Принципы, преимущества и методы выбора титановых анодов в области электрохимической обработки воды:

I. Принцип электрохимической технологии очистки сточных вод методом электрокаталитического окисления:

1. Электрохимическая технология водоподготовки:
Любое вещество состоит из молекул, а молекулы состоят из атомов, которые обладают электрическим зарядом. Электрохимическая технология водоподготовки использует химические и электрические процессы для обработки загрязнений воды.

2. Реакции на электродах электролиза:
Основной процесс обработки сточных вод включает многомерные электродные методы, при которых на поверхности электрода происходит электрокаталитическое разложение. Электроды способны прямо генерировать мощные окислительные свойства и без выборочности относительно органических и неорганических веществ, образуя гидроксильные радикалы [:OH] (ε°= 2.80v, p=569.3Kj). Эти радикалы окисляют загрязнители в воде, обеспечивая полное минерализирование, то есть электрохимическое сгорание. Если в растворе содержатся электролиты, такие как CI - и SO42-, используются, например, натрия сульфат, хлор, гипохлорит и хлорат. Образующиеся пероксиды, такие как S2082- и H2O2, катализируют окисление загрязнителей в воде, что называется электрохимическим превращением, позволяя эффективно удалять COD из сточных вод.

A) Некоторые основные реакции в процессе электролиза: (для воды без хлора)

Анодная реакция: OH---→1/202+H2O+2e-

Катодная реакция: 02+H2O+2e--→HO2--+OH-

Общая реакция: 1/202 + OH-→HO2-

Образующиеся пероксиды [HO2-] в электролизе поддерживают вторичные реакции в алкальной среде, приводя к разложению или прямому расщеплению загрязнителей в CO2 или иные простые соединения.

B) Некоторые основные реакции в процессе электролиза: (для сточных вод с хлором)

Процесс на электродах: анодное образование хлора растворенного в электролите, образование HCL и HCLO; катодное образование H2 с образованием OH- и нейтрализацией H+ от анода, образование H2O и NaCLO:

HCLO-→H+ +CLO-

HCLO+Na+ +OH--→NaCLO+H2O

Общее уравнение: NaCL+ H2O-→NaCLO+H2

NaCLO обладает мощными окислительными свойствами, такими как отбеливание и дезинфекция. Принцип работы в обработке сточных вод: косвенное окисление сточных вод.

1.2. Типы реакций в электрокатализаторе электрокаталитического окисления сточных вод

1.2.1. Прямой электролиз

Прямая электрохимическая технология подразумевает, что загрязнитель непосредственно окисляется или восстанавливается на поверхности электрода. Прямой электролиз может включать процессы анодной и катодной электродной обработки. Процесс анодной электродной обработки заключается в том, что загрязнитель на поверхности анода окисляется и превращается в более мелкие вещества или вещества, легко поддающиеся биологическому разложению, а иногда происходит инорганизация органического вещества, что приводит к уменьшению и удалению загрязнителей. Процесс катодной электродной обработки заключается в том, что загрязнитель на поверхности катода восстанавливается и удаляется, прежде всего, осуществляется восстановление галогенидных соединений и металлических ионов.

1.1.2. Косвенный электролиз

Индиректный электролиз означает использование окислительно-восстановительных веществ, произведенных электрохимически, в качестве ре

II. Преимущества электрохимической технологии водоподготовки:

1. Высокая экологическая совместимость:
Электрохимическая технология водоподготовки использует чистые и эффективные электроны в процессе электролиза, без необходимости дополнительного добавления окислителей, восстановителей, коагулянтов и других химических реагентов. Это основной принцип "зеленой" обработки без загрязнения окружающей среды. В интерфейсном электрическом поле существует высокий градиент потенциала, при этом электроды действуют как катализаторы в реакциях между различными фазами, что снижает возможные загрязнения окружающей среды, связанные с добавлением катализаторов. Во время электролиза самообразующиеся свободные радикалы .OH могут напрямую взаимодействовать с органическими загрязнителями в сточной воде, разлагая их на углекислоту, воду и простые органические вещества, практически не образуя дополнительных загрязнений, и электрохимический процесс обладает высокой степенью селективности, что позволяет предотвращать образование продуктов побочных реакций и уменьшать образование загрязнений.

2. Многофункциональность:
Процессы электрохимической обработки включают в себя функции прямого и косвенного окисления и восстановления, фазового разделения, концентрации и разбавления, биологического разрушения и другие. Электрохимические процессы обладают высокой энергоэффективностью и, как правило, могут проводиться при нормальных температурах и давлениях.

3. Экономическая целесообразность:
Оборудование для электролиза и его эксплуатация обычно довольно просты, стоимость невысока, а занимаемая площадь небольшая. Обычно оно используется в модульных комбинациях.

4. Высокая окислительная активность:
(1) Гидроксильные свободные радикалы (OH) обладают высокой окислительной активностью, второй только фтору (F2) и значительно превосходящей озон (O3);
(2) Химическая реакция окисления органических веществ OH-радикалами является цепной реакцией, что означает, что как только начнется реакция окисления, она будет продолжаться без остановки, если не добавить ингибиторы. Это обеспечивает непрерывный цикл процесса;
(3) Разложение органических загрязнителей обладает как полной (иногда до образования CO2 и воды), так и всесторонней характеристикой (декомпозиция практич

III. Введение в структуру оборудования электрокаталитического окисления:

1. Анодные пластины электролиза:
Анодные пластины электролиза используют комбинированные или съемные соединения, и способ их сочетания определяется качеством сточной воды. Анодные пластины имеют высокий потенциал образования кислорода, достигающий 1.93 В (по отношению к ртутному электроду).

2. Донное оборудование с микропористым аэрационным устройством:
Для обеспечения полного перемешивания свободных радикалов гидроксильных ионов (OH-) в сточной воде, производимых анодными пластинами, в процессе электролиза используется аэрационное устройство с микропорами на дне оборудования. С одной стороны, это способствует эффективному взаимодействию OH-радикалов с органическими веществами в сточной воде, а с другой стороны, обеспечивает своевременное дополнение активного кислорода в сточную воду для декомпозиции части COD.

3. **Оборудование с системой удаления осадка:**
В нижней части оборудования находится устройство для периодической выгрузки осадка, образующегося в процессе электролиза сточной воды. Процедура удобна и легко управляема.

4. Встроенная система циркуляции и вентиляции:
Оборудование оснащено системой циркуляции и вентиляции. В зависимости от степени сложности обработки сточной воды можно регулировать объем потока, контролировать время задержки сточной воды в электролизной ванне и время реакции.

5. Электрокаталитическое оборудование для окисления:
Оборудование для электрокаталитического окисления обычно применяется для обработки трудноочищаемых сточных вод и конечных сточных вод после биоочистки.

6. Модульная структура и циклический электролиз:
В общем случае, это оборудование имеет модульную структуру и, как правило, использует циклический электролиз.

IV. Выбор покрытия:

Из-за того, что данное опытное оборудование будет обрабатывать различные сточные воды (органические, хлорированные и др.), выбрано покрытие из рутения-иридия (в атмосфере хлора).

V. Экспериментальные данные:**

1. Данные по обработке сточных вод при нефтепереработке в компании Sinopec (Китай).

2.Данные по электролизу обработки сточных вод от тканевых и красильных производств