Catalizadores de ahorro energético para el tratamiento del agua

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.