¿Cómo se utilizan los ánodos dimensionalmente estables para el tratamiento electroquímico de aguas residuales?

¿Cómo se utilizan los ánodos dimensionalmente estables para el tratamiento electroquímico de aguas residuales?

Ánodos dimensionalmente estables (DSA) han sido investigados en el tratamiento electroquímico de aguas residuales. Por lo general, consisten en recubrimientos mixtos de óxido metálico sobre sustratos metálicos de válvulas. La funcionalidad y selectividad de estos electrodos dependen en gran medida de su estructura física y composición. Estos ánodos utilizan convencionalmente titanio como sustrato con IrO2 o RuO2 como electrocatalizador y TiO2, Ta2O5, ZrO2 o SnO2 como estabilizador que también mejora la selectividad del ánodo. Las mezclas de óxidos generalmente se preparan mediante descomposición térmica de soluciones precursoras. Los electrodos resultantes tienen una vida útil limitada a altos potenciales anódicos y temperaturas elevadas porque los óxidos activos se disuelven y el sustrato de titanio sufre una oxidación significativa; Estos procesos aumentan la resistencia del ánodo hasta que ya no es factible usarlos. La estabilidad del ánodo se puede mejorar modificando la composición y la estructura del recubrimiento.

El procesamiento Sol-gel permite un fácil ajuste de ambas propiedades y puede conducir a cambios considerables en la vida útil. Los procesos sol-gel se basan en la hidrólisis de precursores moleculares, como los alcóxidos metálicos, en soluciones acuosas. Un beneficio de este enfoque es que las interacciones débiles, incluidas las fuerzas de Vander Waals y los enlaces de hidrógeno, no se rompen. Estas interacciones conducen a la formación de estructuras autoensambladas en la red de óxidos. Además, la mezcla prolongada de estas soluciones conduce a un mejor comportamiento electroquímico debido a un recubrimiento más homogéneo. El Ta2O5 se utiliza a menudo como elemento estabilizador en los recubrimientos de óxidos mixtos porque es muy resistente a la corrosión; sin embargo, se mezcla convencionalmente con un electrocatalizador para obtener un recubrimiento conductor.

Electrodos con recubrimientos mixtos de óxido de rutenio y óxido de titanio sobre sustratos de titanio preparados por métodos sol-gel y descomposición térmica. El recubrimiento de óxido mixto preparado por el proceso sol-gel permaneció activo durante más tiempo, pero se inactivó a través de la disolución de las especies de rutenio, lo que hizo que la capa 12 cercana a la superficie del recubrimiento fuera rica en óxido de titanio. Por el contrario, los ánodos producidos a través de la descomposición térmica fueron inactivados por el crecimiento de una capa aislante entre el recubrimiento y el sustrato.