Podstawowe zastosowania anod tytanowych i elektrod tytanowych w procesie dezynfekcji zasobów wodnych

W chwili obecnej powszechnie stosowaną metodą dezynfekcji utleniającej jest dodawanie chloru lub chlorków do wody w celu sterylizacji wody. Jednak odkryto, że dezynfekcja chlorowa może prowadzić do powstawania substancji "trzech - powodujących" (rakotwórczych, teratogennych, mutagennych) w wodzie pitnej. W ostatnich latach metody leczenia, takie jak ultrafiolet, ozon, ultradźwięki, magnetyzacja i elektryczność statyczna, nie były szeroko stosowane z powodu skomplikowanego sprzętu, małego przepływu wody do uzdatniania lub wysokich kosztów leczenia. Jako technologia sterylizacji wody o dobrym efekcie sterylizacji, dużej użyteczności i braku zanieczyszczenia wtórnego, metoda elektrolizy zyskuje na popularności.

Elektrolityczna sterylizacja może być podzielona na dwa rodzaje: sterylizacja pośrednia i sterylizacja bezpośrednia:

I. Indirectna sterylizacja: Użyj substancji takich jak ClO-, HClO3, H2O2, O2- i ·OH- generowanych przez elektrolizę do zabijania mikroorganizmów. Większość istniejących komercyjnych procesorów dezynfekcyjnych produkuje środki dezynfekujące, takie jak dwutlenek chloru i podchloryn sodu, po dodaniu elektrolitów, takich jak chlorek sodu.

II. Sterylizacja bezpośrednia: Sterylizacja bezpośrednia wykorzystuje elektrody elektrolityczne do bezpośredniego działania na mikroorganizmy, powodując ich śmierć.

Mechanizm elektrolitycznej sterylizacji i dezynfekcji:

(1) Kiedy elektrolizuje się wodę zawierającą chlor, powstają ClO- i niewielka ilość wyższych chloranów. Reakcje na elektrodach są następujące. Anoda: 2Cl - 2e → Cl2, Cl2 + H2O → HClO + H+ + Cl-. Jony OH- dyfundują do warstwy cieczy wokół anody i reagują z kwasem podchlorowym, tworząc ClO-, a następnie reagują, tworząc kwas chlorowy: 12ClO- + 6H2O - 12e → 4HClO3 + 8HCl + 3O2. Zarówno HClO, jak i HClO3 są silnymi utleniaczami i mają silny efekt zabijający na mikroorganizmy.

(2) 当在没有氯离子的情况下电解水时，即使原水中没有 Cl-，仍然有良好的灭菌效果，这表明在电解过程中产生了除 HOCl 之外的其他氧化物质。通过分析，阳极侧发生以下反应：① H2O → H+ + OH-; ② 2OH- - 2e → [O] + H2O → H2O2; ③ 4OH- - 4e → 2H2O + O2; ④ [O] + O2 → O3。因此，产生了强氧化性消毒剂，如 H2O2、O3 和 [O]，使处理后的水在电解后具有强烈的灭菌效果。

(3) Elektrolysis działa bezpośrednio na komórkę bakteryjną, niszcząc pewną organellę bakterii, co prowadzi do ich śmierci.

Nowoczesne spojrzenie na działanie bakteriobójcze chloru polega na tym, że działa głównie poprzez HClO. Gdy cząsteczki HClO docierają do wnętrza bakterii, mogą utleniać i niszczyć system enzymatyczny bakterii, powodując ich śmierć. Ostatecznymi produktami utleniania są CO2 i H2O. Dlatego nawet gdy chlor jest stosowany ciągle, bakterie nie rozwijają oporności na leki.