Основные применения титановых анодов и титановый электродов в обработке дезинфекции водных ресурсов

В настоящее время метод окислительной дезинфекции с добавлением хлора или хлоридов в воду широко используется для стерилизации воды. Однако было установлено, что дезинфекция хлором может привести к образованию "трех - вызывающих" (канцерогенных, тератогенных, мутагенных) веществ в питьевой воде. В последние годы методы обработки, такие как ультрафиолет, озон, ультразвук, магнетизация и статическое электричество, не получили широкого применения из-за сложного оборудования, небольшого потока обработки воды или высоких затрат на обработку. Как технология стерилизации воды с хорошим стерилизационным эффектом, высокой полезностью и отсутствием вторичного загрязнения, метод электролиза становится популярным.

Электролитная стерилизация может быть разделена на два типа: косвенная стерилизация и прямая стерилизация:

I. Косвенная стерилизация: Используйте вещества, такие как ClO-, HClO3, H2O2, O2- и ·OH-, полученные в результате электролиза, для уничтожения микроорганизмов. Большинство существующих коммерческих процессов дезинфекции производят дезинфицирующие средства, такие как диоксид хлора и гипохлорит натрия, после добавления электролитов, таких как хлорид натрия.

II. Прямой стерилизации: Прямая стерилизация использует электролитические электроды для непосредственного воздействия на микроорганизмы, вызывая их смерть.

Механизм электролитической стерилизации и дезинфекции:

(1) При электролизе воды, содержащей хлор, образуются ClO- и небольшое количество хлората с более высокой валентностью. Реакции на электродах следующие. Анод: 2Cl - 2e → Cl2, Cl2 + H2O → HClO + H+ + Cl-. Ионы OH- диффундируют в жидкий слой вокруг анода и реагируют с гипохлорной кислотой, образуя ClO-, и далее реагируют, образуя хлорную кислоту: 12ClO- + 6H2O - 12e → 4HClO3 + 8HCl + 3O2. Как HClO, так и HClO3, образующиеся в процессе, являются сильными окислителями и обладают сильным убивающим эффектом на микроорганизмы.

(2) При электролизе воды без хлоридных ионов, даже если в исходной воде нет Cl-, все равно наблюдается хороший стерилизационный эффект, что указывает на то, что в процессе электролиза образуются другие окисляющие вещества, помимо HOCl. В результате анализа на анодной стороне происходят следующие реакции: ① H2O → H+ + OH-; ② 2OH- - 2e → [O] + H2O → H2O2; ③ 4OH- - 4e → 2H2O + O2; ④ [O] + O2 → O3. Таким образом, образуются сильные окисляющие дезинфицирующие средства, такие как H2O2, O3 и [O], что делает обработанную воду обладающей сильным стерилизационным эффектом после электролиза.

(3) Электролиз непосредственно воздействует на клеточное тело бактерий, разрушая определённый органелл бактерий, что приводит к их гибели.

Современное представление о бактерицидном действии хлора заключается в том, что он в основном действует через HClO. Когда молекулы HClO проникают внутрь бактерий, они могут окислять и разрушать ферментную систему бактерий, что приводит к их гибели. Конечные продукты окисления — это CO2 и H2O. Поэтому, даже когда хлор используется непрерывно, бактерии не развивают лекарственную устойчивость.