Batang Anoda Titanium

Pada jalur subdivisi industri pengolahan air, pengolahan air khusus merupakan bidang subdivisi yang ditujukan untuk lingkungan air yang ekstrim dan kebutuhan pengolahan dengan tingkat kesulitan tinggi yang sulit beradaptasi dengan proses konvensional. Skenario seperti itu umumnya memiliki karakteristik garam tinggi, klorin tinggi, keasaman dan alkalinitas kuat, struktur polutan kompleks, dan persyaratan akurasi pengolahan yang sangat tinggi. Anoda grafit tradisional dan anoda baja tahan karat rentan terhadap korosi dan pelarutan, masa pakai yang singkat, dan efisiensi perawatan yang rendah, sehingga tidak dapat memenuhi persyaratan-operasi stabil jangka panjang.Batang anoda titaniumtelah menjadi bahan elektroda inti dalam bidang pengolahan air khusus karena stabilitas elektrokimianya yang kuat, potensi berlebih evolusi oksigen yang sangat-rendah, dan masa pakai yang lama. Penerapannya telah mencakup beberapa skenario tersegmentasi yang sulit ditembus dengan proses konvensional, memberikan solusi yang efisien dan andal untuk kebutuhan pengolahan air dengan tingkat kesulitan tinggi.

Pertama, terdapat skenario pengolahan khusus untuk air limbah organik bergaram tinggi dan berklorin tinggi, yang banyak dihasilkan di industri seperti bahan kimia batubara, produksi antara farmasi, dan sintesis pestisida. Kandungan total padatan terlarut dalam air limbah biasanya melebihi 30000mg/L, dan konsentrasi ion klorida mencapai 10000mg/L. Pada saat yang sama, ia mengandung sejumlah besar cincin benzena dan polutan organik heterosiklik yang sulit terurai, dengan kemampuan biodegradasi yang sangat buruk. Proses biokimia tradisional hampir tidak mampu mengobatinya secara langsung. Anoda elektrokimia biasa dapat mengalami korosi parah di lingkungan dengan kandungan klorin tinggi hanya dalam beberapa bulan, dan bahkan masalah seperti pembubaran elektroda dan logam berat yang melebihi standar dapat terjadi. Dalam skenario seperti itu, dengan lapisan MMO khusus, ia memiliki ketahanan yang sangat kuat terhadap penetrasi ion klorida dan secara elektrokatalitik dapat menghasilkan zat pengoksidasi kuat seperti radikal hidroksil dan ion hipoklorit secara stabil di lingkungan air dengan kandungan klorin tinggi.

Melalui oksidasi tidak langsung, ia secara efisien memecah rantai molekul bahan organik yang sulit terurai, menguraikan molekul besar yang sulit terurai polutan menjadi zat molekul kecil yang dapat terbiodegradasi, dan bahkan secara langsung memineralisasikannya menjadi karbon dioksida dan air. Dalam proyek pengolahan air limbah berkadar garam tinggi di sebuah perusahaan kimia batubara besar di Tiongkok, produk berlapis ruthenium iridium yang disesuaikan digunakan sebagai komponen elektrokatalitik inti. Mereka beroperasi terus menerus dan stabil selama lebih dari 5 tahun di lingkungan air ekstrim dengan konsentrasi ion klorida 12000mg/L. Laju penghilangan COD air limbah tetap stabil di atas 45%, sehingga meningkatkan rasio B/C air limbah, yang awalnya hampir nol kemampuan terurai secara hayati, dari 0,08 menjadi lebih dari 0,35. Hal ini membuka jalan bagi pengolahan biokimia selanjutnya dan sepenuhnya memecahkan masalah pengolahan air limbah organik yang tinggi garam dan sulit terdegradasi yang telah mengganggu industri ini selama bertahun-tahun. Pada saat yang sama, ion logam berat seperti besi dan kromium tidak akan mengendap ke dalam air limbah, sehingga menghindari masalah produksi lumpur berlebihan yang disebabkan oleh elektrokoagulasi elektroda besi tradisional.

Skenario inti kedua adalah perlakuan khusus terhadap lingkungan air ekstrem dengan keasaman dan alkalinitas yang kuat. Skenario jenis ini umumnya ditemukan dalam metalurgi basah, air limbah asam pertambangan, dan air limbah produksi bahan kimia khusus. Nilai pH air limbah seringkali lebih rendah dari 2 atau lebih tinggi dari 12 untuk waktu yang lama. Elektroda logam dan non-logam biasa akan cepat terkorosi dan larut dalam lingkungan ini, sehingga pengoperasian berkelanjutan tidak mungkin dilakukan. Substrat titanium daribatang anoda titanium sendiri memiliki ketahanan yang sangat kuat terhadap korosi asam dan alkali. Ditambah dengan lapisan oksida logam mulia inert, dapat menjaga stabilitas struktural di seluruh lingkungan perairan dengan nilai pH 0-14, tanpa masalah seperti pembubaran elektroda dan pengelupasan lapisan. Dalam proyek pengolahan air limbah tambang asam di tambang tembaga besar di selatan, nilai pH air limbah tetap stabil di sekitar 1,5 untuk waktu yang lama, dan mengandung sejumlah besar ion logam berat seperti tembaga, arsenik, dan timbal.

Proses netralisasi dan pengendapan tradisional memerlukan penambahan kapur dalam jumlah besar, sehingga menghasilkan limbah logam berat berbahaya dalam jumlah besar dan biaya pembuangan selanjutnya yang sangat tinggi. Proyek ini menggunakanbatang anoda titanium untuk membangun sistem perawatan elektrodeposisi, yang beroperasi secara stabil di lingkungan asam kuat. Melalui reaksi reduksi elektrokimia, ion tembaga dalam air limbah secara langsung diendapkan secara elektro dan diperoleh kembali, dengan tingkat perolehan lebih dari 98% untuk logam tembaga. Pada saat yang sama, logam berat seperti arsenik dan timbal secara bersamaan diubah menjadi bentuk padat yang stabil. Konsentrasi logam berat dalam limbah jauh lebih rendah dibandingkan standar emisi nasional, sehingga mencapai pemulihan sumber daya logam berharga dan secara signifikan mengurangi produksi limbah berbahaya. Proyek ini telah berjalan dengan stabil selama 4 tahun tanpa kehilangan korosi yang signifikan, dan biaya pengoperasian dan pemeliharaan hanya 30% dari proses tradisional.

Dalam beberapa skenario pengolahan air limbah kimia khusus yang sangat basa, ini juga dapat memainkan peran yang stabil dengan menghilangkan polutan amina organik dari air limbah melalui oksidasi elektrokatalitik, memecahkan masalah penurunan tajam efisiensi pengolahan proses tradisional di lingkungan yang sangat basa.

Skenario penerapan utama ketiga adalah perlakuan desinfeksi khusus terhadap air limbah epidemi dan risiko biologis tinggi, yang sebagian besar terkonsentrasi di rumah sakit penyakit menular, pusat pengendalian penyakit, laboratorium biologi, bengkel produksi vaksin, dan area lainnya. Air limbah mengandung sejumlah besar virus yang sangat patogen, bakteri-yang resistan terhadap obat, dan faktor bioaktif. Penambahan natrium hipoklorit konvensional dan proses desinfeksi ultraviolet rentan terhadap risiko desinfeksi tidak lengkap, residu virus, dan kemungkinan produk sampingan disinfeksi. Zat pengoksidasi yang sangat aktif dapat dihasilkan di tempat melalui elektrokimia, tanpa memerlukan penyimpanan tambahan atau disinfektan kimia.

Radikal hidroksil dan klorin aktif yang dihasilkan oleh reaksi elektrokatalitik dapat langsung menghancurkan struktur asam nukleat virus, mencapai tingkat sterilisasi 99,999% dan sepenuhnya menonaktifkan mikroorganisme yang sangat patogen dalam air limbah. Dalam proyek renovasi air limbah di beberapa rumah sakit penyakit menular yang ditunjuk di Tiongkok pada tahun 2022, air limbah ini banyak digunakan sebagai komponen inti desinfeksi elektrokimia untuk menyelesaikan desinfeksi mendalam sebelum air limbah memasuki jaringan pipa kota. Bahkan dalam kasus fluktuasi kualitas air limbah yang signifikan, sistem ini dapat menonaktifkan virus sepenuhnya secara stabil tanpa menghasilkan produk sampingan disinfeksi yang disebabkan oleh disinfeksi tradisional berbasis klorin. Seluruh proses desinfeksi tidak menimbulkan polusi sekunder, dan masa pakai elektroda melebihi 3 tahun, sehingga sepenuhnya memenuhi persyaratan perawatan keselamatan-skenario biologis berisiko tinggi.

Selain itu, ia juga memainkan peran yang tak tergantikan dalam skenario pengolahan air khusus lainnya seperti pengolahan awal desalinasi air laut dan pengolahan air limbah radioaktif. Dalam skenario pra-pengolahan desalinasi air laut, sejumlah kecil klorin efektif dihasilkan secara in situ dengan elektrolisis air laut, yang dapat terus menghambat adhesi organisme laut dalam saluran pipa air laut tanpa memerlukan bahan kimia tambahan, menghindari penyumbatan pipa dan kontaminasi mikroba pada membran osmosis balik, sehingga sangat memperpanjang masa pakai membran desalinasi air laut. Dalam pengolahan air limbah radioaktif-tingkat rendah,batang anoda titaniumdapat memperkaya dan memisahkan nuklida radioaktif dalam air limbah melalui elektrokoagulasi dan elektrodeposisi, sehingga secara signifikan mengurangi volume air limbah radioaktif dan mengurangi biaya pemadatan dan pembuangan selanjutnya. Pada saat yang sama, laju korosinya yang sangat rendah tidak menimbulkan pengotor tambahan ke dalam air limbah, sehingga menghindari peningkatan kesulitan pengolahan air limbah radioaktif selanjutnya.