Titanová anoda pro systémy průmyslové úpravy vody a mořské vody

Při správě velkých-zařízení na úpravu vody může výběr správného materiálu elektrod určit, zda váš systém funguje efektivně po mnoho let nebo zda vyžaduje neustálou údržbu a výměnu. Thetitanová anodová tyčse ukázal jako preferované řešení pro průmyslovou úpravu vody a aplikace mořské vody, které nabízí bezkonkurenční odolnost a výkon v náročných prostředích, kde tradiční materiály prostě selhávají.

Úprava průmyslových vod vyžaduje materiály, které odolávají agresivním podmínkám. Od komunálních čistíren odpadních vod zpracovávajících tisíce galonů denně po zařízení na odsolování mořské vody, která bojují s korozivní slanou vodou, sestava elektrod tvoří operační srdce těchto systémů. Pochopení toho, jak technologie titanových anod funguje a proč překonává alternativy, pomáhá správcům zařízení činit informovaná rozhodnutí, která snižují náklady a zvyšují spolehlivost.

Titanová anoda tyč

 

1. Specifikace
Obecné tvary: talíř, tyč, síť, trubka nebo přizpůsobení
Povlak: Klasický vzorec IrO2-Ta2O5, Ru-Ir, Pt nebo přizpůsobení
Elektrochemická reakce: reakce vyvíjející se kyslík/chlor/vodík
Interní kód: NAVI-1-011
Značka: NAVI Titanium®
Základní materiál: čistý titan Gr1
Pokročilé oblasti NAVI: PEM, PCB, čištění odpadních vod atd.
2.Nákupní průvodce
(1) Proces
NAVI Titanium (od roku 2008) dokáže zpracovat podle vašich návrhových výkresů
(2) Bezplatný vzorek
NAVI Titanium poskytuje bezplatný vzorek pro obecné specifikace
(3)Technologická podpora
Profesionální{0}}za{1}}jedna služba, bez designu, kontaktujte nás

Podmínky s vysokou{0}}slaností jsou pro elektrodové materiály velmi obtížné. Vysoká hladina soli vytváří podmínky, které jsou vysoce vodivé i kyselé, což velmi rychle rozkládá běžné elektrodové materiály, jako je měď, nerezová ocel nebo grafit. Tyto starší volby mají problémy s rozměrovou stabilitou, což znamená, že elektroda se během procesu elektrolýzy fyzicky rozpadne. To znečišťuje vyčištěnou vodu a znamená to, že je třeba je často vyměňovat.

Pochopení vývoje chloru ve slaných podmínkách

 

Titanová anodová tyč působí jako kladná elektroda v elektrolytických článcích. V těchto článcích jsou chloridové ionty ve slané vodě oxidovány za vzniku čističů na bázi chlóru-. Anoda prochází velkým reaktivním napětím během elektrolýzy chlornanu sodného. Čistý titan přirozeně vytváří oxidovou vrstvu, která zastaví další rezivění, ale také zabrání tomu, aby se skrz něj pohybovala elektřina. Tento paradox vysvětluje, proč titan, který nebyl potažen, nefunguje jako anodový materiál, i když je velmi odolný vůči korozi.

Velkým krokem vpřed byla technologie povrchové úpravy oxidem kovů (MMO). Výrobci vyrobili elektrody, které vedou elektřinu a zároveň zachovávají odolnost substrátu proti korozi tím, že jej pokrývají katalytickými vrstvami, které obsahují ruthenium, iridium nebo oxidy platiny. Titanová základna udržuje strukturu pevnou a chrání ji před korozí. Povlak MMO urychluje reakci vyvíjení chloru při nízkých přepětích, což spotřebovává méně energie.

Metriky výkonu v-prostředích s vysokým obsahem soli

 

Při použití ve slané vodě s 35 000 ppm rozpuštěných solí vykazují potažené titanové anodové tyče úžasnou stabilitu. Výzkumníci z různých úpraven vody zjistili, že tyto elektrody dokážou vyrábět chlor stejnou rychlostí po dobu více než 8 000 hodin v kuse. Fyzikální stabilita udržuje mezery mezi elektrodami stejné, což zastavuje ztrátu účinnosti, ke které dochází při opotřebení grafitových elektrod.

Dalším důležitým faktorem úspěchu je úspora energie. Zlepšením rozhraní mezi povlakem a elektrolytem snižují pokročilé gradientní kompozitní povlaky na titanových substrátech napětí článku. Toto zlepšení přímo vede ke snížení nákladů na provoz podniku. Ve srovnání se staršími elektrodovými technologiemi využívají systémy, které používají správně navržené titanové anodové tyče, o 20–40 % méně energie, přičemž na kilogram vytvořeného chlóru se spotřebuje 3,2–3,8 kWh energie.

Struktura povlaku je velmi důležitá. Vícevrstvými gradientními povlaky je třeba vyřešit čtyři problémy, které se v průmyslu stále vyskytují: mikrotrhliny, delaminace povlaku, pasivace substrátu a pronikání chloridových iontů do titanové báze. Provedením změn složení, které jdou od titanové báze ke katalyticky aktivní povrchové vrstvě, výrobci snižují tepelné a mechanické namáhání, které by jinak způsobilo příliš brzké lámání materiálu.

Městské čistírny odpadních vod zpracovávají složité směsi, které mají různé hodnoty pH, těžké kovy, organické sloučeniny a nerozpuštěné látky. Tato místa potřebují silné elektrodové systémy, které si poradí se změnou chemického složení vody bez ztráty účinnosti. Usazování vodního kamene, biologické znečištění a změny teploty mohou zkrátit životnost elektrod v průmyslových systémech s cirkulační vodou, které jsou vystaveny různým, ale stejně náročným podmínkám.

Výzvy v oblasti dezinfekce komunálních odpadních vod

 

Manipulace a skladování nebezpečných chemikálií, jako je chlornan sodný nebo plynný chlór, jsou součástí starých způsobů dezinfekce odpadu chlórem. Výroba na místě-pomocí elektrolýzy vás zbaví těchto bezpečnostních problémů a poskytne vám přesnou kontrolu nad dávkou. Thetitanová anodová tyčje hlavní částí, která tuto změnu umožňuje.

V odpadní vodě jsou chemikálie, které mohou poškodit nebo znečistit povrch elektrod. Na površích elektrod mohou organické látky polymerovat a vytvářet ochranné filmy, které zvyšují odpor. Těžké kovy se mohou snadněji usazovat a měnit tak katalytické vlastnosti povrchu. I přes tyto problémy dobře navržené titanové anody potažené rutheniem-iridiem{4}} zůstávají funkční, protože elektrokatalytický povlak podporuje reakce, které brání hromadění nečistot.

Moderní čistírny odpadních vod stále častěji využívají elektrochemické pokročilé oxidační metody, které vytvářejí hydroxylové radikály k rozkladu znečišťujících látek. Tyto procesy využívají vyšší úrovně proudu než jednoduché úkoly čištění, což ještě více ztěžuje podmínky pro materiály elektrod. Když jsou titanové anodové tyče vyrobeny pro tato použití, mají lepší povlaky s cennějšími kovy a lepší mikrostruktury, které jim dodávají katalytickou aktivitu a stabilitu, kterou potřebují.

Průmyslové aplikace cirkulující vody

 

Proudící voda se používá v chladicích věžích, smyčkách procesní vody a systémech výměny tepla. Tuto vodu je třeba neustále upravovat, aby se zastavilo usazování vodního kamene, rez a růst bakterií. Použití titanových anod pro elektrochloraci poskytuje dezinfekční prostředek s nízkou-úrovní, který udržuje bakteriální populace pod kontrolou, a to i ty, které jsou škodlivé jako Legionella.

Schopnost technologie provádět dezinfekci na vyžádání přímo v proudu vody jí dává praktickou výhodu. Tato metoda udržuje hladinu zbytkového chloru na stabilní úrovni bez kolísání koncentrace, ke kterému dochází při vsázkovém chemickém přidávání. Stabilní hladina dezinfekčního prostředku zlepšuje biologickou kontrolu a zároveň snižuje poškození, které může způsobit příliš mnoho chlóru na částech systému.

Změny teploty v průmyslových systémech s pohyblivou vodou mají vliv na to, jak dobře fungují elektrody. Jak teplota vody stoupá, elektrická vodivost stoupá, ale stabilita povlaku elektrody může klesat. Při výrobě-kvalitních titanových anod berou v úvahu tepelné řízení pomocí povlaků a struktur, které zůstávají pevné v normálním teplotním rozsahu 5 až 60 stupňů, ve kterém se toto zařízení používá.

Námořní nastavení je nejlepší způsob testování materiálů elektrod. Vysoký obsah chloridů, komplexní iontové složení a potenciál biologického znečištění mořské vody z ní činí místo, kde se levné elektrodové materiály velmi rychle rozpadají. Antivegetativní systémy chrání paluby lodí, pobřežní plošiny a struktury podél pobřeží tím, že vytvářejí oxidanty elektrochemicky. Tyto oxidanty zabraňují ulpívání mořských organismů na povrchu bez použití škodlivých nátěrů.

Malá množství chlóru a dalších oxidantů se přidávají do stojaté mořské vody v blízkosti struktur, kde se mořský život snaží usadit pomocí antivegetativních systémů mořské vody. Aby proces fungoval, musí být elektrody schopny odolat působení přírodní slané vody, která obsahuje hořčík, vápník, síran a mnoho menších prvků a také chlorid sodný. Tyto části se mohou usazovat na katodách jako kotel a zastavit reakce na povrchu anody.

Přirozená odolnost titanového substrátu vůči důlkové korozi vyvolané chloridy- umožňuje, aby anoda s mořskou vodou dobře fungovala. I když jsou na krytině vady, titan pod ní odolá silnému napadení, které by rychle prorazilo nerez nebo jiné běžné kovy. Tato funkce-bezpečná proti selhání prodlužuje životnost elektrod a zastavuje katastrofické poruchy, které by mohly vypnout ochranu proti znečištění.

Vrstvy oxidu iridia fungují obzvláště dobře v situacích, které zahrnují mořskou vodu. I když oxid ruthenium velmi dobře uvolňuje chlór, v kyselém prostředí v blízkosti povrchu anody se pomalu rozkládá. Trvanlivost oxidu iridia je lepší, ale jeho výroba je dražší. Nejlepší poměr výkonu-k-ceně mají nátěry, které jsou směsí ruthenia a iridia. Prémiové anody z mořské vody mají obvykle mezi 30 a 50 procenty iridia.

Kontinuální dezinfekční procesy vyžadují elektrodové systémy, které mohou spolehlivě fungovat po dlouhou dobu bez jakékoli údržby. Při dávkovém zpracování mohou elektrody někdy fungovat a pak se na chvíli zastavit, aby se zotavily. Ale v kontinuálních procesech jsou elektrody neustále pod elektrochemickým tlakem. Při použití tohoto stylu provozu se malé kazy v materiálu stávají velkým mechanismem selhání.

Úprava pitné vody je jedním z nejkvalitnějších-použití průběžné dezinfekce. Kovy, které se dostanou do hotové vody, jsou přísně omezeny předpisy. To znamená, že materiály elektrod se nesmí dostat do upravované vody. Vzhledem k tomu, že titan je tak odolný vůči korozi, základní kov nezpůsobuje velké znečištění ani po letech používání. Stejně tak cenné povlaky z oxidů kovů mají při správném použití velmi nízké rychlosti rozpouštění.

Titanová anodová tyčs vynikajícími výsledky v probíhajících aplikacích, jako jsou systémy čištění bazénů. Hladina volného chlóru v bazénu by měla být během dne vždy mezi 1 a 3 díly na milion. Elektrochlorační systém automaticky mění výkon na základě poptávky s ohledem na počet koupajících se a počasí. Aby tato operace s proměnným-zátěžem fungovala, musí být elektrody schopny dobře fungovat v širokém rozsahu proudových hustot, aniž by na obou koncích ztratily svou účinnost.

Způsob čištění substrátu má velký vliv na to, jak dobře elektroda funguje v průběhu času, když je používána nepřetržitě. K přípravě povrchu se používá řízené škrábání. Díky tomu je povrch mikroskopicky drsný, což pomáhá vrstvě lépe přilnout. Pokud není povrch správně připraven, může se povlak odloupnout příliš brzy, což způsobí oddělení vrstvy MMO od titanové báze, i když je složení povlaku správné. Pokročilí výrobci používají k vytvoření difúzních zón na rozhraní povlaku-substrát speciální chemické a tepelné úpravy. Tyto zóny vytvářejí metalurgické spojení, které je mnohem pevnější než jednoduché mechanické spojení.

Chcete-li vybrat správnou konfiguraci titanové anody, musíte se podívat na určité pracovní faktory, jako je chemické složení vody, proudová hustota, teplota, konfigurace systému a jak dlouho se očekává, že vydrží. Neexistuje jediný design elektrody, který by fungoval pro všechna použití, ale mnoho dodavatelů nabízí standardní možnosti, které pokrývají většinu situací.

Hlavním screeningovým faktorem je množství chloridu přítomného ve vodě. Vody s nízkým obsahem chloridů (méně než 500 dílů na milion) potřebují extra sůl, aby chlór fungoval efektivněji. Vrstva elektrody musí dobře fungovat v rozsahu koncentrací chloridů, které byly plánovány. I když velmi vysoké koncentrace chloridů způsobují, že věci přenášejí elektřinu velmi dobře, mohou urychlit některé způsoby rozkladu povlaků, takže musíte používat vysoce-kvalitní složení povlaků, aby déle vydržely.

Proudová hustota ovlivňuje, jak dobře se využívá energie, a jak dlouho elektroda vydrží. Provoz při příliš vysoké proudové hustotě spotřebovává více energie, protože se zvyšují nadměrné potenciály a může urychlit rozpad povlaku tím, že jako vedlejší reakci vytvoří více kyslíku. Na druhou stranu, provoz při velmi nízké proudové hustotě může způsobit, že některé mechanismy znečištění proběhnou, aniž by byly zastaveny. Výrobci uvádějí doporučené aktuální úrovně hustoty pro své zboží. Pro použití při vývoji chloru se tyto hodnoty pohybují od 500 do 3 000 ampérů na metr čtvereční.

Pro integraci systému je důležitá fyzická konfigurace. Titanové anodové tyče, které jsou trubkové, fungují dobře v systémech, kde je geometrie článku válcová. Pro malé aplikace nabízejí konstrukce jako desky, síťovina nebo tahokov větší plochu na jednotku objemu. Průměry tyčí jsou obvykle mezi 6 a 25 milimetry a délky se upravují tak, aby odpovídaly velikosti buňky. Způsob připojení vodičů musí mít nízkoodporový spoj, který se nepřeruší při změně teploty nebo při otřesech systému.

Volba mezi levnými a prémiovými typy elektrod by měla být založena na tom, jak dlouho se očekává, že elektroda vydrží. Veřejná budova, která bude využívána 24 hodin denně po více než deset let, je dobrým příkladem budovy, která by měla investovat do prémiových gradientních kompozitních povlaků s přidanými drahými kovy. Na druhou stranu elektrody ekonomické-třídy mohou být vhodné pro dočasný systém úpravy vody, který funguje jen někdy. Mají kratší životnost, ale zpočátku stojí méně.

Thetitanová anodová tyčzměnila průmyslovou úpravu vody a aplikace mořské vody tím, že vyrobila elektrodu, která je dlouho-trvanlivá, účinná a spolehlivá. Funguje lépe v drsných podmínkách než tradiční materiály. Tyto pokročilé elektrody umožňují elektrochemické technologie úpravy vody, které zlepšují bezpečnost, snižují provozní náklady a poskytují konzistentní výkon po dlouhou dobu provozu. Mohou být použity ve všem, od městských čistíren odpadních vod až po mořské antivegetativní systémy.

Chcete-li vybrat správnou konfiguraci titanové anody, musíte vědět o chemii vaší vody, o tom, jak bude použita a jak dobře musí fungovat. Technologie se stále zlepšuje. Dělají se nové nátěry a provádí se výzkum změny substrátu, díky čemuž by to mělo být ještě efektivnější a déle vydržet. Vzhledem k tomu, že úpravny vody po celém světě přecházejí na elektrochemické procesy, je titanová anoda klíčovou součástí, díky které tyto systémy fungují, a je také velmi nákladově-efektivní.

Tato společnost NAVI Titanium Metal Technology Co., Ltd. vyrábí vysoce-výkonné titanové anodové tyče, které jsou navrženy pro práci v náročných situacích průmyslové úpravy vody. Celá naše řada rutheniových-iridiových titanových anod využívá více{5}}vrstvou technologii gradientního potahování, která funguje lépe v situacích s velkým množstvím soli, silnou oxidací a konstantní elektrolýzou. Řešení NAVI Titanium snižují vaše celkové náklady na vlastnictví o 10–25 % ve srovnání s běžnými elektrodami, protože bylo prokázáno, že vydrží déle než 8–10 let a spotřebují pouze 3,2–3,8 kWh/kg dostupného chlóru. Naše zboží dokáže vyrobit 50 až 5 000 gramů chlornanu sodného za hodinu, který lze použít pro širokou škálu úkolů, jako je čištění odpadních vod, dezinfekce bazénů, úprava pitné vody, čištění průmyslové cirkulační vody a udržování oceánů bez řas. NAVI Titanium má technické know-how{18}}a vysoce{19}}kvalitní produkty, které vaše zařízení potřebuje, ať už potřebujete důvěryhodnýtitanová anodová tyčposkytovatel pro novou instalaci nebo výměnu elektrod pro systémy, které jsou již na svém místě.

Můžete mluvit s naším technickým prodejním týmem na adresesales@navititanium.como vašich individuálních potřebách úpravy vody a získejte personalizované návrhy elektrod spolu s plnou technickou podporou.

1. Chen, G. (2004). Elektrochemické technologie v čištění odpadních vod. Technologie separace a čištění, 38(1), 11-41.

2. Comninellis, C., & Chen, G. (Eds.). (2010). Elektrochemie pro životní prostředí. New York: Springer Science.

3. Kraft, A. (2008). Dopovaný diamant: Kompaktní přehled nového, všestranného elektrodového materiálu. International Journal of Electrochemical Science, 2(5), 355-385.

4. Martinez-Huitle, CA, & Ferro, S. (2006). Elektrochemická oxidace organických polutantů pro čištění odpadních vod: Přímé a nepřímé procesy. Chemical Society Reviews, 35(12), 1324-1340.

5. Trasatti, S. (2000). Elektrokatalýza: Pochopení úspěchu DSA®. Electrochimica Acta, 45(15-16), 2377-2385.

6. Yokoyama, A., Komori, H., Sakurai, H., Yamazaki, Y., Kimoto, T., & Hisamura, C. (2008). Vývoj rozměrově stabilní anody potažené IrO2-Ta2O5 pro elektrolytickou chloraci mořské vody na místě. ECS Transactions, 16(50), 37-45.