Aplicaciones básicas de ánodos de titanio y electrodos de titanio en el tratamiento de desinfección de recursos hídricos

En la actualidad, el método de desinfección por oxidación que consiste en añadir cloro o cloruros al agua se utiliza comúnmente para la esterilización del tratamiento del agua. Sin embargo, se ha encontrado que la desinfección por cloración puede llevar a la generación de sustancias "tres - causantes" (carcinogénicas, teratogénicas, mutagénicas) en el agua potable. En los últimos años, métodos de tratamiento como ultravioleta, ozono, ultrasonido, magnetización y electricidad estática no se han aplicado ampliamente debido a equipos complejos, bajo flujo de tratamiento de agua o altos costos de tratamiento. Como una tecnología de esterilización del tratamiento del agua con buen efecto de esterilización, gran usabilidad y sin contaminación secundaria, el método de electrólisis es popular.

La esterilización electrolítica se puede dividir en dos tipos: esterilización indirecta y esterilización directa:

I. Esterilización indirecta: Utilizar sustancias como ClO-, HClO3, H2O2, O2- y ·OH- generadas por electrólisis para matar microorganismos. La mayoría de los procesadores de desinfección comerciales existentes producen desinfectantes como el dióxido de cloro y el hipoclorito de sodio después de añadir electrolitos como el cloruro de sodio.

II. Esterilización directa: La esterilización directa utiliza los electrodos electrolíticos para actuar directamente sobre los microorganismos, causando su muerte.

El mecanismo de esterilización y desinfección electrolítica:

(1) Al electrólisis del agua que contiene cloro, se producen ClO- y una pequeña cantidad de cloratos de mayor valencia. Las reacciones en los electrodos son las siguientes. Ánodo: 2Cl - 2e → Cl2, Cl2 + H2O → HClO + H+ + Cl-. Los iones OH- se difunden a la capa líquida alrededor del ánodo y reaccionan con el ácido hipocloroso para formar ClO-, y reaccionan además para formar ácido clórico: 12ClO- + 6H2O - 12e → 4HClO3 + 8HCl + 3O2. Tanto el HClO como el HClO3 producidos son fuertes oxidantes y tienen un fuerte efecto letal sobre los microorganismos.

(2) Al electrólisis del agua sin iones de cloruro, incluso si no hay Cl- en el agua cruda, todavía hay un buen efecto de esterilización, lo que indica que se producen otras sustancias oxidantes además de HOCl durante la electrólisis. A través del análisis, ocurren las siguientes reacciones en el lado del ánodo: ① H2O → H+ + OH-; ② 2OH- - 2e → [O] + H2O → H2O2; ③ 4OH- - 4e → 2H2O + O2; ④ [O] + O2 → O3. Por lo tanto, se producen desinfectantes oxidantes fuertes como H2O2, O3 y [O], lo que hace que el agua tratada tenga un fuerte efecto de esterilización después de la electrólisis.

(3) La electrólisis actúa directamente sobre el cuerpo celular bacteriano, destruyendo un cierto orgánulo de las bacterias, causando la muerte de las bacterias.

La visión moderna de la acción bactericida del cloro es que actúa principalmente a través de HClO. Cuando las moléculas de HClO llegan al interior de las bacterias, pueden oxidar y destruir el sistema enzimático de las bacterias, causando la muerte de las bacterias. Los productos finales de oxidación son CO2 y H2O. Por lo tanto, incluso cuando se utiliza cloro de manera continua, las bacterias no desarrollarán resistencia a los medicamentos.