Rellenos y catalizadores

La tecnología catalítica de oxidación por ozono es un método eficiente para el tratamiento profundo de aguas residuales y se ha convertido en un tema de gran interés en el campo del tratamiento de aguas residuales en los últimos años. En comparación con el ozono utilizado como oxidante independiente, el ozono en presencia de un catalizador forma radicales hidroxilo (·OH) que reaccionan con los compuestos orgánicos a mayor velocidad y con una oxidación más intensa, lo que permite la oxidación de casi todas las sustancias orgánicas. El catalizador aprovecha las potentes propiedades oxidativas del ozono para oxidar directamente los compuestos orgánicos del agua en CO₂ y H₂O, o para descomponer moléculas orgánicas grandes en moléculas más pequeñas, facilitando su degradación.

Esta serie de catalizadores consiste en un catalizador de oxidación catalítica multicomponente, desarrollado para abordar los desafíos de las aguas residuales orgánicas difíciles de degradar y poco biodegradables. Ha obtenido una patente de invención nacional como un nuevo tipo de catalizador de microelectrólisis en China. Se produce mediante la combinación de catalizadores de aleación multimetálica mediante tecnología de activación microporosa de alta temperatura y pertenece al nuevo tipo de catalizadores de microelectrólisis dosificados y antiaglomerantes. Al aplicarse a aguas residuales, elimina eficazmente la DQO, reduce el color, mejora la biodegradabilidad y garantiza efectos de tratamiento estables y duraderos, a la vez que previene problemas como la pasivación y el aglomerado del catalizador durante la operación.

El nuevo tipo de relleno de microelectrólisis (relleno de hierro-carbono) se sinteriza a una temperatura de aproximadamente 1300 °C. Presenta una estructura integrada de hierro-carbono, un catalizador fundido, una estructura de aleación con estructura microporosa, una gran superficie específica, alta actividad y alta densidad de corriente. Elimina eficazmente la DQO, reduce el color y mejora la biodegradabilidad, proporcionando efectos de tratamiento estables y duraderos, a la vez que previene problemas como la pasivación y el apelmazamiento del relleno durante la operación. En comparación con las partículas de hierro modificadas utilizadas en la peletización de acero disponibles en el mercado, la eficiencia de tratamiento de este producto es más del doble.

En un sistema Fenton heterogéneo, se utilizan catalizadores metálicos fijados sobre la superficie de una fase sólida en lugar del Fe²⁺ tradicional en las reacciones Fenton para activar el H₂O₂ y generar radicales hidroxilo (·OH) para la eliminación de contaminantes. Los metales de alta valencia en la interfaz sólido-líquido se reducen a estados de baja valencia por el H₂O₂, lo que permite el reciclaje del catalizador y asegura el progreso continuo de la reacción (véanse las ecuaciones 1-3).

≡Mn+ + H2O2 → ≡M(n+1)+ +·OH + OH（1)
≡M(n+1)+ +H2O2 → ≡Mn+ + H2O·+ H+ (2)
H2O+ ≡M(n+1)→ ≡Mn+ + H+ + O2 （3）

En comparación con las reacciones Fenton tradicionales, la tecnología Fenton heterogénea amplía significativamente el rango de pH aplicable, evita la producción de lodos de hierro y permite la reutilización del catalizador.

Las aleaciones de alta entropía han atraído la atención de los investigadores de materiales debido a sus cuatro efectos únicos: efecto de alta entropía, efecto de distorsión reticular, efecto de difusión lenta y efecto cóctel. En comparación con los materiales catalíticos tradicionales compuestos por dos o tres elementos metálicos, las aleaciones de alta entropía no solo presentan propiedades físicas, químicas, superficiales y electromagnéticas superiores, sino que también ofrecen una mayor estabilidad catalítica. Ajustando el contenido de cada elemento según los requisitos de rendimiento catalítico, se pueden obtener materiales de aleación catalítica de alto rendimiento.

Los diamantes ofrecen numerosas ventajas, entre ellas alta dureza, alta conductividad térmica, alta estabilidad, resistencia a la corrosión y buena biocompatibilidad.

Las placas de electrodos de diamante dopado con boro (BDD) ofrecen ventajas significativas en el campo de la electroquímica, como una amplia ventana de potencial, una baja corriente de fondo y una alta estabilidad electroquímica. Son ampliamente reconocidas como uno de los materiales de electrodos más prometedores y excelentes en electroquímica.

Los ánodos de titanio, formalmente conocidos como ánodos recubiertos de óxido metálico mixto (MMO) a base de titanio, también se conocen como ánodos DSA (ánodo dimensionalmente estable). Se fabrican con titanio como material base (en formas como alambres, varillas, tubos, placas o mallas) y se aplica un recubrimiento de metal precioso al sustrato de titanio. Este recubrimiento confiere al ánodo una excelente actividad electrocatalítica, conductividad eléctrica y resistencia a la oxidación.

La empresa ofrece una amplia gama de productos y presta servicios en una amplia gama de sectores. Entre sus principales productos se incluyen:

1. Ánodos de óxido metálico de titanio a base de rutenio
2. Ánodos de óxido metálico de titanio a base de iridio
3. Ánodos recubiertos de metal precioso de titanio a base de platino
4. Equipo electroquímico completo

Estos productos se han aplicado con éxito en diversas industrias como:

Producción de cloro-álcali
Producción de clorato/perclorato
Extracción electrolítica de metales no ferrosos
generadores de hipoclorito
Galvanoplastia
Electrodiálisis
electrólisis orgánica
Protección catódica
Tratamiento de aguas residuales orgánicas

Esta tecnología de oxidación catalítica, como un proceso tipo Fenton, opera en las mismas condiciones que los procesos Fenton convencionales. Sin embargo, reemplaza el sulfato ferroso utilizado en las reacciones Fenton tradicionales con catalizadores de tamaño nanométrico (LAT-NMF). Este enfoque no solo reduce la cantidad de hierro introducido en el sistema de tratamiento de agua y disminuye el volumen de residuos sólidos, sino que también minimiza la introducción de iones sulfato, lo que reduce el aumento del contenido de sal.

El catalizador desarrollado por su empresa se basa en el sistema catalítico LAT-NMF de tamaño nanométrico. Ofrece ventajas como alta densidad y fácil separación, potentes efectos catalíticos y alta eficiencia catalítica, lo que mejora significativamente el aprovechamiento del peróxido de hidrógeno. Además, al utilizar una menor cantidad de catalizador en comparación con los procesos Fenton convencionales, reduce considerablemente la producción de residuos sólidos. Esto la convierte en una tecnología de oxidación avanzada de alta eficiencia, baja producción de productos secundarios y respetuosa con el medio ambiente.

El núcleo de la tecnología de desnitrificación autótrofa es el portador biológico de acoplamiento Fe-S, desarrollado independientemente por Longantai. Este portador biológico consta de nanonúcleos de Fe-S y carga de alcalinidad, ofreciendo una gran superficie específica y alta eficiencia.

Principio de funcionamiento: En ambientes anóxicos, las bacterias desnitrificantes utilizan nanonúcleos de Fe-S como donantes de electrones y nitrato (NO₃⁻), nitrito (NO₂⁻) y otros contaminantes nitrogenados como aceptores de electrones. Las fuentes de carbono inorgánico (CO₂, HCO₃⁻, CO₃²⁻) se utilizan para el carbono metabólico, convirtiendo contaminantes como NO₃⁻ y NO₂⁻ presentes en las aguas residuales en N₂.

La carga de alcalinidad se distribuye uniformemente dentro de los poros del portador biológico de acoplamiento, creando un mecanismo sinérgico con los nanonúcleos de Fe-S. Esto equilibra eficazmente el pH del proceso de desnitrificación, manteniendo la actividad de alcalinidad en el entorno acuático.

Los nanonúcleos de Fe-S también promueven el acoplamiento metabólico de los microorganismos, lo que conduce a la autoactivación del proceso de reacción de desnitrificación, logrando una desnitrificación eficiente, continua y estable.

La eliminación convencional de fluoruro mediante alúmina activada aprovecha sus excelentes propiedades de adsorción, atribuidas a su estructura única. La cantidad de iones de oxígeno en la segunda capa de alúmina activada duplica la de la primera, y estos iones de oxígeno están unidos a iones de aluminio. Como resultado, los iones de aluminio quedan expuestos en la superficie, lo que les permite unirse a los iones de fluoruro (F—), logrando así la eliminación del fluoruro.

El relleno para la eliminación de fluoruro, desarrollado por su empresa para aguas residuales con flúor, se basa en alúmina activada convencional. Se modifica con un modificador específico y posteriormente se activa mediante calcinación secundaria. Durante el proceso de modificación, las moléculas de agua adsorbidas por la alúmina forman grupos hidroxilo con diferentes niveles de actividad. La activación por calcinación mejora los sitios activos entre los grupos hidroxilo y los iones metálicos, mejorando así la capacidad del adsorbente para la eliminación de fluoruro.

La presencia de fósforo es una de las principales causas de la eutrofización de las masas de agua. Si bien las concentraciones de contaminantes en las aguas residuales urbanas y agrícolas son relativamente bajas, se clasifican como aguas residuales y tienen un impacto significativo en masas de agua naturales como ríos y lagos. Para el tratamiento avanzado de estas aguas residuales, es crucial utilizar procesos sencillos, eficaces y de bajo coste que mejoren la capacidad de eliminación de fósforo. Mejorar el índice de fósforo total en estas aguas poco contaminadas hasta la categoría III, o incluso II, es fundamental para proteger la calidad del agua de ríos y lagos.

El relleno para la eliminación de fósforo, desarrollado independientemente por Longantai, presenta una estructura de red porosa. Al incorporar componentes nanoactivos especializados, aumenta el número de sitios de adsorción activos para el fósforo y libera lentamente iones funcionales. Estos iones reaccionan con el fósforo para formar precipitados de fosfato inofensivos, logrando una eliminación eficiente del fósforo. Además, el relleno también puede servir como medio de crecimiento para microorganismos, lo que permite la eliminación sinérgica de fósforo biológico/químico.

El catalizador de eliminación de CO funciona principalmente mediante la adsorción de reactivos en el catalizador y las reacciones químicas superficiales. En la reacción de oxidación del CO, este se adsorbe en la superficie del catalizador y reacciona con las moléculas de oxígeno presentes en la superficie para formar CO₂ y agua, entre otras sustancias inocuas. La eficiencia de la eliminación de CO mejora significativamente gracias a la acción del catalizador.

Un agente de desulfuración es un aditivo químico utilizado para eliminar los gases de SO₂ y H₂S de los gases de escape de la combustión. Durante el proceso de desulfuración, el agente reacciona químicamente con los compuestos de azufre, convirtiéndolos en sustancias inocuas, logrando así la purificación de los gases de escape.

Los agentes de desulfuración se utilizan ampliamente en industrias como la del carbón, la química y la generación de energía. Desempeñan un papel crucial en la protección del medio ambiente y la salud humana, lo que los hace indispensables en estas industrias. Por ejemplo, en los procesos de producción química, ciertos métodos pueden generar grandes cantidades de gases nocivos como el SO₂. Los agentes de desulfuración se utilizan para eliminar estos gases nocivos, protegiendo así el entorno de producción y garantizando la salud de los empleados.