Interpretasi komprehensif dari "Metode oksidasi elektroda BDD"

01

Gambaran Umum Konsep

Oksidasi elektrolit elektroda BDD merupakan teknologi pengolahan air canggih yang menggunakan "material elektroda berlian terdoping boron (BDD)" (dianggap sebagai material anoda oksidasi elektrokimia yang ideal - lihat uraian berikut) untuk mendegradasi polutan organik dalam air. Metode ini memiliki keunggulan efisiensi tinggi, perlindungan lingkungan, dan tidak perlu menambahkan reagen kimia. Selama proses elektrolisis, elektroda BDD dapat secara langsung atau tidak langsung mengoksidasi bahan organik dalam air menjadi zat anorganik yang tidak beracun dan tidak berbahaya (seperti karbon dioksida dan air). Teknologi ini sangat cocok untuk mengolah dan mendegradasi air limbah organik berisiko tinggi, seperti air limbah industri dari industri farmasi, pestisida, petrokimia, kokas, dan baterai litium. Jenis air limbah organik ini memiliki karakteristik konsentrasi tinggi, komposisi kompleks, kroma tinggi, toksisitas kuat, sifat kimia stabil, biodegradasi sulit, dan durasi panjang.

 

 

(Penjelasan tambahan):

1. Karakteristik oksidasi elektrokimia dari “elektroda BDD”

Elektroda BDD merupakan jenis baru elektroda multifungsi yang efisien. Struktur ikatan sp3 khusus dari berlian dan konduktivitasnya setelah doping memberikan sifat elektrokimia yang sangat baik pada elektroda BDD.

① Jendela potensial elektrokimia yang lebar dan potensi evolusi oksigen yang tinggi: Semakin lebar jendela potensial (semakin tinggi potensi evolusi oksigen), semakin sulit reaksi evolusi oksigen terjadi, dan semakin besar kemungkinan polutan organik akan teroksidasi di anoda, yang meningkatkan efisiensi pengolahan limbah dan mengurangi konsumsi energi;

② Arus latar belakang rendah dan kapasitansi lapisan ganda: Elektroda berlian bermanfaat untuk mendeteksi jejak polutan dalam elektrolit;

③Kinerja elektrokimia yang stabil dan ketahanan terhadap korosi: Elektroda BDD masih dapat mempertahankan stabilitas dan aktivitas elektroda yang baik dalam kondisi asam, netral, dan basa;

④ Tidak mudah tercemar, dengan fungsi pembersihan sendiri: Permukaan elektroda BDD tidak mudah tercemar oleh "keracunan", dan kinerja elektroda tetap terjaga. Karena "reagen" oksidasi elektrokimia adalah elektron, yang merupakan reaktan bersih, dan oksidan tidak perlu ditambahkan dalam proses ini, tidak ada pencemaran sekunder.

Dapat dikatakan bahwa justru karena karakteristik kinerja inilah elektroda BDD menjadi dasar pemilihan material elektroda yang ideal. Untuk memastikan tampilan sempurna dari sifat elektrokimia elektroda BDD, pemilihan material dan persiapan elektroda BDD sangat penting, dan dengan demikian telah menjadi pusat penelitian dalam beberapa tahun terakhir.

 

 

 

2. Persiapan Elektroda BDD

Deposisi uap kimia (CVD) adalah salah satu metode umum untuk mensintesis berlian. Sejumlah sumber boron didoping ke dalam sumber gas, sehingga atom boron memasuki kisi berlian untuk menggantikan beberapa atom karbon dan menjadi pusat akseptor. Pada saat yang sama, pembawa lubang dihasilkan dalam kisi, yang memungkinkan elektron bergerak bebas dalam kisi, dan berlian akan diubah menjadi semikonduktor tipe-p. Elektroda BDD dapat disiapkan dengan mendepositkan berlian yang didoping boron pada substrat dengan bentuk tetap. Metode CVD saat ini merupakan metode yang paling matang untuk menyiapkan elektroda BDD. Tabel 3 menunjukkan perbandingan dan penerapan metode sintesis CVD untuk elektroda BDD umum. Seperti yang ditunjukkan pada Tabel 3, metode CVD kawat panas saat ini merupakan metode yang paling matang dan banyak digunakan untuk menyiapkan elektroda BDD, dan melalui pengaturan kawat panas yang wajar, produk kelas industri berukuran besar dapat dengan mudah diperoleh, yang berpotensi untuk aplikasi industri.

 

 

3. Pemilihan “elektroda BDD”

Pemilihan elektroda BDD yang tepat memerlukan pertimbangan menyeluruh terhadap berbagai faktor seperti bidang aplikasi, ukuran elektroda, material elektroda, dan proses persiapan elektroda.

① Bidang aplikasi: Bidang aplikasi yang berbeda memiliki persyaratan yang berbeda untuk elektroda BDD. Misalnya, dalam pengolahan air elektrokimia, elektroda BDD perlu memiliki sifat kimia permukaan yang stabil, kinerja katalitik elektrokimia yang sangat baik, ketahanan korosi yang kuat, dan jendela potensial yang lebar.

②Ukuran elektroda: Pilih elektroda BDD dengan ukuran yang sesuai sesuai dengan skenario aplikasi. Secara umum, semakin besar ukuran elektroda, semakin tinggi pula kapasitas pemrosesannya.

③Bahan elektroda: Saat memilih bahan elektroda, faktor-faktor seperti konduktivitas, stabilitas kimia, dan ketahanan korosi perlu dipertimbangkan, serta tingkat kesesuaian antara bahan elektroda dan skenario aplikasi.

④Proses persiapan elektroda: Proses persiapan elektroda yang berbeda akan memengaruhi kinerja elektroda, jadi perlu memilih proses persiapan yang sesuai untuk mendapatkan elektroda BDD berkualitas tinggi.

 

 

tanggal 02

prinsip bekerja

Oksidasi elektrokimia adalah proses di mana reaksi elektrokimia terjadi dengan mengendalikan kondisi seperti tegangan atau arus di bawah kondisi tertentu.
medan listrik eksternal rendah. Hasilnya adalah penurunan kandungan polutan organik dalam air, atau mineralisasi langsung. Dari perspektif proses reaksi, elektroda film BDD mengoksidasi bahan organik menjadi CO2 dan beberapa zat anorganik sederhana, sehingga mengurangi kebutuhan oksigen kimia (COD) bahan organik. Pada saat yang sama, elektroda BDD dapat membentuk lapisan radikal hidroksil dengan sifat pengoksidasi yang kuat pada permukaan elektroda, yang memiliki efek pengoksidasi yang kuat pada air limbah organik yang sulit didegradasi seperti fenol, heterosiklik, pewarna, pestisida, dan surfaktan. Efisiensi arus >90%, yang dapat sepenuhnya memineralisasi bahan organik.

 

 

 

tanggal 03

reaksi kimia

Reaksi dalam metode oksidasi elektrolitik terutama meliputi reaksi elektrolitik dan reaksi redoks. Dalam reaksi elektrolitik, elektroda BDD menghasilkan gugus oksidatif pada permukaan elektroda dengan menerapkan potensi tertentu, seperti radikal hidroksil (OH-), radikal sulfat, radikal superoksida, dll. Ion-ion ini mengubah bahan organik menjadi zat yang tidak berbahaya seperti karbon dioksida dan air melalui reaksi redoks. Proses reaksi spesifik meliputi langkah-langkah seperti penyerapan bahan organik, transfer elektron dan redoks, dan akhirnya mencapai degradasi dan penghilangan bahan organik.

 

 

 

 

(Penjelasan tambahan):

1. Pengaruh waktu reaksi terhadap kapasitas oksidasi elektroda BDD

Dalam metode oksidasi elektrolit elektroda BDD, lamanya waktu reaksi memengaruhi proses reaksi oksidasi dan pembentukan produk pada permukaan elektroda. Waktu reaksi yang lebih lama dapat memungkinkan reaktan pada permukaan elektroda teroksidasi lebih sempurna, sehingga meningkatkan kapasitas oksidasi. Namun, waktu reaksi yang terlalu lama juga dapat menyebabkan terjadinya reaksi samping, mengonsumsi terlalu banyak listrik, dan mengurangi efisiensi.

Oleh karena itu, perlu untuk menentukan waktu reaksi yang paling sesuai menurut sistem reaksi dan zat target tertentu. Biasanya, penelitian eksperimental dapat digunakan untuk mengevaluasi pengaruh waktu reaksi yang berbeda terhadap kapasitas oksidasi dan menentukan rentang waktu reaksi yang optimal.

 

 

Gambar 7 Elektroda BDD dalam larutan H2SO4 1 mol/L untuk waktu elektrolisis yang berbeda

Efek degradasi RB-19 dan perubahan sudut pembasahan permukaan

 

 

2. Jika reaksi oksidasi elektrolit elektroda BDD dilakukan terlalu lama, kemungkinan dapat terjadi reaksi samping.

① Presipitasi oksigen: Selama proses elektrolisis, waktu reaksi yang terlalu lama dapat menyebabkan oksigen mengendap di permukaan elektroda, mengurangi efisiensi elektrolisis dan mungkin menimbulkan efek buruk pada permukaan elektroda.

② Dekomposisi produk: Beberapa produk elektrolisis dapat terurai atau berubah dalam waktu reaksi yang sangat lama, mengakibatkan ketidakstabilan produk atau berkurangnya efektivitas.

③ Peningkatan konsumsi energi: Waktu reaksi yang terlalu lama akan menyebabkan pemborosan energi dan meningkatkan biaya proses elektrolisis.

Reaksi samping yang spesifik bergantung pada faktor-faktor seperti sistem reaksi, komposisi elektrolit, dan kondisi operasi. Untuk menghindari reaksi samping ini, efisiensi dan stabilitas oksidasi elektrolit dapat ditingkatkan dengan mengoptimalkan kondisi reaksi, mengendalikan waktu reaksi, dan memilih bahan elektroda yang tepat.

 

 

tanggal 04

Komposisi proses

Struktur proses metode oksidasi elektrolit elektroda BDD terutama meliputi: catu daya, sel elektrolit, elektroda BDD, katoda dan perangkat pengolahan gas buang.

Catu daya merupakan bagian penting dalam penyediaan energi listrik, yang menyediakan voltase dan arus yang dibutuhkan untuk elektroda dalam elektroliser. Berdasarkan berbagai persyaratan pemrosesan dan skenario aplikasi, catu daya serta nilai voltase dan arus yang sesuai dapat dipilih.

Sel elektrolit merupakan wadah untuk reaksi elektrolit, biasanya terbuat dari bahan yang tahan korosi dan memiliki isolasi yang baik. Sel elektrolit dilengkapi dengan anoda dan katoda. Elektroda BDD digunakan sebagai anoda dan dihubungkan ke katoda melalui catu daya. Selama proses elektrolisis, medan listrik dihasilkan antara anoda dan katoda, yang mendorong migrasi ion dan reaksi redoks.

Perangkat pengolahan gas buang adalah perangkat untuk mengolah gas buang yang dihasilkan selama proses elektrolisis, yang biasanya meliputi penyerapan, adsorpsi, pembakaran, dan metode lainnya. Pilih metode pengolahan gas buang yang sesuai berdasarkan berbagai komponen gas buang dan standar emisi.

 

(Penjelasan tambahan: Persyaratan catu daya"elektroliser"

Sel elektrolit biasanya terdiri dari pelat elektroda, elektrolit, serta saluran masuk dan keluar cairan.

Konstruksi sel elektrolit perlu mempertimbangkan ketahanan terhadap korosi, konduktivitas, keamanan, penghematan energi, dan perlindungan lingkungan dari peralatan tersebut. Material sel elektrolit memiliki ketahanan terhadap korosi yang baik dan desain yang ringkas. Pada saat yang sama, sel elektrolit menggunakan catu daya dan sistem kontrol yang efisien dan hemat energi untuk mengurangi konsumsi energi dan emisi, serta memenuhi persyaratan perlindungan lingkungan.

Metode oksidasi elektrolit elektroda BDD memiliki persyaratan tinggi untuk catu daya, terutama meliputi: rentang tegangan harus mampu memenuhi kebutuhan proses elektrolisis; stabilitas catu daya harus baik untuk memastikan stabilitas proses elektrolisis; efisiensi catu daya harus tinggi untuk mengurangi konsumsi energi dan emisi; keamanan catu daya harus memenuhi standar yang relevan, dll. Jaminan menyeluruh terhadap efek perawatan dan stabilitas pengoperasian peralatan.

 

tanggal 05

Jenis Elektrolit

Elektrolit asam biasanya menggunakan larutan asam kuat seperti asam sulfat dan asam perklorat, yang memiliki konduktivitas dan kemampuan oksidasi yang baik, tetapi akan menyebabkan korosi pada elektroda dan peralatan.

Elektrolit netral dapat berupa larutan seperti natrium klorida dan sulfat, yang memiliki nilai pH mendekati netral dan dapat mengurangi korosi pada elektroda dan peralatan, tetapi memiliki konduktivitas yang relatif buruk.

Elektrolit alkali dapat berupa larutan alkali kuat seperti kalium hidroksida dan natrium hidroksida, yang memiliki konduktivitas yang baik tetapi akan menyebabkan korosi pada elektroda dan peralatan.

Berdasarkan persyaratan aplikasi tertentu, jenis elektrolit lain juga dapat dipilih, seperti elektrolit yang mengandung fluor, elektrolit yang mengandung klorin, dll. Singkatnya, pemilihan elektrolit harus secara komprehensif mempertimbangkan faktor-faktor seperti skenario aplikasi tertentu, persyaratan pemrosesan, dan biaya ekonomi.

 

 

 

tanggal 06

Langkah-langkah proses

1. Siapkan larutan campuran: Pertama, siapkan larutan campuran yang mengandung polutan target.

2. Sesuaikan nilai pH: Gunakan asam atau alkali untuk menyesuaikan nilai pH larutan ke kisaran optimal untuk mengoptimalkan proses elektrolisis dan meningkatkan efisiensi pengolahan.

3. Elektrolisis: Letakkan elektroda BDD dalam larutan dan lakukan elektrolisis melalui catu daya DC. Selama proses elektrolisis, elektroda BDD mengoksidasi bahan organik menjadi zat yang tidak berbahaya melalui oksidasi langsung pada permukaan pelat elektroda atau menghasilkan produk antara dengan kemampuan oksidasi yang kuat, seperti superoksida, radikal hidroksil, hipoklorit, dll.

4. Pengolahan gas buang: Beberapa gas buang, seperti klorin dan sulfur dioksida, akan diproduksi selama proses elektrolisis, yang perlu diolah dengan benar untuk menghindari bahaya bagi lingkungan dan operator.

5. Pembersihan dan pemeliharaan: Setelah elektrolisis, perlu untuk membersihkan endapan dan kotoran pada permukaan elektroda untuk menjaga aktivitas dan stabilitas elektroda.

6. Merekam dan memproses data: Catat data yang relevan selama proses perawatan, seperti arus, tegangan, waktu perawatan, nilai pH, dll., dan analisis serta proses sesuai kebutuhan.

 

(Penjelasan tambahan: Metode oksidasi elektrolit elektroda BDD dapat dicocokkan dengan prosesnya)

① Metode koagulasi dan sedimentasi: dengan menambahkan koagulan, zat tersuspensi dan zat koloid dalam air limbah membentuk flokulan, yang kemudian dipisahkan dengan sedimentasi di tangki sedimentasi. Metode ini dapat secara efektif menghilangkan zat tersuspensi dan zat koloid dalam air limbah dan mengurangi kesulitan pengolahan selanjutnya.

② Metode oksidasi tingkat lanjut: Metode oksidasi elektrolit elektroda BDD dapat digunakan bersamaan dengan teknologi oksidasi tingkat lanjut lainnya, seperti oksidasi ozon, oksidasi Fenton, dll. Dengan menghasilkan radikal hidroksil (·OH) dengan kemampuan oksidasi yang kuat, bahan organik dapat diubah menjadi zat yang tidak berbahaya, sehingga meningkatkan efek perawatan.

③ Metode penyerapan karbon aktif: Karbon aktif memiliki luas permukaan spesifik yang tinggi dan struktur berpori, yang dapat menyerap bahan organik dan zat berbahaya dalam air limbah. Bila digunakan dalam kombinasi dengan metode oksidasi elektrolit elektroda BDD, efek penghilangan bahan organik dapat lebih ditingkatkan.

④ Metode pengolahan biologis: Melalui metabolisme mikroorganisme, bahan organik dalam air limbah diubah menjadi zat yang tidak berbahaya. Metode pengolahan biologis yang umum meliputi metode lumpur aktif, metode biofilm, dll. Dikombinasikan dengan metode oksidasi elektrolit elektroda BDD, metode ini dapat meningkatkan efek penghilangan bahan organik dan efisiensi pengolahan biologis.

⑤ Teknologi pemisahan membran: Melalui teknologi filtrasi membran, zat makromolekul, ion, dan bahan organik dalam air limbah dipisahkan dan dihilangkan. Teknologi pemisahan membran yang umum digunakan meliputi ultrafiltrasi, nanofiltrasi, reverse osmosis, dll. Dikombinasikan dengan metode oksidasi elektrolit elektroda BDD, dapat meningkatkan efek penghilangan bahan organik dan efisiensi pemisahan membran.

Proses pencocokan ini dapat dipilih dan dioptimalkan menurut skenario aplikasi spesifik dan persyaratan pengolahan untuk meningkatkan efek pengolahan air limbah dan mengurangi biaya pengolahan.

 

tanggal 07

Tingkat penghapusan COD

Laju penghilangan COD dihitung dengan menghitung selisih antara konsentrasi COD masuk dan konsentrasi COD keluar, membagi selisih tersebut dengan konsentrasi COD masuk, lalu mengalikannya dengan 100%. Rumus khususnya adalah: Laju penghilangan COD (%) = (COD masuk - COD keluar) / COD masuk × 100%. Semakin tinggi rasio ini, semakin baik efek pengolahannya.

Tingkat penghilangan COD dipengaruhi oleh banyak faktor, termasuk karakteristik air limbah, kondisi elektrolisis, dan bahan elektroda. Secara umum, metode oksidasi elektrolit elektroda BDD dapat mencapai tingkat penghilangan COD yang lebih tinggi untuk jenis air limbah tertentu. Penelitian telah menunjukkan bahwa metode ini dapat mencapai tingkat penghilangan COD lebih dari 95% untuk sebagian besar air limbah organik.

 

Gambar 1. Laju penghilangan COD elektroda BDD (setelah reaksi 40 menit) dan EEO yang sesuai

 

tanggal 08

evaluasi efek

 

1. Tingkat penghilangan polutan target: Hitung tingkat penghilangan dengan mengukur konsentrasi polutan target sebelum dan sesudah pengolahan. Ini adalah cara paling langsung untuk mengevaluasi efek dan secara intuitif dapat mencerminkan efek pengolahan.

2. Tingkat penghilangan COD: COD merupakan indikator kualitas air yang umum digunakan. Dengan mengukur konsentrasi COD sebelum dan sesudah pengolahan, efek penghilangan metode oksidasi elektrolit elektroda BDD pada bahan organik dapat dievaluasi.

3. Laju penghilangan padatan tersuspensi (SS): Hitung laju penghilangan dengan mengukur konsentrasi SS sebelum dan sesudah pengolahan. Semakin tinggi laju penghilangan SS, semakin baik efek pengolahannya.

4. Laju penghilangan warna: Untuk beberapa air limbah berwarna, efek penghilangan warna dari metode oksidasi elektrolit elektroda BDD dapat dievaluasi dengan mengukur konsentrasi warna atau kromatisitas sebelum dan sesudah pengolahan.

5. Laju penghilangan kekeruhan: Hitung laju penghilangan dengan mengukur konsentrasi kekeruhan sebelum dan sesudah pengolahan. Semakin tinggi laju penghilangan kekeruhan, semakin baik efek pengolahannya.

6. B/C: Rasio antara kebutuhan oksigen biokimia dengan kebutuhan oksigen kimia. Dengan membandingkan B/C sebelum dan sesudah pengolahan air limbah, efek oksidasi elektrokimia pada pembukaan cincin dan pemutusan rantai bahan organik yang sulit didegradasi dalam air limbah dan efek peningkatan biodegradabilitas air limbah dikarakterisasi.

7. Tingkat pengurangan ekotoksisitas: Dengan mengukur indeks ekotoksisitas sampel air sebelum dan sesudah pengolahan, efek toksik metode oksidasi elektrolit elektroda BDD pada organisme akuatik dapat dievaluasi.

Metode evaluasi yang spesifik perlu dipilih dan disesuaikan dengan situasi aplikasi aktual dan persyaratan pemrosesan.

 

tanggal 09

Analisis pro dan kontra

1. Keuntungan:

① Tingkat degradasi tinggi: Elektroda BDD dapat secara efisien menghilangkan zat berbahaya dari air limbah. Studi eksperimental telah menunjukkan bahwa ketika kerapatan arus 20mA/cm², nilai pH 7,0, dan waktu reaksi 120 menit, efek pengolahan elektroda BDD adalah yang terbaik, dan tingkat penghilangan COD dan pewarna dapat mencapai lebih dari 90%;

②Ruang lingkup aplikasi yang luas: Sangat cocok untuk pengolahan air limbah dari percetakan dan pewarnaan, obat-obatan, pestisida, bahan kimia halus, petrokimia, industri kimia batubara, dll., dan dapat secara efektif menghilangkan zat berbahaya seperti bahan organik yang sulit didegradasi dan nitrogen amonia dalam air limbah;

③ Ketahanan korosi yang kuat: Stabilitas kimia yang tinggi dan ketahanan korosi yang tinggi dari elektroda BDD dapat memastikan pengoperasian elektroda yang stabil dalam jangka panjang dan tidak akan terpengaruh oleh kotoran dalam air limbah;

④ Kompatibilitas lingkungan yang tinggi: Dapat dikombinasikan dengan teknologi pengolahan air lainnya seperti Fenton, fotokatalisis dan persulfat untuk membangun sistem kopling biner atau terner untuk mendegradasi polutan organik.

2. Kekurangan:

① Biaya persiapan tinggi: Elektroda BDD biasanya disiapkan menggunakan teknologi CVD, dan peralatannya mahal;

②Konsumsi energi tinggi: Metode oksidasi elektrolit elektroda BDD memerlukan konsumsi energi listrik.

Saat ini, Hunan Xinfeng Technology Co., Ltd. di Tiongkok telah mencapai keunggulan biaya yang jelas melalui iterasi teknologi yang berkelanjutan! Di masa mendatang, teknologi ini akan lebih kompetitif.

 

10

Aplikasi

Karena sifat fisik dan kimianya yang unik, elektroda BDD telah digunakan secara luas di banyak bidang, terutama termasuk: sintesis elektrokimia dan regenerasi sumber daya, detektor dan sensor, pemantauan lingkungan, biosensing dan pengolahan air elektrokimia.

1. Pengolahan air limbah berisiko tinggi: Elektroda BDD berkinerja baik dalam mengolah air limbah industri yang mengandung konsentrasi tinggi bahan organik yang sulit didegradasi, terutama air limbah yang berpotensi membahayakan lingkungan dan kesehatan manusia, seperti air limbah yang dihasilkan oleh petrokimia, percetakan dan pewarnaan tekstil, pabrik farmasi, penyamakan kulit, pabrik kertas, dll.

2. Biosensing: Dalam bidang biosensing, elektroda BDD digunakan dalam bioanalisis dan persiapan biosensor, seperti deteksi DNA, penentuan protein, dll.

3. Pengolahan air elektrokimia: Dalam pengolahan air dan pengolahan air limbah, elektroda BDD digunakan untuk reaksi oksidasi dan reduksi elektrokimia untuk membantu menghilangkan polutan dari air.

Aplikasi ini menunjukkan pentingnya elektroda BDD dalam industri modern dan perlindungan lingkungan, terutama dalam menyediakan solusi pengolahan air bersih dan berkelanjutan. Dengan kemajuan teknologi, bidang aplikasi elektroda BDD diharapkan dapat berkembang lebih jauh.

 

 

(Penjelasan tambahan):

1. Pengolahan awal air limbah dengan metode oksidasi elektrolit elektroda BDD

①Buang zat tersuspensi dan partikulat: Zat tersuspensi dan partikulat dalam air limbah dapat menghambat reaksi elektrolisis dan mengurangi laju pembuangan COD.

② Sesuaikan nilai pH: BDD cocok untuk rentang pH yang luas, tetapi nilai pH air limbah akan memengaruhi laju dan efek reaksi oksidasi elektrolitik. Dengan menyesuaikan rentang nilai pH air limbah dengan tepat melalui prapengolahan, kondisi reaksi elektrolitik dapat dioptimalkan dan laju penghilangan COD dapat ditingkatkan.

③Menghilangkan bahan organik: Jika terdapat sejumlah besar bahan organik yang mudah terurai dalam air limbah, radikal bebas yang dihasilkan oleh elektrolisis juga akan dikonsumsi dan konsumsi energi elektrolisis yang tidak perlu akan meningkat. Sebagian bahan organik dapat dihilangkan melalui metode seperti pengolahan biologis atau oksidasi kimia untuk meningkatkan efisiensi penggunaan BDD.

④Menghilangkan ion logam berat: Beberapa ion logam berat dapat meracuni elektroda BDD dan mengurangi aktivitas katalitiknya. Atau dapat mengendap di katode, yang memengaruhi efisiensi elektrolisis.

Metode pra-pengolahan yang tepat perlu dipilih berdasarkan karakteristik air limbah dan persyaratan pengolahan tertentu. Pra-pengolahan dapat membantu meningkatkan elektrolisis air limbah, meningkatkan laju penghilangan COD, dan memastikan pengoperasian metode oksidasi elektrolit elektroda BDD yang efektif.

 

2. Contoh: Pengolahan air limbah "garam tinggi" (metode oksidasi elektrolit elektroda BDD)

Metode oksidasi elektrolitik elektroda BDD memiliki efek signifikan dalam pengolahan air limbah dengan kadar garam tinggi. Elektroda BDD memiliki ketahanan korosi yang sangat baik, yang secara efektif dapat mencegah konsentrasi garam yang tinggi dalam air limbah dengan kadar garam tinggi agar tidak menimbulkan korosi pada elektroda, sehingga memastikan kestabilan dan masa pakai elektroda yang lama.

Saat mengolah air limbah dengan kadar garam tinggi, metode oksidasi elektrolit elektroda BDD dapat mengoksidasi bahan organik dalam air limbah menjadi zat yang tidak berbahaya melalui oksidasi elektrokimia, secara efektif mendegradasi bahan organik, dan meningkatkan kemurnian garam. Pada saat yang sama, metode ini juga dapat mengubah sebagian ion klorida dalam air limbah menjadi gas klorin, dll., sehingga mengurangi kandungan garam dalam air limbah.

Ini memberikan kemudahan untuk pengolahan dan pembuangan selanjutnya. Singkatnya, metode oksidasi elektrolit elektroda BDD memiliki berbagai skenario aplikasi untuk pengolahan air limbah organik berkadar garam tinggi. Dalam aplikasi praktis, perlu untuk menyesuaikan parameter proses sesuai dengan komposisi dan persyaratan pengolahan air limbah tertentu untuk mendapatkan efek pengolahan terbaik.

 

Gambar Efek degradasi air limbah salinitas tinggi (natrium sulfat) dan air limbah internal salinitas tinggi (natrium klorida)

 

 

3. Faktor kunci untuk memastikan efek pengobatan terbaik dari metode oksidasi elektrolit elektroda BDD

① Bahan elektroda efisiensi tinggi: Pemilihan bahan elektroda yang efisien dan stabil merupakan prasyarat untuk memastikan efek perawatan. Sifat elektrokimia, ketahanan korosi, konduktivitas, dll. dari bahan elektroda akan memengaruhi laju reaksi dan efisiensi selama proses elektrolisis.

② Elektrolit yang sesuai: Pilih formula dan konsentrasi elektrolit yang sesuai berdasarkan objek perawatan yang berbeda. Komposisi dan konsentrasi elektrolit memiliki pengaruh penting pada laju reaksi elektroda, pembentukan oksidan, dan efek perawatan.

③ Kondisi elektrolisis yang wajar: Kontrol kerapatan arus, potensial, suhu, tekanan, dan parameter lainnya selama proses elektrolisis untuk membuat kondisi elektrolisis mencapai keadaan optimal dan meningkatkan efek perawatan.

④ Oksidan yang tepat: Selama proses elektrolisis, dengan menambahkan jumlah oksidan yang tepat, seperti klorin, oksigen, dll., kapasitas oksidasi dapat ditingkatkan dan efisiensi penghilangan zat berbahaya dapat ditingkatkan.

⑤ Desain proses yang wajar: Menurut karakteristik dan persyaratan objek perawatan, desain proses yang wajar dilakukan, termasuk struktur sel elektrolit, pengaturan elektroda, metode saluran masuk dan keluar air, dll., untuk meningkatkan efek perawatan dan mengurangi konsumsi energi.

⑥Kontrol otomatis: Mengadopsi sistem kontrol otomatis untuk mewujudkan pemantauan waktu nyata dan penyesuaian otomatis proses elektrolisis, memastikan operasi proses elektrolisis yang stabil dan keandalan efek perawatan.

⑦ Pelatihan operator: Memperkuat pelatihan dan manajemen operator, meningkatkan keterampilan dan kualitas profesional mereka, memastikan standarisasi dan akurasi operasi, dan menghindari penurunan efek pengobatan karena faktor manusia.

 

 

 

11

Prospek aplikasi

1. Pengolahan air limbah industri: Metode oksidasi elektrolit elektroda BDD dapat secara efektif mengolah berbagai air limbah industri, seperti air limbah percetakan dan pewarnaan, air limbah pembuatan kertas, air limbah kokas, dll., meningkatkan kualitas air dan mengurangi konsentrasi polutan untuk memenuhi standar emisi. Metode ini tidak hanya mengubah bahan organik yang sulit didegradasi menjadi zat yang mudah terdegradasi melalui oksidasi yang kuat, tetapi juga menghilangkan ion logam berat seperti kromium, timbal, dan merkuri, dan juga dapat mengolah air limbah dengan kadar garam tinggi dan mengurangi konsentrasi garam.

2. Aplikasi di bidang energi: Aktivitas elektrokatalitik elektroda BDD yang tinggi membuatnya memiliki prospek aplikasi di bidang energi seperti elektrolisis air untuk menghasilkan hidrogen dan katalis baterai redoks. Diharapkan dapat memecahkan masalah utama dalam konversi dan penyimpanan energi terbarukan serta mendorong pengembangan energi bersih.

3. Sintesis organik: Metode oksidasi elektrolit elektroda BDD dapat digunakan untuk reaksi sintesis organik, seperti oksidasi, reduksi, nitrasi, dan esterifikasi. Teknologi ini memiliki keunggulan selektivitas tinggi, kondisi reaksi ringan, dan kemurnian produk tinggi, yang dapat meningkatkan efisiensi dan kualitas sintesis organik.

4. Remediasi lingkungan: Oksidasi elektrolit elektroda BDD dapat digunakan untuk remediasi tanah dan air tanah, seperti menghilangkan polutan, remediasi tanah dan air tanah yang terkontaminasi, dll. Teknologi ini memiliki keunggulan ramah lingkungan, memiliki efek pengolahan yang baik, dan berbagai aplikasi.
5. Ilmu material: Elektroda BDD sendiri memiliki sifat fisik dan kimia yang sangat baik dan dapat digunakan sebagai dasar untuk material baru, seperti katalis, sensor, dan material biomedis.

Singkatnya, metode oksidasi elektrolit elektroda BDD memiliki prospek aplikasi dan potensi pengembangan yang luas. Dengan kemajuan teknologi yang berkelanjutan dan perluasan bidang aplikasi, teknologi ini akan memainkan peran penting di lebih banyak bidang.