Gmail:alisa@jmyunti.com
Органичните отпадъчни води с висока соленост се отнасят до органични отпадъчни води със съдържание на TDS по-голямо или равно на 3,5% (съдържание на сол не по-малко от 1%). Основно идва от събирането и производството на промишлени продукти. Има характеристиките на високо съдържание на сол, сложен състав, трудно биоразграждане, токсичност и вредност. Директното изхвърляне ще причини уплътняване на почвата, замърсяване на водата и в крайна сметка ще засегне безопасността на околната среда. Понастоящем основният метод за отстраняване на органични вещества при пречистване на отпадни води е биологичното пречистване. Този метод има висока ефективност на отстраняване и ниски разходи за пречистване, но биологичният метод е подходящ само за третиране на биоразградими органични отпадъчни води с ниска соленост, но е безсилен за трудни за разграждане органични отпадъчни води с висока соленост. С развитието на електрохимичната каталитична технология, базирана на покрити титаниеви аноди, е доказано, че повечето органични съединения претърпяват редокс реакции, реакции на добавяне или реакции на разлагане на повърхността на електрода, което осигурява теоретична основа за метода на електрокаталитично окисление за разграждане на органични замърсители във високи -соленост на отпадъчните води. Електричеството е енергийният източник на процеса на електрокаталитично окисляване. С бързото развитие на електроенергийната индустрия недостигът на енергия е ефективно решен и широкомащабното приложение на процеса на електрокаталитично окисление има добри условия. Съответните проучвания показват, че хидроксилните радикали и металните оксиди с висока валентност, произведени от анода за електрокаталитично окисление, могат неселективно да окисляват органичната материя в отпадъчните води и имат изключително силна окислителна способност, което прави възможно ефективното третиране на органични отпадъчни води с високо съдържание на сол.
1. Понастоящем DSA електродното покритие, което обикновено се използва при пречистване на отпадъчни води, обикновено се състои от един или повече метални оксиди на рутений, иридий, тантал, олово, калай и платина.
2. Принципът на третиране на органични продукти с високо съдържание на солотпадъчни води с покрити титаниеви електроди
При третиране на отпадъчни води с високо съдържание на сол, електрокаталитичният процес, базиран на покрити титанови електроди, извършва директна електролиза и индиректна електролиза върху електрода. Директната електролиза се отнася до процеса, при който органичните вещества в отпадъчните води се окисляват или редуцират директно върху повърхността на покрития титанов електрод, като по този начин се намалява концентрацията на органични вещества в отпадъчните води. Директната електролиза може да бъде разделена на катодна директна електролиза и анодна директна електролиза. Анодна директна електролиза се отнася до процеса, при който органичните замърсители получават електрони на повърхността на покрития титанов анод и се окисляват директно до биоразградима малка молекулна органична материя или директно се превръщат във въглероден диоксид и вода; директната катодна електролиза се отнася до процеса, при който органичната материя губи електрони на повърхността на катода и се редуцира и разгражда, което може да се приложи към дехалогенирането на органични халиди и редуцирането и възстановяването на йони на тежки метали. Индиректната електролиза на електроди се отнася до използването на окисляващи или редуциращи вещества, произведени от покрити титаниеви електроди като окислители, редуциращи агенти или катализатори за превръщане на органичната материя в отпадъчни води с висока соленост в малки молекули, лесни за биоразграждане, ниско токсични и лесни за третиране органични материя. Отстраняването на органична материя в отпадъчните води с висока соленост се извършва главно при процесите на директно окисление и непряко окисление на анода.
Когато концентрацията на органична материя в отпадъчните води с висока соленост (COD, NH3-N и т.н.) е висока, се извършва главно директно анодно окисляване, докато непрякото анодно окисляване се извършва само при ниски концентрации. Директното анодно окисление е изхвърлянето на водни молекули върху повърхността на анода чрез текущата реакция за получаване на хидроксилни радикали. Окислителният потенциал на хидроксилните радикали е 2,8 V. Той е силен окислител в природата, който е на второ място след флуора в окисляването. Може да окислява органичните вещества в отпадъчните води без селекция. Тогава органичната материя в близост до анода ще бъде директно окислена и отстранена от хидроксилни радикали; косвеното окисление е редуцирането на хлорида във вода чрез действието на ток по време на процеса на електроокисление за получаване на силни окислители, като ClO-, високовалентни метални йони и др. Тези окислители също имат силна способност да окисляват и премахват органичните вещество и може да окислява органичните вещества в отпадъчните води с висока соленост.
Органичните отпадъчни води с високо съдържание на сол съдържат голямо количество соли, така че проводимостта е висока, ефективността на използване на тока на електрокаталитичната система е висока, а покритият титанов електрод има силна хидрофилност. Когато влезе в контакт с отпадъчни води с високо съдържание на сол, ще настъпи реакция на "повърхностно хидроксилиране" и повърхността му ще бъде обвита от слой от силно окисляващи се хидроксилни радикали, които ще окислят и отстранят органичната материя, адсорбирана върху повърхността на анода. В същото време отпадъчните води с високо съдържание на сол съдържат голямо количество хлорид, а непрякото окисление също произвежда голямо количество хлорат и хипохлорит. Тези силни окисляващи вещества ефективно ще намалят концентрацията на ХПК и амонячен азот в отпадъчните води с високо съдържание на сол.
3. Избор на покрити титаниеви електроди за пречистване на отпадъчни води с високо съдържание на сол
В процеса на третиране на органични отпадъчни води с висока концентрация чрез процес на електрокаталитично окисление, базиран на покрити титанови електроди, електродът е не само проводник на ток, но и катализатор за реакция на отстраняване на органични вещества. Изборът на материали за покритие на електрода пряко влияе върху ефективността на проводимостта на тока и каталитичната ефективност на електрода. Основната конкурентна странична реакция в процеса на електрокаталитично окисление е утаяването на кислород или хлор върху повърхността на анода. Потенциалът за отделяне на кислород на анодното покритие е в положителна корелация с каталитичната активност на електрода. Колкото по-висок е потенциалът за отделяне на кислород на електропокритието, толкова по-висока е каталитичната активност и толкова по-висока е ефективността на отстраняване на органичните вещества. Следователно необходимото условие за избор на анод е материалът за покритие да има висок потенциал за отделяне на кислород.
Понастоящем анодни материали с покритие от титанов електрод, които обикновено се използват за органични отпадъчни води с високо съдържание на сол, са Ti/SnO2.Sb2O3, Ti/PdO, Ti/RuO2.TiO2, Ti/RuO2.Ir2O3
Електродният материал с покритие Ti/SnO2.Sb2O3 има по-висок потенциал за отделяне на кислород, така че трябва да има по-висока каталитична ефективност и ефективност на отстраняване в процеса на разграждане на органичната материя. Съответните проучвания показват, че окисляването на органична материя от материали за анодно покритие като Pt, IrO2 и RuO2 има тенденция да се преобразува електрохимично, т.е. различни мастни киселини или друга органична материя с малка молекула са крайните продукти и текущата ефективност е ниско; докато SnO2 и PbO2 се използват като анодни материали и голям брой хидроксилни радикали се адсорбират на повърхността на металния оксид, което може напълно да окисли органичната материя в неорганична материя като въглероден диоксид и вода, а текущата ефективност е по-висока.
SnO2 и SbO2 покрити с метален оксид титанови електроди имат висок потенциал за отделяне на кислород, а хидроксилните радикали, генерирани на повърхността на анода, са изключително окислителни до органични вещества, така че те са по-подходящи за третиране на органични отпадъчни води с високо съдържание на сол. През последните години, за да се вземе предвид каталитичната активност и живота на електрода на покрития титанов електрод, бяха разработени Ti/IrO2·Ta2O5/SnO2 и Ti/IrO2·Ta2O5/SbO2 многоизмерни покрити електроди. Този тип електрод има потенциал за отделяне на кислород до 1,77 V, висока каталитична активност, стабилно покритие, дълъг живот и висока степен на отстраняване на органични вещества. Може да се използва като предпочитан титанов електрод с покритие за пречистване на отпадъчни води с високо съдържание на сол за ключови изследвания.
4. Приложение на титанови електроди с покритие при пречистване на отпадъчни води с високо съдържание на сол
Liang Zhenhai и др. използвани Ti/SnO2 електроди, приготвени чрез термично разлагане за третиране на отпадъчни води, съдържащи фенол с високо съдържание на сол, със степен на конверсия на фенол от 95,5% и токова ефективност от 73,5%.
Ti/PbO2 модифицирани електроди бяха приготвени чрез термично окисление и след това Fe- и Ni-легирани модифицирани електроди и нелегирани електроди бяха използвани за третиране на кисели фуксинови разтвори. Експерименталните резултати показват, че степента на отстраняване на киселия фуксин от трите електрода е над 90%, а скоростта на отстраняване на киселия фуксин от модифицирания с никел електрод е до 93%.
Въвеждането на слой IrO2 между титановия субстрат и SnO2-Sb2O5 помага да се направят TiO2 и SnO2 изоморфни и отслабва пасивиращия ефект на TiO2 върху електрода, което може ефективно да подобри живота на електрода. Модифицираният електрод беше използван за провеждане на тест за електрокаталитично разграждане на отпадъчни води с високо съдържание на сол на хлорофенол. Резултатите показват, че когато масовото съотношение на каталитично активния слой SnO2-Sb2O5 и междинния слой IrO2 е 26, ефектът на отстраняване е най-добър и степента на отстраняване на ТОС може да достигне 95%.
5. Предпазни мерки при използването на покрити титаниеви електроди при третирането на органични отпадъчни води с високо съдържание на сол
Флуоридните йони имат силна пропускливост и корозивност, което може да корозира филма от титанов диоксид и други оксидни филми от метално покритие върху повърхността на титановия субстрат, причинявайки падане на покритието върху повърхността на титановия електрод, което значително намалява живота на електрода. Преди да използвате покрития титанов електрод, трябва да се измери концентрацията на флуоридни йони в отпадъчните води. Ако концентрацията на флуоридни йони в отпадъчните води е по-голяма от 10 mg/L, процесът на електрокаталитично окисление, базиран на покрит титанов електрод, не трябва да се използва за пречистване.
Плътността на тока на електрода е пропорционална на степента на отстраняване на органичните вещества в отпадъчните води. Колкото по-голяма е плътността на тока, толкова по-висока е степента на отстраняване на органичните вещества. Въпреки това, прекомерната плътност на тока ще причини силно нагряване на електрода и лесно отделяне на покритието, което значително ще намали живота на електрода. При третирането на органични отпадъчни води с високо съдържание на сол се препоръчва плътността на тока да се поддържа на 500-1500A/m2.
Различните вълнови импулсни напрежения на импулсното захранване могат значително да намалят консумацията на покрития титанов електрод. Изборът на подходящ работен цикъл може да увеличи живота на електрода и да избегне пасивирането на електрода.
Мрежестият електрод има по-голяма специфична повърхност и по-леко тегло от пластинчатия електрод, което може значително да намали цената на електрода. В същото време неговото неравномерно разпределение на пътя на проводимост на тока също може значително да намали възможността за пасивиране на електрода.
6. Заключение
Електрокаталитичният процес, базиран на прилагането на покрити титанови електроди, има предимствата на проста работа, кратък поток на процеса, силна адаптивност, бърза реакция, добър ефект на третиране и липса на вторично замърсяване. Той има значителни предимства при пречистването на отпадъчни води с високо съдържание на сол и има широки перспективи за приложение. Съществуват обаче и проблеми като лесно пасивиране на електродите, скъпи материали за покритие, кратък живот и ниска ефективност на тока. За да се гарантира индустриализацията на титаниеви електроди с покритие за отпадъчни води с високо съдържание на сол, изследванията трябва да бъдат засилени в следните аспекти:
(1) Засилване на изследванията върху видовете покрития на електродите, методите за употреба и поддръжка и т.н., за да се избегне пасивирането на електродите.
(2) Засилване на изследванията върху покрития от редкоземни елементи, обикновени метални покрития от преходни елементи и т.н. и се опитайте да намалите производствените разходи на покрити титанови електроди.
(3) Докато засилваме изследванията върху покритията от метални оксиди, трябва също така да засилим изследванията върху композитните покрития от органична материя и метални оксиди, така че да подобрим живота на електрода, като същевременно гарантираме каталитичната активност на електрода.
(4) Укрепване на теоретичните изследвания и изследванията на технологиите за обработка на титаниеви електроди с покритие, реализиране на производствената стандартизация на електродите и насърчаване на широкото приложение на инженерството.
Ако трябва да намалите разходите за пречистване на отпадни води или рециклиране на ресурси, моля обадете се на: 18391894207 за сътрудничество по проекта
Компания: Baoji Dynamic Trading Co., Ltd
Държава: Китай
Добавяне: Baoti Road, Jintai, Baoji City, Shaanxi, Китай
Cel:+86 18391896637(WHATSAPP)/18391894207
Gmail:alisa@jmyunti.com
Уебсайт: www.jm-titanium.com
