Interpretazione completa del "metodo di ossidazione elettrolitica dell'elettrodo BDD"

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Panoramica del concetto

L'ossidazione elettrolitica dell'elettrodo BDD è una tecnologia avanzata di trattamento delle acque che utilizza "materiale elettrodico al diamante drogato con boro (BDD)" (considerato un materiale anodo di ossidazione elettrochimica ideale - vedere la seguente descrizione) per degradare gli inquinanti organici nell'acqua. Questo metodo ha i vantaggi di elevata efficienza, protezione ambientale e nessuna necessità di aggiungere reagenti chimici. Durante il processo di elettrolisi, l'elettrodo BDD può ossidare direttamente o indirettamente la materia organica nell'acqua in sostanze inorganiche non tossiche e innocue (come anidride carbonica e acqua). Questa tecnologia è particolarmente adatta per il trattamento e la degradazione di acque reflue organiche ad alto rischio, come le acque reflue industriali provenienti dall'industria farmaceutica, dei pesticidi, petrolchimica, della cokeria e delle batterie al litio. Questo tipo di acque reflue organiche ha le caratteristiche di elevata concentrazione, composizione complessa, elevata croma, forte tossicità, proprietà chimiche stabili, difficile biodegradazione e lunga durata.

 

 

(Spiegazione supplementare):

1. Caratteristiche di ossidazione elettrochimica dell'elettrodo BDD

L'elettrodo BDD è un nuovo tipo di elettrodo multifunzionale efficiente. La speciale struttura del legame sp3 del diamante e la sua conduttività dopo il drogaggio conferiscono all'elettrodo BDD eccellenti proprietà elettrochimiche.

① Ampia finestra di potenziale elettrochimico ed elevato potenziale di evoluzione dell'ossigeno: più ampia è la finestra di potenziale (più alto è il potenziale di evoluzione dell'ossigeno), più difficile è che si verifichi la reazione di evoluzione dell'ossigeno e maggiore è la probabilità che gli inquinanti organici vengano ossidati all'anodo, il che migliora l'efficienza del trattamento delle acque reflue e riduce il consumo di energia;

② Bassa corrente di fondo e capacità a doppio strato: è utile per gli elettrodi di diamante rilevare tracce di inquinanti negli elettroliti;

③Prestazioni elettrochimiche stabili e resistenza alla corrosione: l'elettrodo BDD può mantenere una buona stabilità e attività dell'elettrodo in condizioni acide, neutre e alcaline;

④ Non è facile da inquinare, con funzione autopulente: la superficie dell'elettrodo BDD non è facile da inquinare per "avvelenamento" e le prestazioni dell'elettrodo vengono mantenute. Poiché il "reagente" dell'ossidazione elettrochimica è l'elettrone, che è un reagente pulito, e l'ossidante non deve essere aggiunto in questo processo, non vi è alcun inquinamento secondario.

Si può dire che è proprio per queste caratteristiche prestazionali che l'elettrodo BDD è la base per la selezione di materiali elettrodici ideali. Per garantire la perfetta visualizzazione delle proprietà elettrochimiche dell'elettrodo BDD, la selezione del materiale e la preparazione dell'elettrodo BDD sono particolarmente critiche e sono quindi diventate un punto caldo della ricerca negli ultimi anni.

 

 

 

2. Preparazione dell'elettrodo BDD

La deposizione chimica da vapore (CVD) è uno dei metodi comuni per la sintesi del diamante. Una certa quantità di sorgente di boro viene drogata nella sorgente di gas, in modo che gli atomi di boro entrino nel reticolo del diamante per sostituire alcuni atomi di carbonio e diventare centri accettori. Allo stesso tempo, vengono generati portatori di lacune nel reticolo, consentendo agli elettroni di muoversi liberamente nel reticolo e il diamante verrà trasformato in un semiconduttore di tipo p. L'elettrodo BDD può essere preparato depositando diamante drogato con boro su un substrato di forma fissa. Il metodo CVD è attualmente il metodo più maturo per la preparazione di elettrodi BDD. La Tabella 3 mostra il confronto e l'applicazione dei metodi di sintesi CVD per elettrodi BDD comuni. Come mostrato nella Tabella 3, il metodo CVD a filo caldo è attualmente il metodo più maturo e ampiamente utilizzato per la preparazione di elettrodi BDD e, attraverso la disposizione ragionevole del filo caldo, è possibile ottenere facilmente prodotti di grandi dimensioni di qualità industriale, che hanno il potenziale per l'applicazione industriale.

 

 

3. Selezione dell'“elettrodo BDD”

Per selezionare un elettrodo BDD adatto è necessario considerare attentamente fattori quali il campo di applicazione, le dimensioni dell'elettrodo, il materiale dell'elettrodo e il processo di preparazione dell'elettrodo.

① Campi di applicazione: diversi campi di applicazione hanno requisiti diversi per gli elettrodi BDD. Ad esempio, nel trattamento elettrochimico dell'acqua, gli elettrodi BDD devono avere proprietà chimiche superficiali stabili, eccellenti prestazioni catalitiche elettrochimiche, forte resistenza alla corrosione e un'ampia finestra di potenziale.

②Dimensioni dell'elettrodo: selezionare un elettrodo BDD di dimensioni appropriate in base allo scenario applicativo. In generale, più grande è la dimensione dell'elettrodo, maggiore sarà la sua capacità di elaborazione.

③Materiale dell'elettrodo: quando si selezionano i materiali dell'elettrodo, è necessario considerare fattori quali conduttività, stabilità chimica e resistenza alla corrosione, nonché il grado di corrispondenza tra il materiale dell'elettrodo e lo scenario applicativo.

④Processo di preparazione dell'elettrodo: diversi processi di preparazione dell'elettrodo influiranno sulle prestazioni dell'elettrodo, pertanto è necessario selezionare un processo di preparazione adatto per ottenere elettrodi BDD di alta qualità.

 

 

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principio di funzionamento

L'ossidazione elettrochimica è un processo in cui avviene una reazione elettrochimica controllando condizioni quali tensione o corrente sotto un
campo elettrico basso esterno. Il risultato è una diminuzione del contenuto di inquinanti organici nell'acqua o mineralizzazione diretta. Dal punto di vista del processo di reazione, l'elettrodo a film BDD ossida la materia organica in CO2 e alcune semplici sostanze inorganiche, riducendo così la domanda chimica di ossigeno (COD) della materia organica. Allo stesso tempo, l'elettrodo BDD può formare uno strato di radicali idrossilici con forti proprietà ossidanti sulla superficie dell'elettrodo, che ha un forte effetto ossidante sulle acque reflue organiche difficili da degradare come fenoli, eterociclici, coloranti, pesticidi e tensioattivi. L'efficienza attuale è >90%, il che può mineralizzare completamente la materia organica.

 

 

 

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reazione chimica

Le reazioni nel metodo di ossidazione elettrolitica includono principalmente la reazione elettrolitica e la reazione redox. Nella reazione elettrolitica, l'elettrodo BDD genera gruppi ossidativi sulla superficie dell'elettrodo applicando un certo potenziale, come radicali idrossilici (OH-), radicali solfato, radicali superossido, ecc. Questi ioni convertono la materia organica in sostanze innocue come anidride carbonica e acqua attraverso reazioni redox. Il processo di reazione specifico include fasi come l'adsorbimento della materia organica, il trasferimento di elettroni e il redox e, in definitiva, ottiene la degradazione e la rimozione della materia organica.

 

 

 

 

(Spiegazione supplementare):

1. Effetto del tempo di reazione sulla capacità di ossidazione dell'elettrodo BDD

Nel metodo di ossidazione elettrolitica dell'elettrodo BDD, la lunghezza del tempo di reazione influenza il processo di reazione di ossidazione e la generazione del prodotto sulla superficie dell'elettrodo. Un tempo di reazione più lungo può consentire ai reagenti sulla superficie dell'elettrodo di essere ossidati più completamente, migliorando così la capacità di ossidazione. Tuttavia, un tempo di reazione troppo lungo può anche portare al verificarsi di reazioni collaterali, consumare troppa elettricità e ridurre l'efficienza.

Pertanto, è necessario determinare il tempo di reazione più adatto in base al sistema di reazione specifico e alla sostanza target. Di solito, la ricerca sperimentale può essere utilizzata per valutare l'effetto di diversi tempi di reazione sulla capacità di ossidazione e determinare l'intervallo di tempo di reazione ottimale.

 

 

Figura 7 Elettrodo BDD in soluzione di H2SO4 1 mol/L per diversi tempi di elettrolisi

Effetto della degradazione dell'RB-19 e modifica dell'angolo di bagnatura della superficie

 

 

2. Se la reazione di ossidazione elettrolitica dell'elettrodo BDD viene eseguita per troppo tempo, potrebbero verificarsi possibili reazioni collaterali.

① Precipitazione di ossigeno: durante il processo di elettrolisi, un tempo di reazione eccessivamente lungo può causare la precipitazione di ossigeno sulla superficie dell'elettrodo, riducendo l'efficienza dell'elettrolisi e potenzialmente avendo un effetto negativo sulla superficie dell'elettrodo.

② Decomposizione del prodotto: alcuni prodotti di elettrolisi possono decomporsi o trasformarsi in un tempo di reazione eccessivamente lungo, con conseguente instabilità del prodotto o riduzione dell'efficacia.

③ Aumento del consumo energetico: tempi di reazione eccessivamente lunghi causeranno sprechi di energia e aumenteranno i costi del processo di elettrolisi.

Le reazioni collaterali specifiche dipendono da fattori quali il sistema di reazione, la composizione dell'elettrolita e le condizioni operative. Per evitare queste reazioni collaterali, l'efficienza e la stabilità dell'ossidazione elettrolitica possono essere migliorate ottimizzando le condizioni di reazione, controllando il tempo di reazione e selezionando materiali elettrodici appropriati.

 

 

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Composizione del processo

La struttura del processo di ossidazione elettrolitica dell'elettrodo BDD comprende principalmente: alimentatore, cella elettrolitica, elettrodo BDD, catodo e dispositivo di trattamento dei gas di scarico.

L'alimentazione è la parte fondamentale della fornitura di energia elettrica, fornendo la tensione e la corrente richieste per gli elettrodi nell'elettrolizzatore. In base ai diversi requisiti di elaborazione e scenari applicativi, è possibile selezionare l'alimentazione e i valori di tensione e corrente appropriati.

La cella elettrolitica è un contenitore per la reazione elettrolitica, solitamente realizzato in materiali resistenti alla corrosione e con buoni isolanti. La cella elettrolitica è dotata di un anodo e di un catodo. L'elettrodo BDD è utilizzato come anodo ed è collegato al catodo tramite un alimentatore. Durante il processo di elettrolisi, viene generato un campo elettrico tra l'anodo e il catodo, favorendo la migrazione degli ioni e la reazione redox.

Il dispositivo di trattamento dei gas di coda è un dispositivo per il trattamento dei gas di coda generati durante il processo di elettrolisi, che di solito include assorbimento, adsorbimento, combustione e altri metodi. In base ai diversi componenti dei gas di coda e agli standard di emissione, selezionare il metodo di trattamento dei gas di coda appropriato.

 

(Spiegazione supplementare: I requisiti di alimentazione del"elettrolizzatore")

Una cella elettrolitica è solitamente costituita da piastre elettrodiche, elettrolita e ingressi e uscite del liquido.

La costruzione della cella elettrolitica deve considerare la resistenza alla corrosione, la conduttività, la sicurezza, il risparmio energetico e la protezione ambientale dell'apparecchiatura. Il materiale della cella elettrolitica ha una buona resistenza alla corrosione e un design compatto. Allo stesso tempo, utilizza un sistema di alimentazione e controllo efficiente e a risparmio energetico per ridurre il consumo di energia e le emissioni, soddisfacendo i requisiti di protezione ambientale.

Il metodo di ossidazione elettrolitica dell'elettrodo BDD ha elevati requisiti per l'alimentazione, tra cui principalmente: l'intervallo di tensione deve essere in grado di soddisfare le esigenze del processo di elettrolisi; la stabilità dell'alimentazione deve essere buona per garantire la stabilità del processo di elettrolisi; l'efficienza dell'alimentazione deve essere elevata per ridurre il consumo di energia e le emissioni; la sicurezza dell'alimentazione deve soddisfare gli standard pertinenti, ecc. Garanzia completa dell'effetto del trattamento e stabilità del funzionamento dell'apparecchiatura.

 

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Tipo di elettrolita

Gli elettroliti acidi solitamente utilizzano soluzioni acide forti, come l'acido solforico e l'acido perclorico, che hanno una buona conduttività e ossidabilità, ma causano corrosione agli elettrodi e alle apparecchiature.

Gli elettroliti neutri possono essere soluzioni come cloruro di sodio e solfato, che hanno un valore di pH vicino alla neutralità e possono ridurre la corrosione degli elettrodi e delle apparecchiature, ma hanno una conduttività relativamente scarsa.

Gli elettroliti alcalini possono essere soluzioni fortemente alcaline, come l'idrossido di potassio e l'idrossido di sodio, che hanno una buona conduttività ma possono causare corrosione agli elettrodi e alle apparecchiature.

In base ai requisiti specifici dell'applicazione, possono essere selezionati anche altri tipi di elettroliti, come elettroliti contenenti fluoro, elettroliti contenenti cloro, ecc. In breve, la selezione degli elettroliti dovrebbe considerare in modo completo fattori quali scenari applicativi specifici, requisiti di elaborazione e costi economici.

 

 

 

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Fasi del processo

1. Preparare una soluzione mista: per prima cosa, preparare una soluzione mista contenente l'inquinante target.

2. Regolare il valore del pH: utilizzare un acido o un alcalino per regolare il valore del pH della soluzione nell'intervallo ottimale per ottimizzare il processo di elettrolisi e migliorare l'efficienza del trattamento.

3. Elettrolisi: posizionare l'elettrodo BDD nella soluzione ed eseguire l'elettrolisi tramite un alimentatore CC. Durante il processo di elettrolisi, l'elettrodo BDD ossida la materia organica in sostanze innocue tramite ossidazione diretta sulla superficie della piastra dell'elettrodo o produce prodotti intermedi con forte capacità di ossidazione, come superossido, radicale idrossile, ipoclorito, ecc.

4. Trattamento dei gas di coda: durante il processo di elettrolisi verranno prodotti alcuni gas di coda, come cloro e anidride solforosa, che devono essere trattati adeguatamente per evitare danni all'ambiente e agli operatori.

5. Pulizia e manutenzione: dopo l'elettrolisi, è necessario pulire i sedimenti e le impurità sulla superficie dell'elettrodo per mantenerne l'attività e la stabilità.

6. Registrazione ed elaborazione dei dati: registrare i dati rilevanti durante il processo di trattamento, come corrente, tensione, tempo di trattamento, valore del pH, ecc., e analizzarli ed elaborarli secondo necessità.

 

(Spiegazione supplementare: il metodo di ossidazione elettrolitica dell'elettrodo BDD può essere abbinato al processo)

① Metodo di coagulazione e sedimentazione: aggiungendo coagulanti, la materia sospesa e le sostanze colloidali nelle acque reflue formano flocculi, che vengono poi separati per sedimentazione nella vasca di sedimentazione. Questo metodo può rimuovere efficacemente la materia sospesa e le sostanze colloidali nelle acque reflue e ridurre la difficoltà del trattamento successivo.

② Metodo di ossidazione avanzato: il metodo di ossidazione elettrolitica dell'elettrodo BDD può essere utilizzato in combinazione con altre tecnologie di ossidazione avanzate, come l'ossidazione dell'ozono, l'ossidazione di Fenton, ecc. Generando radicali idrossilici (·OH) con forte capacità ossidante, la materia organica può essere convertita in sostanze innocue, migliorando così l'effetto del trattamento.

③ Metodo di adsorbimento del carbone attivo: il carbone attivo ha un'elevata superficie specifica e una struttura porosa, che può adsorbire materia organica e sostanze nocive nelle acque reflue. Se utilizzato in combinazione con il metodo di ossidazione elettrolitica dell'elettrodo BDD, l'effetto di rimozione della materia organica può essere ulteriormente migliorato.

④ Metodo di trattamento biologico: attraverso il metabolismo dei microrganismi, la materia organica nelle acque reflue viene convertita in sostanze innocue. I comuni metodi di trattamento biologico includono il metodo dei fanghi attivi, il metodo del biofilm, ecc. In combinazione con il metodo di ossidazione elettrolitica dell'elettrodo BDD, può migliorare l'effetto di rimozione della materia organica e l'efficienza del trattamento biologico.

⑤ Tecnologia di separazione a membrana: tramite la tecnologia di filtrazione a membrana, le sostanze macromolecolari, gli ioni e la materia organica nelle acque reflue vengono separati e rimossi. Le tecnologie di separazione a membrana comunemente utilizzate includono ultrafiltrazione, nanofiltrazione, osmosi inversa, ecc. In combinazione con il metodo di ossidazione elettrolitica degli elettrodi BDD, può migliorare l'effetto di rimozione della materia organica e l'efficienza della separazione a membrana.

Questi processi di adattamento possono essere selezionati e ottimizzati in base a specifici scenari applicativi e requisiti di trattamento per migliorare gli effetti del trattamento delle acque reflue e ridurre i costi di trattamento.

 

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Tasso di rimozione del COD

Il tasso di rimozione del COD viene calcolato calcolando la differenza tra la concentrazione di COD in ingresso e la concentrazione di COD in uscita, dividendo la differenza per la concentrazione di COD in ingresso e quindi moltiplicando per 100%. La formula specifica è: tasso di rimozione del COD (%) = (COD in ingresso - COD in uscita) / COD in ingresso × 100%. Più alto è questo rapporto, migliore è l'effetto del trattamento.

Il tasso di rimozione del COD è influenzato da molti fattori, tra cui le caratteristiche delle acque reflue, le condizioni di elettrolisi e i materiali degli elettrodi. In generale, il metodo di ossidazione elettrolitica degli elettrodi BDD può raggiungere un tasso di rimozione del COD più elevato per determinati tipi di acque reflue. Gli studi hanno dimostrato che questo metodo può raggiungere un tasso di rimozione del COD superiore al 95% per la maggior parte delle acque reflue organiche.

 

Fig. Tasso di rimozione del COD dall'elettrodo BDD (dopo 40 minuti di reazione) e corrispondente EEO

 

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valutazione dell'effetto

 

1. Tasso di rimozione degli inquinanti target: calcolare il tasso di rimozione misurando la concentrazione degli inquinanti target prima e dopo il trattamento. Questo è il modo più diretto per valutare l'effetto e può riflettere intuitivamente l'effetto del trattamento.

2. Tasso di rimozione del COD: il COD è un indicatore di qualità dell'acqua comunemente utilizzato. Misurando la concentrazione di COD prima e dopo il trattamento, è possibile valutare l'effetto di rimozione del metodo di ossidazione elettrolitica dell'elettrodo BDD sulla materia organica.

3. Tasso di rimozione dei solidi sospesi (SS): calcolare il tasso di rimozione misurando la concentrazione di SS prima e dopo il trattamento. Maggiore è il tasso di rimozione degli SS, migliore è l'effetto del trattamento.

4. Tasso di rimozione del colore: per alcune acque reflue colorate, l'effetto di rimozione del colore del metodo di ossidazione elettrolitica dell'elettrodo BDD può essere valutato misurando la concentrazione del colore o la cromaticità prima e dopo il trattamento.

5. Tasso di rimozione della torbidità: calcolare il tasso di rimozione misurando la concentrazione di torbidità prima e dopo il trattamento. Maggiore è il tasso di rimozione della torbidità, migliore è l'effetto del trattamento.

6. B/C: rapporto tra domanda biochimica di ossigeno e domanda chimica di ossigeno. Confrontando B/C prima e dopo il trattamento delle acque reflue, vengono caratterizzati l'effetto dell'ossidazione elettrochimica sull'apertura dell'anello e sulla rottura della catena di materia organica difficile da degradare nelle acque reflue e l'effetto del miglioramento della biodegradabilità delle acque reflue.

7. Tasso di riduzione dell'ecotossicità: misurando l'indice di ecotossicità dei campioni d'acqua prima e dopo il trattamento, è possibile valutare l'effetto tossico del metodo di ossidazione elettrolitica degli elettrodi BDD sugli organismi acquatici.

Il metodo di valutazione specifico deve essere selezionato e adattato in base alla situazione applicativa effettiva e ai requisiti di elaborazione.

 

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Analisi dei pro e dei contro

1. Vantaggi:

① Elevato tasso di degradazione: gli elettrodi BDD possono rimuovere efficacemente le sostanze nocive dalle acque reflue. Studi sperimentali hanno dimostrato che quando la densità di corrente è di 20 mA/cm², il valore del pH è 7,0 e il tempo di reazione è di 120 min, l'effetto del trattamento degli elettrodi BDD è il migliore e i tassi di rimozione di COD e colorante possono raggiungere oltre il 90%;

②Ampio campo di applicazione: è adatto per il trattamento delle acque reflue derivanti da stampa e tintura, medicinali, pesticidi, prodotti chimici fini, prodotti petrolchimici, industria chimica del carbone, ecc. e può rimuovere efficacemente sostanze nocive come materia organica difficile da degradare e azoto ammoniacale nelle acque reflue;

③ Elevata resistenza alla corrosione: l'elevata stabilità chimica e l'elevata resistenza alla corrosione degli elettrodi BDD possono garantire il funzionamento stabile a lungo termine degli elettrodi e non saranno influenzati dalle impurità presenti nelle acque reflue;

④ Elevata compatibilità ambientale: può essere combinato con altre tecnologie di trattamento delle acque come Fenton, fotocatalisi e persolfato per costruire un sistema di accoppiamento binario o ternario per degradare gli inquinanti organici.

2. Svantaggi:

① Elevati costi di preparazione: gli elettrodi BDD vengono solitamente preparati utilizzando la tecnologia CVD e l'attrezzatura è costosa;

②Elevato consumo energetico: il metodo di ossidazione elettrolitica degli elettrodi BDD richiede il consumo di energia elettrica.

Attualmente, Hunan Xinfeng Technology Co., Ltd. in Cina ha ottenuto evidenti vantaggi in termini di costi attraverso l'iterazione continua della tecnologia! In futuro, questa tecnologia sarà più competitiva.

 

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Applicazione

Grazie alle loro proprietà fisiche e chimiche uniche, gli elettrodi BDD sono stati ampiamente utilizzati in molti campi, tra cui principalmente: sintesi elettrochimica e rigenerazione delle risorse, rilevatori e sensori, monitoraggio ambientale, biosensoristica e trattamento elettrochimico delle acque.

1. Trattamento delle acque reflue ad alto rischio: gli elettrodi BDD sono efficaci nel trattamento delle acque reflue industriali contenenti elevate concentrazioni di materia organica difficile da degradare, in particolare quelle potenzialmente dannose per l'ambiente e la salute umana, come le acque reflue generate da industrie petrolchimiche, stamperie e tintorie tessili, fabbriche farmaceutiche, concerie, cartiere, ecc.

2. Biosensing: nel campo della biosensing, gli elettrodi BDD vengono utilizzati nella bioanalisi e nella preparazione di biosensori, come il rilevamento del DNA, la determinazione delle proteine, ecc.

3. Trattamento elettrochimico dell'acqua: nel trattamento delle acque e delle acque reflue, gli elettrodi BDD vengono utilizzati per reazioni elettrochimiche di ossidazione e riduzione per aiutare a rimuovere gli inquinanti dall'acqua.

Queste applicazioni dimostrano l'importanza degli elettrodi BDD nell'industria moderna e nella protezione ambientale, in particolare nel fornire soluzioni di trattamento delle acque pulite e sostenibili. Con l'avanzamento della tecnologia, si prevede che le aree di applicazione degli elettrodi BDD si espanderanno ulteriormente.

 

 

(Spiegazione supplementare):

1. Pretrattamento delle acque reflue mediante metodo di ossidazione elettrolitica con elettrodo BDD

①Rimuovere le sostanze sospese e il particolato: le sostanze sospese e il particolato presenti nelle acque reflue possono ostacolare la reazione di elettrolisi e ridurre il tasso di rimozione del COD.

② Regola il valore del pH: BDD è adatto per un ampio intervallo di pH, ma il valore del pH delle acque reflue influenzerà la velocità e l'effetto della reazione di ossidazione elettrolitica. Regolando correttamente l'intervallo del valore del pH delle acque reflue tramite pretrattamento, le condizioni della reazione elettrolitica possono essere ottimizzate e la velocità di rimozione del COD può essere migliorata.

③Rimuovere la materia organica: se nelle acque reflue è presente una grande quantità di materia organica facilmente degradabile, questa consumerà anche i radicali liberi prodotti dall'elettrolisi e aumenterà il consumo energetico non necessario dell'elettrolisi. Parte della materia organica può essere rimossa tramite metodi quali il trattamento biologico o l'ossidazione chimica per migliorare l'efficienza dell'uso del BDD.

④Rimuovere gli ioni di metalli pesanti: alcuni ioni di metalli pesanti possono avvelenare l'elettrodo BDD e ridurne l'attività catalitica. Oppure possono precipitare al catodo, influenzando l'efficienza dell'elettrolisi.

È necessario selezionare metodi di pretrattamento appropriati in base alle caratteristiche specifiche delle acque reflue e ai requisiti di trattamento. Il pretrattamento può aiutare a migliorare l'elettrolizzabilità delle acque reflue, aumentare il tasso di rimozione del COD e garantire il funzionamento efficace del metodo di ossidazione elettrolitica dell'elettrodo BDD.

 

2. Esempio: Trattamento delle acque reflue "ad alto contenuto di sale" (metodo di ossidazione elettrolitica con elettrodi BDD)

Il metodo di ossidazione elettrolitica degli elettrodi BDD ha un effetto significativo nel trattamento delle acque reflue ad alto contenuto di sale. Gli elettrodi BDD hanno un'eccellente resistenza alla corrosione, che può impedire efficacemente all'elevata concentrazione di sale nelle acque reflue ad alto contenuto di sale di corrodere gli elettrodi, garantendo la stabilità e la lunga durata degli elettrodi.

Nel trattamento di acque reflue ad alto contenuto di sale, il metodo di ossidazione elettrolitica degli elettrodi BDD può ossidare la materia organica nelle acque reflue in sostanze innocue tramite ossidazione elettrochimica, degradare efficacemente la materia organica e migliorare la purezza del sale. Allo stesso tempo, può anche convertire parte degli ioni cloruro nelle acque reflue in gas di cloro, ecc., riducendo così il contenuto di sale nelle acque reflue.

Offre praticità per il trattamento e lo scarico successivi. In sintesi, il metodo di ossidazione elettrolitica dell'elettrodo BDD ha un'ampia gamma di scenari applicativi per il trattamento di acque reflue organiche ad alto contenuto di sale. Nelle applicazioni pratiche, è necessario regolare i parametri di processo in base alla composizione specifica e ai requisiti di trattamento delle acque reflue per ottenere il miglior effetto di trattamento.

 

Figura Effetto di degradazione delle acque reflue ad alta salinità (solfato di sodio) e delle acque reflue interne ad alta salinità (cloruro di sodio)

 

 

3. Fattori chiave per garantire il miglior effetto del trattamento del metodo di ossidazione elettrolitica dell'elettrodo BDD

① Materiali per elettrodi ad alta efficienza: la selezione di materiali per elettrodi stabili e ad alta efficienza è il prerequisito per garantire l'effetto del trattamento. Le proprietà elettrochimiche, la resistenza alla corrosione, la conduttività, ecc. dei materiali per elettrodi influenzeranno la velocità di reazione e l'efficienza durante il processo di elettrolisi.

② Elettrolita adatto: in base ai diversi oggetti di trattamento, scegliere la formula e la concentrazione dell'elettrolita appropriate. La composizione e la concentrazione dell'elettrolita hanno un'influenza importante sulla velocità di reazione dell'elettrodo, sulla generazione di ossidanti e sull'effetto del trattamento.

③ Condizioni ragionevoli di elettrolisi: controllare la densità di corrente, il potenziale, la temperatura, la pressione e altri parametri durante il processo di elettrolisi per far sì che le condizioni di elettrolisi raggiungano lo stato ottimale e migliorare l'effetto del trattamento.

④ Ossidanti appropriati: durante il processo di elettrolisi, aggiungendo quantità appropriate di ossidanti, come cloro, ossigeno, ecc., è possibile aumentare la capacità di ossidazione e migliorare l'efficienza di rimozione delle sostanze nocive.

⑤ Progettazione ragionevole del processo: in base alle caratteristiche e ai requisiti dell'oggetto del trattamento, viene eseguita una progettazione ragionevole del processo, inclusa la struttura della cella elettrolitica, la disposizione degli elettrodi, i metodi di ingresso e uscita dell'acqua, ecc., per migliorare l'effetto del trattamento e ridurre il consumo di energia.

⑥Controllo automatico: adotta un sistema di controllo automatico per realizzare il monitoraggio in tempo reale e la regolazione automatica del processo di elettrolisi, garantendo il funzionamento stabile del processo di elettrolisi e l'affidabilità dell'effetto del trattamento.

⑦ Formazione degli operatori: rafforzare la formazione e la gestione degli operatori, migliorare le loro competenze professionali e la qualità, garantire la standardizzazione e l'accuratezza delle operazioni ed evitare il calo degli effetti del trattamento dovuto a fattori umani.

 

 

 

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Prospettive di applicazione

1. Trattamento delle acque reflue industriali: il metodo di ossidazione elettrolitica degli elettrodi BDD può trattare efficacemente varie acque reflue industriali, come acque reflue di stampa e tintura, acque reflue di fabbricazione della carta, acque reflue di cokeria, ecc., migliorare la qualità dell'acqua e ridurre le concentrazioni di inquinanti per soddisfare gli standard di emissione. Non solo converte la materia organica difficile da degradare in sostanze facilmente degradabili attraverso una forte ossidazione, ma rimuove anche ioni di metalli pesanti come cromo, piombo e mercurio e può anche trattare acque reflue ad alto contenuto di sale e ridurre la concentrazione di sale.

2. Applicazione nel campo energetico: l'elevata attività elettrocatalitica dell'elettrodo BDD ne fa avere prospettive di applicazione in campi energetici come l'elettrolisi dell'acqua per produrre idrogeno e catalizzatori per batterie redox. Si prevede che risolverà problemi chiave nella conversione e nello stoccaggio di energia rinnovabile e promuoverà lo sviluppo di energia pulita.

3. Sintesi organica: il metodo di ossidazione elettrolitica dell'elettrodo BDD può essere utilizzato per reazioni di sintesi organica, come ossidazione, riduzione, nitrazione ed esterificazione. Questa tecnologia ha i vantaggi di elevata selettività, condizioni di reazione miti ed elevata purezza del prodotto, che possono migliorare l'efficienza e la qualità della sintesi organica.

4. Bonifica ambientale: l'ossidazione elettrolitica degli elettrodi BDD può essere utilizzata per la bonifica del suolo e delle falde acquifere, come la rimozione di inquinanti, la bonifica di terreni e falde acquifere contaminati, ecc. Questa tecnologia ha il vantaggio di essere ecologica, avere buoni effetti di trattamento e un'ampia gamma di applicazioni.
5. Scienza dei materiali: gli elettrodi BDD presentano eccellenti proprietà fisiche e chimiche e possono essere utilizzati come base per nuovi materiali, quali catalizzatori, sensori e materiali biomedici.

In breve, il metodo di ossidazione elettrolitica degli elettrodi BDD ha ampie prospettive di applicazione e potenziale di sviluppo. Con il continuo progresso della tecnologia e l'espansione dei campi di applicazione, questa tecnologia svolgerà un ruolo importante in più campi.