Aplicações básicas de ânodos de titânio e eletrodos de titânio no tratamento de desinfecção de recursos hídricos

Atualmente, o método de desinfecção por oxidação que adiciona cloro ou cloretos à água é comumente utilizado para a esterilização do tratamento de água. No entanto, foi constatado que a desinfecção por cloração pode levar à geração de substâncias "três - causadoras" (carcinogênicas, teratogênicas, mutagênicas) na água potável. Nos últimos anos, métodos de tratamento como ultravioleta, ozônio, ultrassom, magnetização e eletricidade estática não foram amplamente aplicados devido a equipamentos complexos, pequeno fluxo de tratamento de água ou altos custos de tratamento. Como uma tecnologia de esterilização do tratamento de água com bom efeito de esterilização, forte usabilidade e sem poluição secundária, o método de eletrólise é popular.

A esterilização eletrolítica pode ser dividida em dois tipos: esterilização indireta e esterilização direta:

I. Esterilização indireta: Use substâncias como ClO-, HClO3, H2O2, O2- e ·OH- geradas por eletrólise para matar microrganismos. A maioria dos processadores de desinfecção comerciais existentes produz desinfetantes como dióxido de cloro e hipoclorito de sódio após a adição de eletrólitos como cloreto de sódio.

II. Esterilização direta: A esterilização direta utiliza os eletrodos eletrolíticos para agir diretamente sobre os microrganismos, causando sua morte.

O mecanismo de esterilização e desinfecção eletrolítica:

(1) Ao eletrólise da água contendo cloro, ClO- e uma pequena quantidade de cloratos de maior valência são produzidos. As reações nos eletrodos são as seguintes. Ânodo: 2Cl - 2e → Cl2, Cl2 + H2O → HClO + H+ + Cl-. Íons OH- difundem para a camada líquida ao redor do ânodo e reagem com o ácido hipocloroso para formar ClO-, e reagem ainda mais para formar ácido clórico: 12ClO- + 6H2O - 12e → 4HClO3 + 8HCl + 3O2. Tanto HClO quanto HClO3 produzidos são fortes oxidantes e têm um forte efeito de morte sobre microrganismos.

(2) Ao eletrólise da água sem íons cloreto, mesmo que não haja Cl- na água bruta, ainda há um bom efeito de esterilização, indicando que outras substâncias oxidantes além de HOCl são produzidas durante a eletrólise. Através da análise, as seguintes reações ocorrem no lado do ânodo: ① H2O → H+ + OH-; ② 2OH- - 2e → [O] + H2O → H2O2; ③ 4OH- - 4e → 2H2O + O2; ④ [O] + O2 → O3. Portanto, desinfetantes oxidantes fortes como H2O2, O3 e [O] são produzidos, fazendo com que a água tratada tenha um forte efeito de esterilização após a eletrólise.

(3) A eletrólise atua diretamente no corpo celular bacteriano, destruindo um certo organela da bactéria, fazendo com que a bactéria morra.

A visão moderna da ação bactericida do cloro é que ele age principalmente através do HClO. Quando as moléculas de HClO alcançam o interior das bactérias, elas podem oxidar e destruir o sistema enzimático das bactérias, fazendo com que as bactérias morram. Os produtos finais da oxidação são CO2 e H2O. Portanto, mesmo quando o cloro é usado continuamente, as bactérias não desenvolverão resistência a medicamentos.