कार्बनिक अपशिष्ट जल के इलाज में रूथेनियम-कोटेड टाइटेनियम एनोड्स के व्यावहारिक अनुप्रयोग क्या हैं?

हाल के वर्षों में, आर्थिक विकास ने चिकित्सा, कीटनाशकों, रासायनिक उत्पादन और अन्य क्षेत्रों के जोरदार विकास को बढ़ावा दिया है। इसी समय, आउटपुट और प्रकार के कार्बनिक यौगिकों ने विस्फोटक वृद्धि दिखाई है। कार्बनिक पदार्थों की विशेषताओं को कम करना मुश्किल है, बायोकैम्यूलेट करने में आसान, और अत्यधिक बायोटॉक्सिक, जल निकायों में निर्वहन करने से पर्यावरण को प्रदूषित किया जाएगा और मानव स्वास्थ्य को खतरा होगा। इलेक्ट्रोकैटलिटिक ऑक्सीकरण विधि में औद्योगिक अपशिष्ट जल में कार्बनिक प्रदूषकों को अपमानित करने में उच्च दक्षता और कोई माध्यमिक प्रदूषण के फायदे हैं, जिसने कार्बनिक प्रदूषक अपशिष्ट जल के इलाज के लिए इलेक्ट्रोकैटलिटिक ऑक्सीकरण प्रौद्योगिकी का उपयोग करने के अनुसंधान के लिए खुद को समर्पित करने के लिए अधिक विद्वानों को प्रेरित किया है।

डीएसए (डिमेंस-नायस्टेबेलबोड) एक टाइटेनियम सब्सट्रेट की सतह पर इलेक्ट्रोकैटलिटिक गतिविधि के साथ कुछ धातु ऑक्साइड को कोटिंग द्वारा बनाया गया एक कोटिंग एनोड है। इसमें स्थिर एनोड आकार, अच्छी इलेक्ट्रोकैटलिटिक गतिविधि, कम काम करने वाले वोल्टेज और लंबे जीवन के फायदे हैं। इसका व्यापक रूप से कार्बनिक प्रदूषक अपशिष्ट जल के इलाज में उपयोग किया गया है)। RUO2 में उत्कृष्ट ऑक्सीजन विकास गतिविधि और इलेक्ट्रोकैटलिटिक गतिविधि है, और अक्सर डीएसए कोटिंग के मुख्य उत्प्रेरक घटक के रूप में चुना जाता है। हालांकि, टीआई-आरयू बाइनरी कोटिंग एनोड में अभी भी आवेदन में समस्याएं हैं, जैसे कि कीमती धातुओं की उच्च कीमत, जिसके परिणामस्वरूप अत्यधिक उच्च इलेक्ट्रोड तैयारी लागत होती है; RUO2 में स्वयं खराब स्थिरता है, और सब्सट्रेट टाइटेनियम आसानी से ऑक्सीकरण किया जाता है, जो कोटिंग के आसंजन को कमजोर करता है और इसे गिरने का कारण बनता है, जिसके परिणामस्वरूप इलेक्ट्रोड निष्क्रियता होती है)। ये दोष टीआई-आरयू बाइनरी कोटेड टाइटेनियम एनोड को कार्बनिक प्रदूषक अपशिष्ट जल उपचार की जरूरतों को पूरा करने में असमर्थ बनाते हैं। डोपिंग आईआर, एमएन, एसएन, टीए, पीबी, जेडआर और रूथेनियम कोटिंग में अन्य अक्रिय घटकों को एक बहु-घटक समग्र ऑक्साइड कोटिंग तैयार करने के लिए सक्रिय ऑक्साइड की स्थिरता में सुधार कर सकते हैं, कीमती धातुओं की मात्रा को कम कर सकते हैं, इलेक्ट्रोड की तैयारी की लागत को बचाते हैं, और इलेक्ट्रोड उत्प्रेरक दक्षता में सुधार कर सकते हैं, जो कि ऑर्गेनिक वरॉटर का इलाज करते हैं। यह पेपर हाल के वर्षों में कार्बनिक प्रदूषक अपशिष्ट जल उपचार के क्षेत्र में बहु-घटक रूथेनियम लेपित टाइटेनियम एनोड के अनुसंधान और अनुप्रयोग प्रगति की समीक्षा करता है।

1.रूथेनियम आधारित टाइटेनियम एनोड

रूथेनियम-आधारित टाइटेनियम एनोड एक टाइटेनियम सब्सट्रेट की सतह पर रूथेनियम ऑक्साइड की एक सक्रिय परत को कोटिंग द्वारा बनाया गया है। इसकी तैयारी के तरीकों में शामिल हैं: थर्मल अपघटन, इलेक्ट्रोडोपोजिशन, मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग, सोल-जेल, आदि। RUO2 में क्लोरीन और ऑक्सीजन के विकास के लिए कम ओवरपोटेंशियल है, जो उत्प्रेरक क्लोरीन और ऑक्सीजन विकास प्रतिक्रियाओं की घटना के लिए अनुकूल है। हालांकि, टीआई-आरयू बाइनरी ऑक्साइड कोटिंग एनोड में उच्च तैयारी लागत, लघु जीवन, और असंतोषजनक उत्प्रेरक गतिविधि के नुकसान होते हैं, जब मुश्किल-से-डिग्रेड पदार्थों के उत्प्रेरक क्षरण के लिए उपयोग किया जाता है। इसलिए, इलेक्ट्रोड प्रदर्शन में सुधार करने के लिए कोटिंग के लिए एक तिहाई या यहां तक कि एक चौथे घटक को जोड़ना और कार्बनिक प्रदूषक अपशिष्ट जल के इलाज के लिए उपयुक्त बनाना आवश्यक है।
1.1 टर्नरी रूथेनियम-आधारित टाइटेनियम एनोड

वर्तमान में अध्ययन के तहत टर्नरी रूथेनियम-आधारित टाइटेनियम एनोड्स में आरयू-आईआर, आरयू-एमएन, आरयू-एसएन, आरयू-टीए, आरयू-पीबी, आरयू-जेडआर, आदि शामिल हैं।

1.1.1 आरयू-आईआर एट अल। तैयार टीआई-आधारित बाइनरी (टीआई-आरयू) और टर्नरी (टीआई-आईआर-आरयू) ऑक्साइड कोटिंग इलेक्ट्रोड सोल-जेल विधि द्वारा, और उनके कोटिंग आकृति विज्ञान और सेवा जीवन की तुलना में। यह पाया गया कि टर्नरी कोटिंग की दरार आकृति विज्ञान अधिक समान और अधिक सक्रिय परिस्थितियों में अधिक समान और अधिक सक्रिय था, लेकिन उच्च संभावित परिस्थितियों में, टर्नरी कोटिंग की लोड हस्तांतरण क्षमता कम हो जाएगी। IRO2 को जोड़ना ऑक्सीजन विकास प्रतिक्रिया के लिए अनुकूल है, और इलेक्ट्रोड के सेवा जीवन को बढ़ाने के लिए अनुकूल है, और ruo2 की सक्रिय साइट की अपघटन प्रतिक्रिया को रोक सकता है। टीआई-आधारित टर्नरी (टीआई-आईआर-आरयू) ऑक्साइड कोटिंग इलेक्ट्रोड तैयार किए गए थे, और यह पाया गया कि एक निश्चित सीमा के भीतर कोटिंग्स की संख्या में वृद्धि इलेक्ट्रोड की सतह पर क्लोरीन विकास प्रतिक्रिया की घटना के लिए अनुकूल है, लेकिन बहुत से कोटिंग्स क्लोरीन के उत्पादन को बाधित करेंगे। जब कोटिंग्स की संख्या 6 बार पहुंच जाती है, तो क्लोरीन विकास प्रभाव सबसे अच्छा होता है।

1.1.2 आरयू-एमएन मैंगनीज की परिवर्तनीय वैलेंस प्रॉपर्टी अपने ऑक्साइड को उत्कृष्ट रासायनिक और इलेक्ट्रोकेमिकल गतिविधि बनाता है। रूथेनियम कोटिंग में एमएन को जोड़ना रूथेनियम टाइटेनियम एनोड की इलेक्ट्रोकैटलिटिक गतिविधि में सुधार करने के लिए अनुकूल है। हमने Ti/ruo 2- MNO2 इलेक्ट्रोड तैयार करने के लिए थर्मल अपघटन का उपयोग किया। परिणामों से पता चला कि MN ruo2 इलेक्ट्रोड के लिए एक उपयुक्त योजक है। एक रूटाइल ठोस समाधान को इलेक्ट्रोड सतह पर मापा गया था, जो ऑक्सीजन और क्लोरीन विकास प्रतिक्रियाओं की घटना के लिए अनुकूल है। जब आरयू और एमएन की दाढ़ सामग्री क्रमशः 70% और 90% होती है, तो इलेक्ट्रोड स्थिरता और इलेक्ट्रोकैटलिटिक गतिविधि इष्टतम होती है।

1.1.3 RU-SN को रूथेनियम कोटिंग में टिन (SN) जोड़ना इलेक्ट्रोड की चालकता में सुधार करने के लिए फायदेमंद है। हमने अलग-अलग कैल्सीनेशन तापमान के तहत TI- आधारित टर्नरी (RU-SN-TI) ऑक्साइड कोटिंग इलेक्ट्रोड तैयार करने के लिए थर्मल अपघटन का उपयोग किया, और पाया कि: 400 डिग्री पर, इलेक्ट्रोड जीवन अधिकतम तक पहुंचता है जब RU सामग्री 55%-60%होती है। 500 डिग्री पर, इलेक्ट्रोड जीवन अधिकतम तक पहुंच जाता है जब आरयू सामग्री 30%-55%होती है। Rusn-Ti इलेक्ट्रोड का सेवा जीवन Ru-Ti इलेक्ट्रोड की तुलना में काफी अधिक है। हमने Ti/ruo 2- Sno2 इलेक्ट्रोड पर विलायक (HCl से isopropanol) को बदलने के प्रभाव का अध्ययन किया और निष्कर्ष निकाला कि एक विलायक के रूप में आइसोप्रोपेनॉल का उपयोग करना विलायक वाष्पीकरण के लिए अनुकूल है, जो कोटिंग्स की संख्या को कम कर सकता है, टिन के नुकसान को कम कर सकता है, कोटिंग की स्थिरता में सुधार कर सकता है। हमने Ti/ruo 2- SNO2 इलेक्ट्रोड की ऑक्सीजन विकास प्रतिक्रिया पर कोटिंग रचना के प्रभाव का अध्ययन किया और निष्कर्ष निकाला कि कोटिंग रचना का ऑक्सीजन पीढ़ी के तंत्र पर कोई प्रभाव नहीं है। जैसे -जैसे SNO2 सामग्री बढ़ती है, इलेक्ट्रोड सतह की इलेक्ट्रोकैटलिटिक गतिविधि बढ़ जाती है। ऑक्सीजन की एक बड़ी मात्रा के बाद, सतह का चार्ज तेजी से गिरता है और इलेक्ट्रोड सतह आकारिकी ढह जाती है। यह माना जाता है कि एसएन इलेक्ट्रोड को सक्रिय करता है, जिसके परिणामस्वरूप रुओ 2+ TiO2 इलेक्ट्रोड की स्थिरता में कमी आती है।

1.1.4 आरयू-ता को कोटिंग में टीए जोड़ना ruo2 के फैलाव को और अधिक समान बनाता है, जिससे इलेक्ट्रोड गतिविधि में सुधार होता है। हमने Ti/ruo 2- TA2O5 इलेक्ट्रोड अलग -अलग आरयू और टीए सामग्री के साथ तैयार किया। परिणामों से पता चला कि RUO2 कोटिंग में TA2O5 की शुरूआत उच्च संभावित परिस्थितियों में RUO2 के जंग/ऑक्सीकरण को रोक सकती है। अधिक कड़े परिचालन स्थितियों के तहत, इलेक्ट्रोड प्रदर्शन कोटिंग आकृति विज्ञान और संरचना से निकटता से संबंधित है। टीआई मैट्रिक्स सतह का पारित होना इलेक्ट्रोड निष्क्रियता का मुख्य कारण है। जैसे -जैसे कैल्सीनेशन तापमान कम होता जाता है, इलेक्ट्रोड स्थिरता कम हो जाती है। OER तंत्र कोटिंग में लोडिंग से संबंधित है। यह आमतौर पर माना जाता है कि ऑक्साइड लोडिंग कोटिंग्स की संख्या के साथ सकारात्मक रूप से सहसंबद्ध है, इसलिए कोटिंग्स की संख्या में वृद्धि से इलेक्ट्रोड जीवन का विस्तार हो सकता है।

हमने Ti/ruo 2- TA2O5 इलेक्ट्रोड अलग -अलग कैल्सीनेशन तापमान के तहत तैयार किया और पाया कि जब कैल्सीनेशन तापमान कम होता है, तो कोटिंग में ruo2 का क्रिस्टलीयता कम होती है। जैसे -जैसे कैल्सीनेशन तापमान कम होता जाता है, ruo2 क्रिस्टल संरचना क्रिस्टलीय से अनाकार में बदल जाती है। Ruo2 260 डिग्री पर अनाकार करता है। RUO2 का अनाकारीकरण ऑक्सीजन विकास प्रतिक्रिया के सक्रिय सतह क्षेत्र को बढ़ा सकता है, ऑक्सीजन विकास क्षमता को कम कर सकता है, और इलेक्ट्रोड इलेक्ट्रोकैटलिटिक गतिविधि में सुधार कर सकता है।

1.1.5 ru-pb isotope ti/ru 0। 3pb 0। स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (SEM) डेटा से पता चला कि लीड ऑक्साइड सामग्री धीरे-धीरे बढ़ी, कोटिंग की सतह पर कीचड़ दरारें धीरे-धीरे गायब हो गईं, और पीबी को द्वीप-जैसे प्रोट्रूशियंस बनाने के लिए अलग कर दिया गया। पीबी जोड़ना कोटिंग स्थिरता में सुधार, सेवा जीवन का विस्तार करने और ओईआर उत्प्रेरक गतिविधि में सुधार करने के लिए फायदेमंद है। OER उत्प्रेरक गतिविधि के सुधार को तीन कारकों के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है: OH OH बॉन्ड लंबाई में परिवर्तन; ② उच्च पीबी सामग्री वाले इलेक्ट्रोड में ऑक्साइड कणों के बीच अधिक कॉम्पैक्ट कोटिंग संरचनाएं और छोटे रिक्ति हैं, जो इलेक्ट्रॉन ट्रांसमिशन के लिए फायदेमंद है; ③ रूपात्मक प्रभावों की भूमिका।

1.1.6 RU-CZ Zirconium Dioxide (ZRO2) ने बहुत ध्यान आकर्षित किया है क्योंकि इसमें अम्लता और क्षारीयता दोनों के साथ-साथ ऑक्सीकरण और कमी गुण भी हैं। वह जियानफू एट अल। तैयार ti/ruo 2- Zro2 इलेक्ट्रोड 450 डिग्री पर थर्मल अपघटन द्वारा। परिणामों से पता चला कि कोटिंग की सतह चिकनी थी, जिसमें कई समान रूप से वितरित दरारें थीं, और कोई भी ruo2 कणों को अवक्षेपित करने के लिए नहीं देखा गया था। ZR जोड़ना गैस वर्षा के लिए इलेक्ट्रोड की चयनात्मकता में सुधार करने के लिए फायदेमंद है, और इलेक्ट्रोड के जीवन और उत्प्रेरक गतिविधि पर सकारात्मक प्रभाव पड़ता है। जब ZR सामग्री 60%होती है, तो इलेक्ट्रोड प्रदर्शन इष्टतम होता है।

1.2 क्वाटरनरी रूथेनियम टाइटेनियम एनोड

सेरियम (CE) अपेक्षाकृत सक्रिय रासायनिक गुणों के साथ एक दुर्लभ पृथ्वी तत्व है। इसका उपयोग ऑक्साइड अनाज को अधिक समान रूप से फैलाने के लिए एक छिद्र सर्जक के रूप में किया जा सकता है, जिससे सक्रिय सतह क्षेत्र में वृद्धि और ऑक्सीजन विकास गतिविधि में सुधार हो सकता है। इसी समय, यह इलेक्ट्रोड चालकता और ऑक्सीजन विकास क्षमता में सुधार कर सकता है। गौडर्ज़ी एट अल। CE- संशोधित ti/ruo2 (0। 5) -CO3O4 (0। 5) को 4 0 0 डिग्री के कैल्सीनेशन तापमान पर इलेक्ट्रोड तैयार करने के लिए थर्मल अपघटन विधि का उपयोग किया। परिणाम बताते हैं कि दुर्लभ पृथ्वी CE के अलावा, सक्रिय सतह क्षेत्र, खुरदरापन और अंदर और बाहर कोटिंग के इलेक्ट्रोड वोल्टमेट्रिक चार्ज में काफी वृद्धि हुई है, और ऑक्सीजन विकास प्रतिक्रिया की स्पष्ट सक्रियण ऊर्जा काफी कम हो जाती है। रुआन किन एट अल। तैयार ti/ruo2 ({{2 {0}}}। परिणाम बताते हैं कि सीईओ 2 की उचित मात्रा के साथ डोपिंग अनाज के आकार को कम करने और सक्रिय सतह क्षेत्र को बढ़ाने के लिए फायदेमंद है। CEO2 सामग्री को इलेक्ट्रोकैटलिटिक गतिविधि के साथ दृढ़ता से सहसंबद्ध किया जाता है। जब CEO2 सामग्री 40%तक पहुंच जाती है, तो उत्प्रेरक गतिविधि और वोल्टमेट्रिक चार्ज इष्टतम होते हैं।
 

हमने Ti/ruo 2- CO3O4 एनोड पर दुर्लभ पृथ्वी nd डोपिंग के प्रभाव का अध्ययन किया और निष्कर्ष निकाला कि एनडी के अलावा दो पहलुओं में इलेक्ट्रोड प्रदर्शन में सुधार कर सकता है। एक ओर, यह कोटिंग के सतह के अनाज को परिष्कृत कर सकता है, क्रिस्टल फॉर्म फुलर बना सकता है, और RUO2 को समृद्ध कर सकता है, जिससे उत्प्रेरक गतिविधि बढ़ जाती है; दूसरी ओर, यह सब्सट्रेट और कोटिंग के बीच संबंध बल को बढ़ा सकता है, इलेक्ट्रोड पास होने और निष्क्रियता को रोक सकता है, और इलेक्ट्रोड जीवन का विस्तार कर सकता है। हमने Ti/ruo 2- CEO 2- NB2O5 इलेक्ट्रोड तैयार किया, और इसकी सतह इलेक्ट्रोकैटलिटिक गतिविधि और ऑक्सीजन विकास और क्लोरीन विकास के तंत्र का अध्ययन किया। यह पाया गया कि आरयू और सीवी ऑक्साइड के सहक्रियात्मक प्रभाव के कारण, ऑक्सीजन विकास प्रतिक्रिया की आंतरिक इलेक्ट्रोकैटलिटिक गतिविधि पूरी तरह से इलेक्ट्रॉनिक कारकों द्वारा निर्धारित की जाती है। जब CEO2 सामग्री अधिक होती है, तो वैश्विक इलेक्ट्रोकैटलिटिक गतिविधि उच्चतम होती है, जो इलेक्ट्रॉनिक और ज्यामितीय दोनों कारकों के कारण होती है, जबकि वास्तविक इलेक्ट्रोकैटलिटिक गतिविधि इलेक्ट्रॉनिक कारकों द्वारा निर्धारित की जाती है। क्लोरीन विकास प्रतिक्रिया का ऑक्साइड कोटिंग की संरचना से कोई लेना -देना नहीं है। जब कोई NB2O5 नहीं जोड़ा जाता है, तो क्लोरीन विकास प्रतिक्रिया की इलेक्ट्रोकैटलिटिक गतिविधि सबसे अच्छे तक पहुंच जाती है। CEO2 जोड़ने से पोरसिटी बहुत बढ़ जाएगी। इसलिए, जब CEO2 सामग्री अधिक होती है, तो कोटिंग कम स्थिर होती है। NB2O5 कोटिंग को अधिक कॉम्पैक्ट बना सकता है, इसलिए NB2O5 को जोड़ना स्थिरता में सुधार करने के लिए फायदेमंद है।

बाओजी जेएम-टिटेनियम-प्रोफेशनल एनोड डिजाइन और निर्माता

इन वर्षों में, हम एनोड अनुसंधान और विकास, उत्पादन और विनिर्माण में विशेष रहे हैं, और हमारे उत्पादों को दुनिया भर के कई देशों में निर्यात किया जाता है। एनोड की विभिन्न श्रृंखलाओं को विभिन्न उपयोगकर्ताओं के वास्तविक पर्यावरणीय मापदंडों के अनुसार डिज़ाइन और उत्पादित किया जा सकता है। आपका स्वागत और बातचीत करने के लिए आपका स्वागत है।

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