baixa eficiència de corrent. Per tal d'assegurar la industrialització d'elèctrodes de titani recoberts per a aigües residuals d'alta sal, s'hauria de reforçar la investigació en els aspectes següents:
(1) Reforçar la investigació sobre tipus de recobriment d'elèctrodes, mètodes d'ús i manteniment, etc. per evitar la passivació dels elèctrodes.
(2) Reforçar la investigació sobre recobriments d'elements de terres rares, recobriments metàl·lics d'elements de transició comuns, etc., i intentar reduir el cost de producció dels elèctrodes de titani recoberts.
(3) Tot i reforçar la investigació sobre recobriments d'òxids metàl·lics, també hauríem d'enfortir la investigació sobre recobriments compostos de matèria orgànica i òxids metàl·lics, per tal de millorar la vida de l'elèctrode alhora que garanteix l'activitat catalítica de l'elèctrode.
(4) Reforçar la investigació teòrica i la investigació tecnològica de processament dels elèctrodes de titani recoberts, realitzar l'estandardització de la producció d'elèctrodes i promoure l'aplicació generalitzada de l'enginyeria.
Si necessiteu reduir el cost del tractament d'aigües residuals o el reciclatge de recursos, truqueu al: 18391894207 per a la cooperació del projecte
Empresa: Baoji Dynamic Trading Co., Ltd
País: Xina
Afegiu: carretera de Baoti, Jintai, ciutat de Baoji, Shaanxi, Xina
Cel:+86 18391896637(WHATSAPP)/18391894207
Gmail:alisa@jmyunti.com
Lloc web: www.jm-titanium.com
