Titánová anódová tyč

V rámci divízie priemyslu úpravy vody je špeciálna úprava vody oblasťou divízie zameranej na extrémne vodné prostredie a náročné potreby úpravy vody, ktoré sa ťažko prispôsobujú konvenčným procesom. Takéto scenáre majú vo všeobecnosti charakteristiky vysokého obsahu soli, vysokého chlóru, silnej kyslosti a zásaditosti, zložitých štruktúr znečisťujúcich látok a extrémne vysokých požiadaviek na presnosť úpravy. Tradičné grafitové anódy a anódy z nehrdzavejúcej ocele sú náchylné na koróziu a rozpúšťanie, krátku životnosť a nízku účinnosť spracovania, čo nemôže spĺňať požiadavky dlhodobej-stabilnej prevádzky.Titánová anódová tyčsa stala základným elektródovým materiálom v oblasti špeciálnej úpravy vody vďaka svojej silnej elektrochemickej stabilite, extrémne -nízkeho potenciálu vývoja kyslíka a dlhej životnosti. Jeho aplikácie pokryli viacero segmentovaných scenárov, ktoré je ťažké prelomiť konvenčnými procesmi, a poskytujú efektívne a spoľahlivé riešenia pre náročné potreby úpravy vody.

Po prvé, existuje špeciálny scenár úpravy organickej odpadovej vody s vysokým obsahom soli a chlóru, ktorá sa vo veľkej miere vytvára v priemyselných odvetviach, ako je uhoľná chemikália, výroba farmaceutických medziproduktov a syntéza pesticídov. Celkový obsah rozpustených pevných látok v odpadovej vode zvyčajne presahuje 30 000 mg/l a koncentrácia chloridových iónov je až 10 000 mg/l. Zároveň obsahuje veľké množstvo benzénového kruhu a heterocyklických ťažko odbúrateľných organických polutantov s extrémne zlou biologickou odbúrateľnosťou. Tradičné biochemické procesy ju takmer nedokážu priamo liečiť. Bežné elektrochemické anódy môžu v prostredí s vysokým obsahom chlóru zaznamenať závažnú koróziu v priebehu niekoľkých mesiacov a dokonca sa môžu vyskytnúť problémy, ako je rozpúšťanie elektród a prekročenie noriem ťažkých kovov. V takýchto scenároch má so špeciálnym povlakom MMO extrémne silnú odolnosť voči prenikaniu chloridových iónov a môže stabilne elektrokatalyticky generovať silné oxidačné látky, ako sú hydroxylové radikály a chlórnanové ióny v prostredí s vysokým obsahom chlóru.

Prostredníctvom nepriamej oxidácie účinne rozkladá molekulárne reťazce ťažko odbúrateľných organických látok, rozkladá veľké molekuly ťažko rozložiteľných škodlivín na biologicky odbúrateľné látky s malými molekulami a dokonca ich priamo mineralizuje na oxid uhličitý a vodu. V projekte čistenia odpadových vôd s vysokým obsahom soli veľkého uhoľného chemického podniku v Číne sa ako základné elektrokatalytické komponenty použili prispôsobený produkt potiahnutý ruténiom irídiom. Pracovali nepretržite a stabilne viac ako 5 rokov v extrémnom vodnom prostredí s koncentráciou chloridových iónov 12 000 mg/l. Rýchlosť odstraňovania CHSK z odpadovej vody zostala stabilná nad 45 %, čím sa zvýšil pomer B/C odpadovej vody, ktorá mala pôvodne takmer nulovú biologickú odbúrateľnosť, z 0,08 na viac ako 0,35. To otvorilo cestu pre následné biochemické čistenie a úplne vyriešilo problém s vysokým obsahom soli a ťažko odbúrateľným organickým čistením odpadových vôd, ktoré tento priemysel trápili už mnoho rokov. Zároveň sa do odpadovej vody nebudú vyzrážať ióny ťažkých kovov, ako je železo a chróm, čím sa úplne vyhne problému nadmernej produkcie kalu spôsobenej tradičnou elektrokoaguláciou železnou elektródou.

Druhým základným scenárom je špeciálna úprava extrémneho vodného prostredia so silnou kyslosťou a zásaditosťou. Tento typ scenára sa bežne vyskytuje v mokrej metalurgii, ťažobných kyslých odpadových vodách a odpadových vodách špeciálnej chemickej výroby. Hodnota pH odpadovej vody je často dlhodobo nižšia ako 2 alebo vyššia ako 12. Bežné kovové a -kovové elektródy v tomto prostredí rýchlo korodujú a rozpúšťajú sa, čo znemožňuje dosiahnuť nepretržitú prevádzku. Titánový substrát ztitánová anódová tyč sám o sebe má extrémne silnú odolnosť voči kyslej a alkalickej korózii. V spojení s inertným povlakom oxidu drahých kovov dokáže udržať štrukturálnu stabilitu v celom vodnom prostredí s hodnotou pH 0-14 bez problémov, ako je rozpúšťanie elektródy a odlupovanie povlaku. V projekte úpravy odpadových vôd z kyslých baní vo veľkej medenej bani na juhu zostáva hodnota pH odpadovej vody dlhodobo stabilná okolo 1,5 a obsahuje veľké množstvo iónov ťažkých kovov, ako je meď, arzén a olovo.

Tradičný proces neutralizácie a zrážania si vyžaduje pridanie veľkého množstva vápna, čo má za následok obrovskú produkciu nebezpečného odpadu ťažkých kovov a extrémne vysoké následné náklady na likvidáciu. Projekt využívatitánové anódové tyče vybudovať systém elektrolytickej úpravy, ktorý stabilne funguje v silne kyslom prostredí. Prostredníctvom elektrochemických redukčných reakcií sa ióny medi v odpadovej vode priamo elektrolyticky ukladajú a regenerujú, pričom miera regenerácie kovovej medi je viac ako 98 %. Súčasne sa ťažké kovy, ako je arzén a olovo, súčasne premieňajú na stabilné pevné formy. Koncentrácia ťažkých kovov v odpadovej vode je oveľa nižšia ako národné emisné normy, čím sa dosahuje obnova zdrojov cenných kovov a výrazne sa znižuje produkcia nebezpečného odpadu. Projekt beží stabilne už 4 roky bez výrazných koróznych strát a náklady na prevádzku a údržbu predstavujú len 30 % tradičných procesov.

V niektorých vysoko alkalických špeciálnych scenároch chemického čistenia odpadových vôd môže tiež zohrávať stabilnú úlohu odstraňovaním organických amínových znečisťujúcich látok z odpadových vôd prostredníctvom elektrokatalytickej oxidácie, čím sa rieši bolestivý bod prudkého poklesu účinnosti čistenia tradičných procesov vo vysoko alkalickom prostredí.

Tretím kľúčovým aplikačným scenárom je špeciálna dezinfekčná úprava epidemických a vysoko biologických rizikových odpadových vôd, ktorá sa sústreďuje najmä v infekčných nemocniciach, centrách na kontrolu chorôb, biologických laboratóriách, dielňach na výrobu vakcín a iných oblastiach. Odpadová voda obsahuje veľké množstvo vysoko patogénnych vírusov, baktérií -rezistentných voči liekom a bioaktívnych faktorov. Bežné procesy pridávania chlórnanu sodného a procesy dezinfekcie ultrafialovým žiarením sú náchylné na riziko neúplnej dezinfekcie, zvyškov vírusov a možnej dezinfekcie-produktmi. Vysoko aktívne oxidačné látky môžu byť generované in situ prostredníctvom elektrochémie, bez potreby ďalšieho skladovania alebo chemických dezinfekčných prostriedkov.

Hydroxylové radikály a aktívny chlór generované elektrokatalytickými reakciami môžu okamžite zničiť štruktúru nukleových kyselín vírusov, dosiahnuť mieru sterilizácie 99,999 % a úplne inaktivovať vysoko patogénne mikroorganizmy v odpadovej vode. V projektoch renovácie odpadových vôd viacerých určených nemocníc pre infekčné choroby v Číne v roku 2022 sa široko používa ako základná elektrochemická dezinfekčná zložka na dokončenie hĺbkovej dezinfekcie predtým, ako odpadová voda vstúpi do mestskej potrubnej siete. Dokonca aj v prípade výrazného kolísania kvality odpadovej vody môže stabilne dosiahnuť úplnú inaktiváciu vírusu bez toho, aby došlo k dezinfekcii-produktmi spôsobenými tradičnou dezinfekciou na báze chlóru. Celý proces dezinfekcie nemá žiadne sekundárne znečistenie a životnosť elektródy presahuje 3 roky, čo plne spĺňa požiadavky na bezpečné ošetrenie pri vysoko-rizikových biologických scenároch.

Okrem toho zohráva nezastupiteľnú úlohu aj v iných špeciálnych scenároch úpravy vody, ako je predúprava morskej vody a rádioaktívne čistenie odpadových vôd. V scenári predbežnej úpravy odsoľovania morskej vody sa stopové množstvá účinného chlóru generujú in situ elektrolýzou morskej vody, ktorá môže nepretržite inhibovať adhéziu morských organizmov v potrubiach na morskú vodu bez potreby ďalších chemických činidiel, čím sa predchádza upchatiu potrubia a mikrobiálnej kontaminácii membrán reverznej osmózy, čím sa výrazne predlžuje životnosť membrány na desatúru morskej vody. Pri čistení nízko rádioaktívnych odpadových vôd-titánové anódové tyčemôže obohatiť a oddeliť rádioaktívne nuklidy v odpadových vodách elektrokoaguláciou a elektrodepozíciou, čím sa výrazne zníži objem rádioaktívnych odpadových vôd a znížia sa náklady na následnú solidifikáciu a likvidáciu. Zároveň ich extrémne nízka rýchlosť korózie nevnáša do odpadových vôd ďalšie nečistoty, čím sa predchádza zvyšovaniu náročnosti následného čistenia rádioaktívnych odpadových vôd.