Gmail:alisa@jmyunti.com
Air limbah organik bersalinitas tinggi mengacu pada air limbah organik dengan kandungan TDS lebih besar atau sama dengan 3,5% (kandungan garam tidak kurang dari 1%). Ini terutama berasal dari pengumpulan dan produksi produk industri. Ia memiliki karakteristik kandungan garam yang tinggi, komposisi yang kompleks, biodegradasi yang sulit, toksisitas dan bahaya. Pembuangan langsung akan menyebabkan pemadatan tanah, pencemaran air, dan pada akhirnya mempengaruhi keamanan lingkungan. Saat ini, metode utama untuk menghilangkan bahan organik dalam pengolahan limbah adalah pengolahan biologis. Metode ini memiliki efisiensi penghilangan yang tinggi dan biaya pengolahan yang rendah, tetapi metode biologis hanya cocok untuk mengolah air limbah organik bersalinitas rendah yang dapat terbiodegradasi, tetapi tidak berdaya untuk air limbah organik bersalinitas tinggi yang sulit terurai. Dengan berkembangnya teknologi katalitik elektrokimia berbasis anoda titanium berlapis, sebagian besar senyawa organik telah terbukti mengalami reaksi redoks, reaksi adisi, atau reaksi dekomposisi pada permukaan elektroda, yang memberikan landasan teori bagi metode oksidasi elektrokatalitik untuk mendegradasi polutan organik dalam jumlah tinggi. -salinitas air limbah. Listrik merupakan sumber energi dari proses oksidasi elektrokatalitik. Dengan pesatnya perkembangan industri tenaga listrik, kekurangan listrik telah diatasi secara efektif, dan penerapan proses oksidasi elektrokatalitik dalam skala besar memiliki kondisi yang baik. Penelitian yang relevan menunjukkan bahwa radikal hidroksil dan oksida logam bervalensi tinggi yang dihasilkan oleh anoda oksidasi elektrokatalitik dapat mengoksidasi bahan organik dalam air limbah secara non-selektif, dan memiliki kemampuan oksidasi yang sangat kuat, sehingga memungkinkan pengolahan air limbah organik berkadar garam tinggi secara efektif.
1. Saat ini, lapisan elektroda DSA yang biasa digunakan dalam pengolahan air limbah umumnya terdiri dari satu atau lebih oksida logam rutenium, iridium, tantalum, timbal, timah, dan platinum.
2. Prinsip pengolahan organik tinggi garamair limbah dengan elektroda titanium berlapis
Saat mengolah air limbah dengan kadar garam tinggi, proses elektrokatalitik berdasarkan elektroda titanium berlapis melakukan elektrolisis langsung dan elektrolisis tidak langsung pada elektroda. Elektrolisis langsung mengacu pada proses di mana bahan organik dalam air limbah dioksidasi atau direduksi secara langsung pada permukaan elektroda titanium yang dilapisi, sehingga mengurangi konsentrasi bahan organik dalam air limbah. Elektrolisis langsung dapat dibagi menjadi elektrolisis langsung katoda dan elektrolisis langsung anoda. Elektrolisis langsung anoda mengacu pada proses di mana polutan organik memperoleh elektron pada permukaan anoda titanium yang dilapisi dan langsung dioksidasi menjadi bahan organik molekul kecil yang dapat terbiodegradasi atau langsung diubah menjadi karbon dioksida dan air; elektrolisis langsung katoda mengacu pada proses di mana bahan organik kehilangan elektron pada permukaan katoda dan direduksi dan terdegradasi, yang dapat diterapkan pada dehalogenasi halida organik dan reduksi serta pemulihan ion logam berat. Elektrolisis elektroda tidak langsung mengacu pada penggunaan zat pengoksidasi atau pereduksi yang dihasilkan oleh elektroda titanium berlapis sebagai oksidan, zat pereduksi atau katalis untuk mengubah bahan organik dalam air limbah bersalinitas tinggi menjadi molekul kecil, mudah terurai, rendah racun, dan mudah diolah menjadi organik. urusan. Penghapusan bahan organik dalam air limbah bersalinitas tinggi terutama terjadi pada proses oksidasi langsung dan oksidasi tidak langsung di anoda.
Ketika konsentrasi bahan organik dalam air limbah bersalinitas tinggi (COD, NH3-N, dll.) tinggi, oksidasi anodik langsung terutama dilakukan, sedangkan oksidasi anodik tidak langsung hanya dilakukan pada konsentrasi rendah. Oksidasi anodik langsung adalah pelepasan molekul air pada permukaan anoda melalui reaksi arus menghasilkan radikal hidroksil. Potensi oksidasi radikal hidroksil adalah 2.8V. Ini adalah oksidan kuat di alam yang kedua setelah fluor dalam oksidasi. Ini dapat mengoksidasi bahan organik dalam air limbah tanpa seleksi. Kemudian bahan organik di dekat anoda akan langsung teroksidasi dan dihilangkan oleh radikal hidroksil; oksidasi tidak langsung adalah reduksi klorida dalam air melalui aksi arus selama proses elektro-oksidasi untuk menghasilkan oksidan kuat, seperti ClO-, ion logam bervalensi tinggi, dll. Oksidan ini juga memiliki kemampuan yang kuat untuk mengoksidasi dan menghilangkan bahan organik. materi, dan dapat mengoksidasi bahan organik dalam air limbah bersalinitas tinggi.
Air limbah organik bergaram tinggi mengandung banyak garam, sehingga konduktivitasnya tinggi, efisiensi pemanfaatan sistem elektrokatalitik saat ini tinggi, dan elektroda titanium berlapis memiliki hidrofilisitas yang kuat. Ketika bersentuhan dengan air limbah berkadar garam tinggi, akan terjadi reaksi "hidroksilasi permukaan", dan permukaannya akan dibungkus oleh lapisan radikal hidroksil yang sangat teroksidasi, yang akan mengoksidasi dan menghilangkan bahan organik yang teradsorpsi pada permukaan anoda. Pada saat yang sama, air limbah dengan kadar garam tinggi mengandung sejumlah besar klorida, dan oksidasi tidak langsung juga menghasilkan sejumlah besar klorat dan hipoklorit. Zat pengoksidasi kuat ini akan efektif menurunkan konsentrasi COD dan nitrogen amonia dalam air limbah berkadar garam tinggi.
3. Pemilihan elektroda titanium berlapis untuk mengolah air limbah dengan kadar garam tinggi
Dalam proses pengolahan air limbah organik konsentrasi tinggi melalui proses oksidasi elektrokatalitik berbasis elektroda titanium berlapis, elektroda tidak hanya sebagai pembawa konduksi arus, tetapi juga sebagai katalisator reaksi penghilangan bahan organik. Pemilihan bahan pelapis elektroda secara langsung mempengaruhi efisiensi konduksi arus dan kinerja katalitik elektroda. Reaksi samping kompetitif utama dalam proses oksidasi elektrokatalitik adalah pengendapan oksigen atau klorin pada permukaan anoda. Potensi evolusi oksigen pada lapisan anoda berkorelasi positif dengan aktivitas katalitik elektroda. Semakin tinggi potensi evolusi oksigen dari pelapisan listrik, semakin tinggi aktivitas katalitiknya, dan semakin tinggi efisiensi penghilangan bahan organik. Oleh karena itu, syarat yang diperlukan untuk memilih anoda adalah bahan pelapis harus memiliki potensi evolusi oksigen yang tinggi.
Saat ini, bahan anoda elektroda titanium berlapis yang umum digunakan untuk air limbah organik berkadar garam tinggi adalah Ti/SnO2.Sb2O3, Ti/PdO, Ti/RuO2.TiO2, Ti/RuO2.Ir2O3
Bahan elektroda berlapis Ti/SnO2.Sb2O3 memiliki potensi evolusi oksigen yang lebih tinggi, sehingga harus memiliki efisiensi katalitik dan penghilangan yang lebih tinggi dalam proses degradasi bahan organik. Penelitian yang relevan menunjukkan bahwa oksidasi bahan organik oleh bahan pelapis anoda seperti Pt, IrO2, dan RuO2 cenderung diubah secara elektrokimia, yaitu berbagai asam lemak atau bahan organik molekul kecil lainnya adalah produk akhir, dan efisiensi saat ini adalah rendah; sedangkan SnO2 dan PbO2 digunakan sebagai bahan anoda, dan sejumlah besar radikal hidroksil teradsorpsi pada permukaan oksida logam, yang dapat sepenuhnya mengoksidasi bahan organik menjadi bahan anorganik seperti karbon dioksida dan air, dan efisiensi arusnya lebih tinggi.
Elektroda titanium berlapis oksida logam SnO2 dan SbO2 memiliki potensi evolusi oksigen yang tinggi, dan radikal hidroksil yang dihasilkan pada permukaan anoda sangat mengoksidasi bahan organik, sehingga lebih cocok untuk pengolahan air limbah organik berkadar garam tinggi. Dalam beberapa tahun terakhir, untuk memperhitungkan aktivitas katalitik dan masa pakai elektroda dari elektroda titanium berlapis, elektroda berlapis multi-dimensi Ti/IrO2·Ta2O5/SnO2 dan Ti/IrO2·Ta2O5/SbO2 telah dikembangkan. Elektroda jenis ini memiliki potensi evolusi oksigen hingga 1,77V, aktivitas katalitik tinggi, kinerja pelapisan stabil, umur panjang, dan laju penghilangan bahan organik yang tinggi. Ini dapat digunakan sebagai elektroda titanium berlapis pengolahan air limbah bergaram tinggi pilihan untuk penelitian utama.
4. Penerapan elektroda titanium berlapis dalam pengolahan air limbah organik berkadar garam tinggi
Liang Zhenhai dkk. menggunakan elektroda Ti/SnO2 yang dibuat melalui dekomposisi termal untuk mengolah air limbah yang mengandung fenol garam tinggi, dengan tingkat konversi fenol sebesar 95,5% dan efisiensi arus sebesar 73,5%.
Elektroda yang dimodifikasi Ti/PbO2 dibuat dengan oksidasi termal, dan kemudian elektroda termodifikasi yang didoping Fe dan Ni serta elektroda yang tidak didoping digunakan untuk mengolah larutan asam fuchsin. Hasil percobaan menunjukkan bahwa laju penghilangan asam fuchsin oleh ketiga elektroda semuanya di atas 90%, dan laju penghilangan asam fuchsin oleh elektroda yang dimodifikasi nikel mencapai 93%.
Memasukkan lapisan IrO2 antara substrat titanium dan SnO2-Sb2O5 membantu membuat TiO2 dan SnO2 menjadi isomorf dan melemahkan efek pasivasi TiO2 pada elektroda, yang secara efektif dapat meningkatkan masa pakai elektroda. Elektroda yang dimodifikasi digunakan untuk melakukan uji degradasi elektrokatalitik pada air limbah klorofenol dengan garam tinggi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa ketika rasio massa lapisan aktif katalitik SnO2-Sb2O5 dan lapisan perantara IrO2 adalah 26, efek penyingkirannya paling baik, dan laju penyisihan TOC bisa mencapai 95%.
5. Tindakan pencegahan penggunaan elektroda titanium berlapis dalam pengolahan air limbah organik tinggi garam
Ion fluorida memiliki permeabilitas dan sifat korosif yang kuat, yang dapat menimbulkan korosi pada film oksida titanium dioksida dan film oksida pelapis logam lainnya pada permukaan substrat titanium, menyebabkan lapisan pada permukaan elektroda titanium terlepas, sehingga sangat mengurangi masa pakai elektroda. Sebelum menggunakan elektroda titanium berlapis, konsentrasi ion fluorida dalam air limbah harus diukur. Jika konsentrasi ion fluorida dalam air limbah lebih besar dari 10 mg/L, proses oksidasi elektrokatalitik berdasarkan elektroda titanium berlapis tidak boleh digunakan untuk pengolahan.
Kepadatan arus elektroda sebanding dengan laju penghilangan bahan organik dalam air limbah. Semakin besar rapat arus maka semakin tinggi pula laju penyisihan bahan organik. Namun, kepadatan arus yang berlebihan akan menyebabkan pemanasan yang parah pada elektroda dan lapisan yang mudah terkelupas, yang secara signifikan akan mengurangi masa pakai elektroda. Dalam pengolahan air limbah organik berkadar garam tinggi, disarankan agar rapat arus dijaga pada 500-1500A/m2.
Tegangan pulsa bentuk gelombang yang berbeda dari catu daya pulsa dapat secara signifikan mengurangi konsumsi elektroda titanium berlapis. Memilih siklus kerja yang sesuai dapat meningkatkan masa pakai elektroda dan menghindari pasivasi elektroda.
Elektroda mesh memiliki luas permukaan spesifik yang lebih besar dan bobot yang lebih ringan dibandingkan elektroda pelat, yang secara signifikan dapat mengurangi biaya elektroda. Pada saat yang sama, distribusi jalur konduksi arus yang tidak teratur juga dapat secara signifikan mengurangi kemungkinan pasivasi elektroda.
6. Kesimpulan
Proses elektrokatalitik berdasarkan penerapan elektroda titanium berlapis memiliki keunggulan pengoperasian yang sederhana, aliran proses yang singkat, kemampuan beradaptasi yang kuat, reaksi yang cepat, efek perawatan yang baik, dan tidak ada polusi sekunder. Ini memiliki keuntungan yang signifikan dalam pengolahan air limbah dengan kandungan garam tinggi dan memiliki prospek penerapan yang luas. Namun, terdapat juga permasalahan seperti pasivasi elektroda yang mudah, bahan pelapis yang mahal, umur yang pendek, dan efisiensi arus yang rendah. Untuk memastikan industrialisasi elektroda titanium berlapis untuk air limbah berkadar garam tinggi, penelitian harus diperkuat dalam aspek-aspek berikut:
(1) Memperkuat penelitian tentang jenis pelapisan elektroda, penggunaan dan metode pemeliharaan, dll. untuk menghindari pasivasi elektroda.
(2) Memperkuat penelitian tentang pelapisan unsur tanah jarang, pelapis logam elemen transisi umum, dll., dan mencoba mengurangi biaya produksi elektroda titanium berlapis.
(3) Sambil memperkuat penelitian tentang pelapisan oksida logam, kita juga harus memperkuat penelitian tentang pelapisan komposit bahan organik dan oksida logam, sehingga dapat meningkatkan masa pakai elektroda sekaligus memastikan aktivitas katalitik elektroda.
(4) Memperkuat penelitian teoretis dan penelitian teknologi pemrosesan pada elektroda titanium berlapis, mewujudkan standarisasi produksi elektroda, dan mempromosikan penerapan teknik secara luas.
Jika Anda perlu mengurangi biaya pengolahan limbah atau daur ulang sumber daya, silakan hubungi: 18391894207 untuk kerjasama proyek
Perusahaan: Baoji Dynamic Trading Co., Ltd
Negara: Tiongkok
Tambahkan: Jalan Baoti, Jintai, kota Baoji, Shaanxi, Cina
Telepon:+86 18391896637(WHATSAPP)/18391894207
Gmail:alisa@jmyunti.com
Situs web: www.jm-titanium.com
