Interprétation complète de la "méthode d'oxydation électrolytique à l'électrode BDD"

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Aperçu du concept

L'oxydation électrolytique par électrode BDD est une technologie avancée de traitement de l'eau qui utilise un « matériau d'électrode en diamant dopé au bore (BDD) » (considéré comme un matériau d'anode d'oxydation électrochimique idéal - voir la description suivante) pour dégrader les polluants organiques dans l'eau. Cette méthode présente les avantages d'une efficacité élevée, de la protection de l'environnement et de l'absence de nécessité d'ajouter des réactifs chimiques. Pendant le processus d'électrolyse, l'électrode BDD peut oxyder directement ou indirectement la matière organique de l'eau en substances inorganiques non toxiques et inoffensives (telles que le dioxyde de carbone et l'eau). Cette technologie est particulièrement adaptée au traitement et à la dégradation des eaux usées organiques à haut risque, telles que les eaux usées industrielles des industries pharmaceutiques, des pesticides, de la pétrochimie, de la cokéfaction et des batteries au lithium. Ce type d'eaux usées organiques présente les caractéristiques d'une concentration élevée, d'une composition complexe, d'une chrominance élevée, d'une forte toxicité, de propriétés chimiques stables, d'une biodégradation difficile et d'une longue durée.

 

 

(Explication supplémentaire) :

1. Caractéristiques d'oxydation électrochimique de l'« électrode BDD »

L'électrode BDD est un nouveau type d'électrode multifonctionnelle efficace. La structure de liaison sp3 spéciale du diamant et sa conductivité après dopage confèrent à l'électrode BDD d'excellentes propriétés électrochimiques.

① Large fenêtre de potentiel électrochimique et potentiel d'évolution de l'oxygène élevé : Plus la fenêtre de potentiel est large (plus le potentiel d'évolution de l'oxygène est élevé), plus il est difficile pour la réaction d'évolution de l'oxygène de se produire et plus la probabilité que les polluants organiques soient oxydés à l'anode est grande, ce qui améliore l'efficacité du traitement des eaux usées et réduit la consommation d'énergie ;

② Faible courant de fond et capacité à double couche : il est avantageux pour les électrodes en diamant de détecter les traces de polluants dans les électrolytes ;

③Performances électrochimiques stables et résistance à la corrosion : l'électrode BDD peut toujours maintenir une bonne stabilité et une bonne activité d'électrode dans des conditions acides, neutres et alcalines ;

④ Pas facile à polluer, avec fonction autonettoyante : la surface de l'électrode BDD n'est pas facile à polluer par « empoisonnement », et les performances de l'électrode sont maintenues. Étant donné que le « réactif » de l'oxydation électrochimique est l'électron, qui est un réactif propre, et que l'oxydant n'a pas besoin d'être ajouté dans ce processus, il n'y a pas de pollution secondaire.

On peut dire que c'est précisément en raison de ces caractéristiques de performance que l'électrode BDD constitue la base de la sélection des matériaux d'électrode idéaux. Afin de garantir la représentation parfaite des propriétés électrochimiques de l'électrode BDD, le choix du matériau et la préparation de l'électrode BDD sont particulièrement critiques et sont ainsi devenus un point chaud de la recherche ces dernières années.

 

 

 

2. Préparation de « l’électrode BDD »

Le dépôt chimique en phase vapeur (CVD) est l'une des méthodes courantes de synthèse du diamant. Une certaine quantité de source de bore est dopée dans la source de gaz, de sorte que les atomes de bore pénètrent dans le réseau de diamant pour remplacer certains atomes de carbone et devenir des centres accepteurs. En même temps, des porteurs de trous sont générés dans le réseau, permettant aux électrons de se déplacer librement dans le réseau, et le diamant sera transformé en un semi-conducteur de type p. L'électrode BDD peut être préparée en déposant du diamant dopé au bore sur un substrat de forme fixe. La méthode CVD est actuellement la méthode la plus mature pour préparer des électrodes BDD. Le tableau 3 montre la comparaison et l'application des méthodes de synthèse CVD pour les électrodes BDD courantes. Comme le montre le tableau 3, la méthode CVD à fil chaud est actuellement la méthode la plus mature et la plus largement utilisée pour préparer des électrodes BDD, et grâce à la disposition raisonnable du fil chaud, des produits de qualité industrielle de grande taille peuvent être facilement obtenus, ce qui a le potentiel d'une application industrielle.

 

 

3. Sélection de « l’électrode BDD »

La sélection d’une électrode BDD appropriée nécessite une prise en compte complète de facteurs tels que le domaine d’application, la taille de l’électrode, le matériau de l’électrode et le processus de préparation de l’électrode.

① Domaines d'application : les différents domaines d'application ont des exigences différentes pour les électrodes BDD. Par exemple, dans le traitement électrochimique de l'eau, les électrodes BDD doivent avoir des propriétés chimiques de surface stables, d'excellentes performances catalytiques électrochimiques, une forte résistance à la corrosion et une large fenêtre de potentiel.

②Taille de l'électrode : sélectionnez une électrode BDD de taille appropriée en fonction du scénario d'application. En règle générale, plus la taille de l'électrode est grande, plus sa capacité de traitement sera élevée.

③Matériau de l'électrode : lors de la sélection des matériaux d'électrode, des facteurs tels que la conductivité, la stabilité chimique et la résistance à la corrosion doivent être pris en compte, ainsi que le degré de correspondance entre le matériau de l'électrode et le scénario d'application.

④Processus de préparation des électrodes : Différents processus de préparation des électrodes affecteront les performances de l'électrode, il est donc nécessaire de sélectionner un processus de préparation approprié pour obtenir des électrodes BDD de haute qualité.

 

 

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principe de fonctionnement

L'oxydation électrochimique est un processus dans lequel une réaction électrochimique se produit en contrôlant des conditions telles que la tension ou le courant sous une
Champ électrique externe faible. Le résultat est une diminution de la teneur en polluants organiques dans l'eau, ou minéralisation directe. Du point de vue du processus de réaction, l'électrode à film BDD oxyde la matière organique en CO2 et certaines substances inorganiques simples, réduisant ainsi la demande chimique en oxygène (DCO) de la matière organique. Dans le même temps, l'électrode BDD peut former une couche de radicaux hydroxyles avec de fortes propriétés oxydantes à la surface de l'électrode, ce qui a un fort effet oxydant sur les eaux usées organiques difficiles à dégrader telles que les phénols, les hétérocycliques, les colorants, les pesticides et les tensioactifs. L'efficacité du courant est > 90 %, ce qui permet de minéraliser complètement la matière organique.

 

 

 

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réaction chimique

Les réactions de la méthode d'oxydation électrolytique comprennent principalement la réaction électrolytique et la réaction redox. Dans la réaction électrolytique, l'électrode BDD génère des groupes oxydants sur la surface de l'électrode en appliquant un certain potentiel, tels que des radicaux hydroxyles (OH-), des radicaux sulfate, des radicaux superoxydes, etc. Ces ions convertissent la matière organique en substances inoffensives telles que le dioxyde de carbone et l'eau par des réactions redox. Le processus de réaction spécifique comprend des étapes telles que l'adsorption de matière organique, le transfert d'électrons et la redox, et permet finalement la dégradation et l'élimination de la matière organique.

 

 

 

 

(Explication supplémentaire) :

1. Effet du temps de réaction sur la capacité d'oxydation de l'électrode BDD

Dans la méthode d'oxydation électrolytique à électrode BDD, la durée de la réaction affecte le processus de réaction d'oxydation et la génération de produits à la surface de l'électrode. Un temps de réaction plus long peut permettre aux réactifs à la surface de l'électrode d'être plus complètement oxydés, améliorant ainsi la capacité d'oxydation. Cependant, un temps de réaction trop long peut également entraîner l'apparition de réactions secondaires, consommer trop d'électricité et réduire l'efficacité.

Il est donc nécessaire de déterminer le temps de réaction le plus approprié en fonction du système de réaction spécifique et de la substance cible. En règle générale, des recherches expérimentales peuvent être utilisées pour évaluer l'effet de différents temps de réaction sur la capacité d'oxydation et déterminer la plage de temps de réaction optimale.

 

 

Figure 7 Électrode BDD dans une solution H2SO4 à 1 mol/L pour différents temps d'électrolyse

Effet de la dégradation du RB-19 et du changement de l'angle de mouillage de la surface

 

 

2. Si la réaction d'oxydation électrolytique de l'électrode BDD est effectuée pendant trop longtemps, des réactions secondaires peuvent se produire.

① Précipitation de l'oxygène : pendant le processus d'électrolyse, un temps de réaction excessivement long peut provoquer une précipitation d'oxygène sur la surface de l'électrode, réduisant ainsi l'efficacité de l'électrolyse et pouvant avoir un effet néfaste sur la surface de l'électrode.

② Décomposition du produit : Certains produits d'électrolyse peuvent se décomposer ou se transformer dans un temps de réaction excessivement long, entraînant une instabilité du produit ou une efficacité réduite.

③ Augmentation de la consommation d’énergie : un temps de réaction trop long entraînera un gaspillage d’énergie et augmentera le coût du processus d’électrolyse.

Les réactions secondaires spécifiques dépendent de facteurs tels que le système de réaction, la composition de l'électrolyte et les conditions de fonctionnement. Afin d'éviter ces réactions secondaires, l'efficacité et la stabilité de l'oxydation électrolytique peuvent être améliorées en optimisant les conditions de réaction, en contrôlant le temps de réaction et en sélectionnant des matériaux d'électrode appropriés.

 

 

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Composition du processus

La structure du processus de la méthode d'oxydation électrolytique par électrode BDD comprend principalement : l'alimentation électrique, la cellule électrolytique, l'électrode BDD, la cathode et le dispositif de traitement des gaz d'échappement.

L'alimentation électrique est l'élément clé de l'alimentation électrique, fournissant la tension et le courant requis pour les électrodes de l'électrolyseur. En fonction des différentes exigences de traitement et des scénarios d'application, l'alimentation électrique et les valeurs de tension et de courant appropriées peuvent être sélectionnées.

La cellule électrolytique est un récipient destiné à la réaction électrolytique, généralement constitué de matériaux résistants à la corrosion et de bons isolants. La cellule électrolytique est équipée d'une anode et d'une cathode. L'électrode BDD est utilisée comme anode et est connectée à la cathode via une alimentation électrique. Pendant le processus d'électrolyse, un champ électrique est généré entre l'anode et la cathode, favorisant la migration des ions et la réaction redox.

Le dispositif de traitement des gaz résiduaires est un dispositif permettant de traiter les gaz résiduaires générés pendant le processus d'électrolyse, qui comprend généralement l'absorption, l'adsorption, la combustion et d'autres méthodes. En fonction des différents composants des gaz résiduaires et des normes d'émission, sélectionnez la méthode de traitement des gaz résiduaires appropriée.

 

(Explication supplémentaire : Les exigences d'alimentation électrique du« électrolyseur » )

Une cellule électrolytique se compose généralement de plaques d'électrodes, d'électrolyte et d'entrées et de sorties de liquide.

La construction de la cellule électrolytique doit tenir compte de la résistance à la corrosion, de la conductivité, de la sécurité, des économies d'énergie et de la protection de l'environnement de l'équipement. Le matériau de la cellule électrolytique présente une bonne résistance à la corrosion et une conception compacte. En même temps, il utilise un système d'alimentation et de contrôle efficace et économe en énergie pour réduire la consommation d'énergie et les émissions, répondant ainsi aux exigences de protection de l'environnement.

La méthode d'oxydation électrolytique par électrode BDD a des exigences élevées en matière d'alimentation électrique, notamment : la plage de tension doit pouvoir répondre aux besoins du processus d'électrolyse ; la stabilité de l'alimentation électrique doit être bonne pour assurer la stabilité du processus d'électrolyse ; l'efficacité de l'alimentation électrique doit être élevée pour réduire la consommation d'énergie et les émissions ; la sécurité de l'alimentation électrique doit répondre aux normes en vigueur, etc. Garantie complète de l'effet du traitement et de la stabilité du fonctionnement de l'équipement.

 

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Type d'électrolyte

Les électrolytes acides utilisent généralement des solutions acides fortes telles que l'acide sulfurique et l'acide perchlorique, qui ont une bonne conductivité et une bonne oxydabilité, mais qui provoquent la corrosion des électrodes et de l'équipement.

Les électrolytes neutres peuvent être des solutions telles que le chlorure de sodium et le sulfate, qui ont un pH proche du neutre et peuvent réduire la corrosion des électrodes et des équipements, mais ont une conductivité relativement faible.

Les électrolytes alcalins peuvent être des solutions alcalines fortes telles que l’hydroxyde de potassium et l’hydroxyde de sodium, qui ont une bonne conductivité mais provoquent la corrosion des électrodes et de l’équipement.

Selon les exigences spécifiques de l'application, d'autres types d'électrolytes peuvent également être sélectionnés, tels que les électrolytes contenant du fluor, les électrolytes contenant du chlore, etc. En bref, la sélection des électrolytes doit prendre en compte de manière exhaustive des facteurs tels que les scénarios d'application spécifiques, les exigences de traitement et les coûts économiques.

 

 

 

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Étapes du processus

1. Préparez une solution mixte : Tout d’abord, préparez une solution mixte contenant le polluant cible.

2. Ajustez la valeur du pH : utilisez un acide ou un alcali pour ajuster la valeur du pH de la solution à la plage optimale afin d'optimiser le processus d'électrolyse et d'améliorer l'efficacité du traitement.

3. Électrolyse : placez l'électrode BDD dans la solution et effectuez l'électrolyse via une alimentation CC. Au cours du processus d'électrolyse, l'électrode BDD oxyde la matière organique en substances inoffensives par oxydation directe sur la surface de la plaque d'électrode ou produit des produits intermédiaires à forte capacité d'oxydation, tels que le superoxyde, le radical hydroxyle, l'hypochlorite, etc.

4. Traitement des gaz résiduaires : certains gaz résiduaires, tels que le chlore et le dioxyde de soufre, seront produits pendant le processus d'électrolyse et doivent être traités correctement pour éviter de nuire à l'environnement et aux opérateurs.

5. Nettoyage et entretien : Après l'électrolyse, il est nécessaire de nettoyer les sédiments et les impuretés sur la surface de l'électrode pour maintenir l'activité et la stabilité de l'électrode.

6. Enregistrer et traiter les données : Enregistrez les données pertinentes pendant le processus de traitement, telles que le courant, la tension, le temps de traitement, la valeur du pH, etc., et analysez-les et traitez-les selon les besoins.

 

(Explication supplémentaire : la méthode d'oxydation électrolytique par électrode BDD peut être adaptée au processus)

① Méthode de coagulation et de sédimentation : en ajoutant des coagulants, les matières en suspension et les substances colloïdales des eaux usées forment des flocons, qui sont ensuite séparés par sédimentation dans le bassin de sédimentation. Cette méthode permet d'éliminer efficacement les matières en suspension et les substances colloïdales des eaux usées et de réduire la difficulté du traitement ultérieur.

② Méthode d'oxydation avancée : la méthode d'oxydation électrolytique par électrode BDD peut être utilisée en combinaison avec d'autres technologies d'oxydation avancées, telles que l'oxydation à l'ozone, l'oxydation de Fenton, etc. En générant des radicaux hydroxyles (·OH) avec une forte capacité oxydante, la matière organique peut être convertie en substances inoffensives, améliorant ainsi l'effet du traitement.

③ Méthode d'adsorption au charbon actif : le charbon actif présente une surface spécifique élevée et une structure poreuse, ce qui lui permet d'adsorber les matières organiques et les substances nocives présentes dans les eaux usées. Lorsqu'il est utilisé en combinaison avec la méthode d'oxydation électrolytique par électrode BDD, l'effet d'élimination des matières organiques peut être encore amélioré.

④ Méthode de traitement biologique : Grâce au métabolisme des micro-organismes, la matière organique des eaux usées est transformée en substances inoffensives. Les méthodes de traitement biologique courantes comprennent la méthode des boues activées, la méthode du biofilm, etc. Combinée à la méthode d'oxydation électrolytique par électrode BDD, elle peut améliorer l'effet d'élimination de la matière organique et l'efficacité du traitement biologique.

⑤ Technologie de séparation membranaire : grâce à la technologie de filtration membranaire, les substances macromoléculaires, les ions et la matière organique des eaux usées sont séparés et éliminés. Les technologies de séparation membranaire couramment utilisées comprennent l'ultrafiltration, la nanofiltration, l'osmose inverse, etc. Combinée à la méthode d'oxydation électrolytique par électrode BDD, elle peut améliorer l'effet d'élimination de la matière organique et l'efficacité de la séparation membranaire.

Ces processus d’adaptation peuvent être sélectionnés et optimisés en fonction de scénarios d’application spécifiques et d’exigences de traitement pour améliorer les effets du traitement des eaux usées et réduire les coûts de traitement.

 

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Taux d'élimination de la DCO

Le taux d'élimination de la DCO est calculé en calculant la différence entre la concentration en DCO à l'entrée et la concentration en DCO à la sortie, en divisant la différence par la concentration en DCO à l'entrée, puis en multipliant par 100 %. La formule spécifique est la suivante : taux d'élimination de la DCO (%) = (DCO à l'entrée - DCO à la sortie) / DCO à l'entrée × 100 %. Plus ce rapport est élevé, meilleur est l'effet du traitement.

Le taux d'élimination de la DCO est affecté par de nombreux facteurs, notamment les caractéristiques des eaux usées, les conditions d'électrolyse et les matériaux des électrodes. D'une manière générale, la méthode d'oxydation électrolytique par électrode BDD peut atteindre un taux d'élimination de la DCO plus élevé pour certains types d'eaux usées. Des études ont montré que cette méthode peut atteindre un taux d'élimination de la DCO de plus de 95 % pour la plupart des eaux usées organiques.

 

Taux d'élimination de la DCO de l'électrode BDD (après 40 min de réaction) et EEO correspondant

 

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évaluation des effets

 

1. Taux d'élimination des polluants ciblés : calculez le taux d'élimination en mesurant la concentration des polluants ciblés avant et après le traitement. Il s'agit de la manière la plus directe d'évaluer l'effet et de refléter intuitivement l'effet du traitement.

2. Taux d'élimination de la DCO : la DCO est un indicateur de qualité de l'eau couramment utilisé. En mesurant la concentration de DCO avant et après le traitement, l'effet d'élimination de la méthode d'oxydation électrolytique par électrode BDD sur la matière organique peut être évalué.

3. Taux d'élimination des matières en suspension (MES) : Calculez le taux d'élimination en mesurant la concentration de MES avant et après le traitement. Plus le taux d'élimination des MES est élevé, meilleur est l'effet du traitement.

4. Taux d'élimination de la couleur : pour certaines eaux usées colorées, l'effet d'élimination de la couleur de la méthode d'oxydation électrolytique par électrode BDD peut être évalué en mesurant la concentration de couleur ou la chromaticité avant et après le traitement.

5. Taux d'élimination de la turbidité : Calculez le taux d'élimination en mesurant la concentration de turbidité avant et après le traitement. Plus le taux d'élimination de la turbidité est élevé, meilleur est l'effet du traitement.

6. B/C : Le rapport entre la demande biochimique en oxygène et la demande chimique en oxygène. En comparant le rapport B/C avant et après le traitement des eaux usées, on caractérise l'effet de l'oxydation électrochimique sur l'ouverture de cycle et la rupture de chaîne de la matière organique difficile à dégrader dans les eaux usées et l'effet de l'amélioration de la biodégradabilité des eaux usées.

7. Taux de réduction de l'écotoxicité : En mesurant l'indice d'écotoxicité des échantillons d'eau avant et après traitement, l'effet toxique de la méthode d'oxydation électrolytique par électrode BDD sur les organismes aquatiques peut être évalué.

La méthode d’évaluation spécifique doit être sélectionnée et ajustée en fonction de la situation d’application réelle et des exigences de traitement.

 

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Analyse des avantages et des inconvénients

1. Avantages :

① Taux de dégradation élevé : les électrodes BDD peuvent éliminer efficacement les substances nocives des eaux usées. Des études expérimentales ont montré que lorsque la densité de courant est de 20 mA/cm², la valeur du pH est de 7,0 et le temps de réaction est de 120 min, l'effet de traitement des électrodes BDD est le meilleur et les taux d'élimination de la DCO et du colorant peuvent atteindre plus de 90 % ;

②Large champ d'application : il convient au traitement des eaux usées provenant de l'impression et de la teinture, de la médecine, des pesticides, de la chimie fine, de la pétrochimie, de l'industrie chimique du charbon, etc., et peut éliminer efficacement les substances nocives telles que la matière organique difficile à dégrader et l'azote ammoniacal dans les eaux usées ;

③ Forte résistance à la corrosion : la stabilité chimique élevée et la résistance à la corrosion élevée des électrodes BDD peuvent assurer le fonctionnement stable à long terme des électrodes et ne seront pas affectées par les impuretés des eaux usées ;

④ Haute compatibilité environnementale : il peut être combiné avec d'autres technologies de traitement de l'eau telles que Fenton, la photocatalyse et le persulfate pour construire un système de couplage binaire ou ternaire pour dégrader les polluants organiques.

2. Inconvénients :

① Coût de préparation élevé : les électrodes BDD sont généralement préparées à l’aide de la technologie CVD et l’équipement est coûteux ;

②Consommation d'énergie élevée : la méthode d'oxydation électrolytique par électrode BDD nécessite une consommation d'énergie électrique.

À l'heure actuelle, Hunan Xinfeng Technology Co., Ltd. en Chine a obtenu des avantages évidents en termes de coûts grâce à une itération technologique continue ! À l'avenir, cette technologie sera plus compétitive.

 

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Application

En raison de leurs propriétés physiques et chimiques uniques, les électrodes BDD ont été largement utilisées dans de nombreux domaines, notamment : la synthèse électrochimique et la régénération des ressources, les détecteurs et capteurs, la surveillance de l'environnement, la biodétection et le traitement électrochimique de l'eau.

1. Traitement des eaux usées à haut risque : les électrodes BDD sont efficaces dans le traitement des eaux usées industrielles contenant de fortes concentrations de matières organiques difficiles à dégrader, en particulier les eaux usées potentiellement nocives pour l'environnement et la santé humaine, telles que les eaux usées générées par les produits pétrochimiques, l'impression et la teinture textiles, les usines pharmaceutiques, les tanneries, les papeteries, etc.

2. Biodétection : Dans le domaine de la biodétection, les électrodes BDD sont utilisées dans la bioanalyse et la préparation de biocapteurs, tels que la détection d'ADN, la détermination des protéines, etc.

3. Traitement électrochimique de l'eau : Dans le traitement de l'eau et des eaux usées, les électrodes BDD sont utilisées pour les réactions d'oxydation et de réduction électrochimiques afin d'aider à éliminer les polluants de l'eau.

Ces applications démontrent l'importance des électrodes BDD dans l'industrie moderne et la protection de l'environnement, notamment pour fournir des solutions de traitement de l'eau propres et durables. Avec les progrès technologiques, les domaines d'application des électrodes BDD devraient encore s'élargir.

 

 

(Explication supplémentaire) :

1. Prétraitement des eaux usées par la méthode d'oxydation électrolytique par électrode BDD

①Éliminer les matières en suspension et les particules : les matières en suspension et les particules dans les eaux usées peuvent entraver la réaction d'électrolyse et réduire le taux d'élimination de la DCO.

② Ajuster la valeur du pH : le BDD convient à une large plage de pH, mais la valeur du pH des eaux usées affectera la vitesse et l'effet de la réaction d'oxydation électrolytique. En ajustant correctement la plage de valeurs du pH des eaux usées par prétraitement, les conditions de réaction électrolytique peuvent être optimisées et le taux d'élimination de la DCO peut être amélioré.

③ Élimination de la matière organique : si les eaux usées contiennent une grande quantité de matière organique facilement dégradable, elle consommera également les radicaux libres produits par l'électrolyse et augmentera la consommation inutile d'énergie de l'électrolyse. Une partie de la matière organique peut être éliminée par des méthodes telles que le traitement biologique ou l'oxydation chimique pour améliorer l'efficacité de l'utilisation de la BDD.

④Éliminer les ions de métaux lourds : certains ions de métaux lourds peuvent empoisonner l'électrode BDD et réduire son activité catalytique. Ils peuvent également précipiter à la cathode, affectant ainsi l'efficacité de l'électrolyse.

Des méthodes de prétraitement appropriées doivent être sélectionnées en fonction des caractéristiques spécifiques des eaux usées et des exigences de traitement. Le prétraitement peut aider à améliorer l'électrolysabilité des eaux usées, à augmenter le taux d'élimination de la DCO et à assurer le fonctionnement efficace de la méthode d'oxydation électrolytique par électrode BDD.

 

2. Exemple : Traitement des eaux usées « à haute teneur en sel » (méthode d'oxydation électrolytique par électrode BDD)

La méthode d'oxydation électrolytique par électrode BDD a un effet significatif sur le traitement des eaux usées à forte teneur en sel. Les électrodes BDD ont une excellente résistance à la corrosion, ce qui peut empêcher efficacement la forte concentration de sel dans les eaux usées à forte teneur en sel de corroder les électrodes, garantissant ainsi la stabilité et la longue durée de vie des électrodes.

Lors du traitement des eaux usées à forte teneur en sel, la méthode d'oxydation électrolytique par électrode BDD peut oxyder la matière organique des eaux usées en substances inoffensives par oxydation électrochimique, dégrader efficacement la matière organique et améliorer la pureté du sel. En même temps, il peut également convertir une partie des ions chlorure des eaux usées en chlore gazeux, etc., réduisant ainsi la teneur en sel des eaux usées.

Elle offre une commodité pour le traitement et l'évacuation ultérieurs. En résumé, la méthode d'oxydation électrolytique par électrode BDD présente un large éventail de scénarios d'application pour le traitement des eaux usées organiques à forte teneur en sel. Dans les applications pratiques, il est nécessaire d'ajuster les paramètres du processus en fonction de la composition spécifique et des exigences de traitement des eaux usées pour obtenir le meilleur effet de traitement.

 

Figure Effet de dégradation des eaux usées à forte salinité (sulfate de sodium) et des eaux usées internes à forte salinité (chlorure de sodium)

 

 

3. Facteurs clés pour garantir le meilleur effet de traitement de la méthode d'oxydation électrolytique par électrode BDD

① Matériaux d'électrode à haut rendement : Le choix de matériaux d'électrode à haut rendement et stables est la condition préalable pour garantir l'effet du traitement. Les propriétés électrochimiques, la résistance à la corrosion, la conductivité, etc. des matériaux d'électrode affecteront la vitesse de réaction et l'efficacité pendant le processus d'électrolyse.

② Électrolyte approprié : en fonction des différents objets de traitement, choisissez la formule et la concentration d'électrolyte appropriées. La composition et la concentration de l'électrolyte ont une influence importante sur la vitesse de réaction de l'électrode, la génération d'oxydants et l'effet du traitement.

③ Conditions d'électrolyse raisonnables : Contrôlez la densité de courant, le potentiel, la température, la pression et d'autres paramètres pendant le processus d'électrolyse pour que les conditions d'électrolyse atteignent l'état optimal et améliorent l'effet du traitement.

④ Oxydants appropriés : Pendant le processus d'électrolyse, en ajoutant des quantités appropriées d'oxydants, tels que le chlore, l'oxygène, etc., la capacité d'oxydation peut être améliorée et l'efficacité d'élimination des substances nocives peut être améliorée.

⑤ Conception de processus raisonnable : Selon les caractéristiques et les exigences de l'objet de traitement, une conception de processus raisonnable est réalisée, y compris la structure de la cellule électrolytique, la disposition des électrodes, les méthodes d'entrée et de sortie d'eau, etc., pour améliorer l'effet de traitement et réduire la consommation d'énergie.

⑥Contrôle automatique : Adoptez un système de contrôle automatique pour réaliser une surveillance en temps réel et un réglage automatique du processus d'électrolyse, garantissant un fonctionnement stable du processus d'électrolyse et la fiabilité de l'effet du traitement.

⑦ Formation des opérateurs : Renforcer la formation et la gestion des opérateurs, améliorer leurs compétences professionnelles et leur qualité, assurer la standardisation et la précision des opérations et éviter la baisse des effets du traitement due aux facteurs humains.

 

 

 

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Perspectives d'application

1. Traitement des eaux usées industrielles : la méthode d'oxydation électrolytique par électrode BDD peut traiter efficacement diverses eaux usées industrielles, telles que les eaux usées d'impression et de teinture, les eaux usées de fabrication de papier, les eaux usées de cokéfaction, etc., améliorer la qualité de l'eau et réduire les concentrations de polluants pour répondre aux normes d'émission. Il convertit non seulement la matière organique difficile à dégrader en substances facilement dégradables grâce à une forte oxydation, mais élimine également les ions de métaux lourds tels que le chrome, le plomb et le mercure, et peut également traiter les eaux usées à forte teneur en sel et réduire la concentration en sel.

2. Application dans le domaine de l'énergie : L'activité électrocatalytique élevée de l'électrode BDD lui confère des perspectives d'application dans des domaines énergétiques tels que l'électrolyse de l'eau pour produire de l'hydrogène et des catalyseurs de batterie redox. Elle devrait résoudre les problèmes clés de la conversion et du stockage des énergies renouvelables et favoriser le développement des énergies propres.

3. Synthèse organique : la méthode d'oxydation électrolytique par électrode BDD peut être utilisée pour les réactions de synthèse organique, telles que l'oxydation, la réduction, la nitration et l'estérification. Cette technologie présente les avantages d'une sélectivité élevée, de conditions de réaction douces et d'une grande pureté du produit, ce qui peut améliorer l'efficacité et la qualité de la synthèse organique.

4. Assainissement de l'environnement : l'oxydation électrolytique par électrode BDD peut être utilisée pour l'assainissement des sols et des eaux souterraines, comme l'élimination des polluants, l'assainissement des sols et des eaux souterraines contaminés, etc. Cette technologie présente les avantages d'être respectueuse de l'environnement, d'avoir de bons effets de traitement et une large gamme d'applications.
5. Science des matériaux : les électrodes BDD elles-mêmes ont d’excellentes propriétés physiques et chimiques et peuvent être utilisées comme base pour de nouveaux matériaux, tels que des catalyseurs, des capteurs et des matériaux biomédicaux.

En bref, la méthode d'oxydation électrolytique par électrode BDD présente de vastes perspectives d'application et un potentiel de développement. Avec l'avancement continu de la technologie et l'expansion des domaines d'application, cette technologie jouera un rôle important dans davantage de domaines.