DSA, MOC และ BDD คุณเข้าใจอันไหนได้บ้าง

วันนี้เราจะมาพูดคุยสั้น ๆ เกี่ยวกับงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีการบำบัดน้ำเคมีไฟฟ้า คุณเข้าใจอะไรเกี่ยวกับ DSA, MOC และ BDD ในชื่อได้บ้าง อันที่จริงแล้ว มันคือคำย่อภาษาอังกฤษตัวพิมพ์ใหญ่สามตัว ซึ่งเป็นตัวแทนของอิเล็กโทรดสามประเภทที่แตกต่างกัน และยังเป็นตัวแทนของสามทิศทางการวิจัยที่ได้รับความนิยมมากที่สุดของเทคโนโลยีการบำบัดน้ำเคมีไฟฟ้าในปัจจุบัน

ก่อนอื่น อิเล็กโทรด DSA เรียกว่า Shape Stable Anode ชื่อภาษาอังกฤษเต็มคือ Dimensionally Stable Anodes อิเล็กโทรดนี้เป็นขั้วบวกที่ทำจากไททาเนียมและเคลือบด้วยสารเคลือบแอคทีฟออกไซด์ของโลหะ วิธีการผลิตก็ง่ายมากเช่นกัน ขั้นแรก หาแผ่นโลหะเฉื่อยเป็นวัสดุฐาน ที่นิยมใช้กันมากที่สุดคือโลหะไทเทเนียม ทำความสะอาดพื้นผิวด้วยกรดแล้วทาชั้นตัวเร่งปฏิกิริยา (ส่วนประกอบที่มีประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยามักจะเป็นออกไซด์ของโลหะมีค่าหลายชนิดในสัดส่วนที่ต่างกัน (สมบูรณ์) หลังจากแปรงชั้นหนึ่งแล้วไปที่การเผาที่อุณหภูมิสูงแล้ว แปรงแล้วเผาอีกครั้ง ในที่สุดฟิล์มโลหะมีตระกูลที่มีความหนาหลายไมครอนก็สามารถสะสมอยู่บนพื้นผิวของสารตั้งต้นได้ กิจกรรมทางไฟฟ้า การนำไฟฟ้า และความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชัน การเปลี่ยนแปลงระยะขั้วขนาดเล็ก ความต้านทานการกัดกร่อนที่แข็งแกร่ง ความแข็งแรงเชิงกลที่ดีและประสิทธิภาพการประมวลผล อายุการใช้งานยาวนาน ต้นทุนต่ำ และประสิทธิภาพทางไฟฟ้าที่ดีสำหรับปฏิกิริยาอิเล็กโทรด ซึ่งเป็นประโยชน์ในการลดศักยภาพมากเกินไปของวิวัฒนาการของออกซิเจนและ ปฏิกิริยาวิวัฒนาการของคลอรีนและการประหยัดพลังงานไฟฟ้า

ต่อไป เรามาพูดถึงอิเล็กโทรด MOC กัน อิเล็กโทรด MOC ก็เป็นอิเล็กโทรด DSA ประเภทหนึ่งเช่นกัน เมื่อเปรียบเทียบกับอิเล็กโทรดรูทีเนียม-อิริเดียมแบบดั้งเดิม อิเล็กโทรด MOC จะเจือด้วยส่วนหนึ่งของวัสดุกราฟีน จากมุมมองที่ปรากฏ ไม่มีความแตกต่างกันมากนักระหว่างอิเล็กโทรด MOC และอิเล็กโทรดรูทีเนียม-อิริเดียม วัสดุฐานเหมือนกัน ไม่ว่าจะเป็นแผ่นไทเทเนียมหรือตาข่ายไทเทเนียม และการเคลือบก็เป็นชั้นสีดำด้วย และแทบไม่เห็นความแตกต่างเลย บทบาทของการเพิ่มกราฟีนคืออะไร?

ตามรายงานมีประโยชน์สามประการดังต่อไปนี้:

1. เนื่องจากกราฟีนมีพื้นที่ผิวจำเพาะขนาดใหญ่ การเติมกราฟีนจึงช่วยเพิ่มพื้นผิวสัมผัสระหว่างสารเคลือบตัวเร่งปฏิกิริยากับน้ำ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้งานในปัจจุบัน

2. เนื่องจากกราฟีนมีคุณสมบัติในการดูดซับบางอย่าง จึงสามารถเพิ่มมลพิษเป้าหมายในน้ำจนถึงพื้นผิวของขั้วบวก จากนั้นใช้ออกซิเดชันโดยตรงและออกซิเดชันทางอ้อมของอิเล็กโทรไลซิสเพื่อกำจัดมลพิษ

3. เนื่องจากกราฟีนมีค่าการนำไฟฟ้าที่ดี การเติมกราฟีนจึงสามารถลดความต้านทานโดยรวมของขั้วบวกได้อย่างเหมาะสม ซึ่งช่วยลดการใช้พลังงานที่ไม่มีประสิทธิภาพอันเนื่องมาจากความร้อนและการประหยัดพลังงาน

กล่าวโดยสรุป วัตถุประสงค์สูงสุดคือการยืดอายุการใช้งาน ปรับปรุงผลการบำบัด ซึ่งจะช่วยลดต้นทุนการดำเนินงานและการบำรุงรักษาประจำปีที่เกิดจากการเสื่อมของเพลต และเพิ่มขีดความสามารถในการแข่งขันของเทคโนโลยีอิเล็กโทรคะตาไลติกในตลาดและกระบวนการออกซิเดชันขั้นสูงอื่นๆ แต่ราคาเกือบ 2-3 เท่าของ DSA ราคาของอิเล็กโทรด MOC อยู่ที่ประมาณ 2.3 วัตต์/ตร.ม. ซึ่งเกือบสองเท่าของราคาอิเล็กโทรดรูทีเนียมและอิริเดียม คุณต้องพิจารณาต้นทุนเมื่อซื้อ

ชื่อเต็มของอิเล็กโทรด BDD เรียกว่าอิเล็กโทรดฟิล์มเพชรเจือโบรอน เนื่องจากคุณสมบัติในการเร่งปฏิกิริยาที่ดีของเพชร (จริงๆ แล้วคือ C) เพชรจึงกลายเป็นวัสดุอิเล็กโทรดที่มีศักยภาพ อย่างไรก็ตาม เพชรบริสุทธิ์เป็นฉนวนและไม่นำไฟฟ้า เพื่อเอาชนะข้อบกพร่องนี้ ผู้คนพบวิธีที่จะรวมอะตอมของโบรอนเข้าไป และได้รับเพชรที่เจือด้วยโบรอน ซึ่งสามารถปรับปรุงคุณสมบัติการนำไฟฟ้าของเพชรได้อย่างมีประสิทธิภาพ ดังนั้น เทคโนโลยีอิเล็กโทรด BDD ในเวลาต่อมาจึงถือกำเนิดขึ้น

เมื่อเปรียบเทียบกับอิเล็กโทรด DSA อิเล็กโทรด BDD มีความเสถียรทางเคมีดีกว่าและมีศักยภาพในการวิวัฒนาการของออกซิเจนสูงกว่า และช่องเคมีไฟฟ้าเคมีก็กว้างกว่าและสามารถสลายมลพิษอินทรีย์ประเภทต่างๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ดังนั้นในแง่ของผลการบำบัด อิเล็กโทรด BDD จึงมีศักยภาพสูงในการบำบัดน้ำเสีย แต่อิเล็กโทรด BDD ยังคงมีราคาแพงมากจนถึงขณะนี้

มีคนทำการทดลองแล้ว สำหรับน้ำเสียชนิดเดียวกัน ที่มีความหนาแน่นกระแสเท่ากันและคุณภาพน้ำทิ้งเท่ากัน ประสิทธิภาพในปัจจุบันของอิเล็กโทรดรูทีเนียม-อิริเดียมจะเทียบเท่ากับการกำจัด COD 20 มก./ลิตร ต่อตันน้ำต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง ในขณะที่อิเล็กโทรด BDD กำจัด COD 20 มก./ลิตร ต่อน้ำหนึ่งตันต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง ไฟฟ้าสามารถกำจัดซีโอดีได้ 60 มก./ลิตร ซึ่งมากกว่าเดิมถึง 3 เท่า ซึ่งหมายความว่าหากต้องการกำจัด COD ที่มีมวลเท่ากัน อิเล็กโทรด BDD ที่ต้องการคือ 1/3 ของอิเล็กโทรดรูทีเนียม-อิริเดียม อย่างไรก็ตาม เนื่องจากต้นทุนของอิเล็กโทรด BDD อยู่ที่ประมาณ 8 เท่าของอิเล็กโทรดรูทีเนียม-อิริเดียม ในแง่ของประสิทธิภาพกระแสไฟฟ้าเพียงอย่างเดียว จึงไม่สามารถครอบคลุมข้อเสียด้านต้นทุนสูงของอิเล็กโทรด BDD ได้

เมื่อสรุปอิเล็กโทรดทั้งสามนี้ ไม่ว่าจะในแง่ของอายุการใช้งานตามทฤษฎี ต้นทุน ประสิทธิภาพปัจจุบัน หรือความแปลกใหม่ทางเทคโนโลยี ต่างก็มีค่า DSA น้อยกว่าหรือเท่ากับ MOC น้อยกว่าหรือเท่ากับ BDD จากมุมมองของการประยุกต์ใช้งานวิศวกรรมขั้นสุดท้าย อิเล็กโทรด DSA ยังคงครองตลาดส่วนใหญ่ MOC และ BDD ยังคงมีหนทางอีกยาวไกล หากต้องการเอาชนะอิเล็กโทรด DSA แบบเดิมในแง่ของส่วนแบ่งตลาด