Electrode Selection in the Electrooxidation Process and Investigation of its Effects on Process Performance


Selki S., Gökkuş Ö.

ANKARA INTERNATIONAL CONGRESS ON SCIENTIFIC RESEARCH-VIII, Ankara, Turkey, 9 - 11 June 2023, pp.1-5

  • Publication Type: Conference Paper / Full Text
  • City: Ankara
  • Country: Turkey
  • Page Numbers: pp.1-5
  • Erciyes University Affiliated: Yes

Abstract

In this study, the properties of anode materials that directly affect the performance of the electrooxidation process were investigated. Easier and simpler to use equipment in the electrooxidation process is preferred, and the operating time is shorter. In the electrooxidation process, the electrolysis efficiency is closely related to the electrode materials used. The anode material used can change the system costs by significantly affecting the current intensity values and the potential applied in electrooxidation. If the pollutants in the wastewater are decomposed by the oxidation process, removal takes place. The anode metal plays an important role in direct electrooxidation. Generally, metals that conduct electricity easily and have high solubility such as Pt, Ti, TiO2, Ti/IrO2, Pb/PbO2, IrO2, porous carbon, fiber carbon, glass carbon are used as anodes during the direct electrooxidation process. Dimensionally stable anode (DSA) and mixed metal oxide electrodes (MMO), which have been used in electrooxidation for many years, are known by these names. The electrooxidation process is carried out by coating titanium metal, which is resistant to corrosion, with metal oxides (RuO2, IrO2, PbO2, SnO2).

For this purpose, in this study; titanium coated with lead dioxide (PbO2) (Ti/PbO2), titanium- iridium oxide coating (Ti/IrO2), Titanium- mixed metal oxide coated titanium (Ti/IrO2/RuO2), Titanium- ruthenium oxide coating (Ti/RuO2), platinum coated titanium (Ti/Pt), graphite, boron coated diamond (BDD), tin oxide (SnO2) coated titanium (Ti/SnO2) anode materials were evaluated in the literature and compared the removal efficiencies under different operating conditions. According to the results of the study, it has been understood that BDD is much superior to other electrode materials in the removal of pollutants that are resistant to decomposition, especially compounds in the micro-pollutant group, drugs, pesticides. However, titanium anodes coated with lead dioxide, titanium- irinium oxide coating, titanium- mixed metal oxide coated titanium, titanium-ruthenium oxide coating, platinum coated titanium, graphite, boron coated diamond, tin oxide coated titanium provides a high level of removal efficiency, which are used as alternatives in terms of the treatment costs, are satisfactory. Knowing the parameters such as the concentration of pollutants to be removed from the results of this examination and the target removal efficiency, constitute the basis of the selection of anode material in terms of electrooxidation results. Especially, the choice of anode material used to reach the limit values specified in international standards is of great importance in terms of cost-benefit analysis.

Bu çalışmada elektrooksidasyon prosesi performansını doğrudan etkileyen anot malzemelerin özellikleri incelnmiştir. Elektrooksidasyon prosesinde kullanılması daha kolay ve basit olan ekipmanlar tercih edilmektedir ve işletim süresi daha kısadır. Elektrooksidasyon prosesinde, elektroliz verimi kullanılan elektrot malzemeri ile yakından ilişkilidir. Kullanılan anot malzeme elektrooksidasyonda uygulanan akım şiddeti değerlerine ve potansiyeli önemli düzeyde etkileyerek sistem maaliyelerinide değiştirebilmektedir. Atıksu içerisinde bulunan kirleticiler oksidasyon prosesi ile parçalanma sağlanması halinde giderim gerçekleşir. Doğrudan elektrookisdasyonda anot metali önemli yer alır. Genel olarak doğrudan elektrooksidasyon prosesi sırasında anot olarak Pt, Ti, TiO2, Ti/IrO2, Pb/PbO2, IrO2, poroz karbon, fiber karbon, cam karbon gibi elektiriği kolayca ileten ve çözünürlüğü yüksek olan metaller kullanılır. Uzun yıllardır elektrooksidasyonda kullanılan boyutsal olarak kararlı (DSA) ve karışık metal oksit elektrotlar (MMO) kullanılan bu isimleri ile bilinirler. Korozyuna dirençli olan titanyum metali, metal oksitlerle (RuO2, IrO2, PbO2, SnO2) kaplanarak elektrooksidasyon prosesi gerçekleştirilir.

Bu amaçla çalışma kapsamında; Kurşun dioksit (PbO2) ile kaplı titanyum (Ti/PbO2), titanyum- iridyum oksit kaplama (Ti/IrO2), titanyum- karışık metal oksit kaplı titanyum (Ti/IrO2/RuO2), titanyum- rutenyum oksit kaplama (Ti/RuO2), platin kaplı titanyum (Ti/Pt), grafit, bor kaplı elmas (BDD), kalay oksit (SnO2) ile kaplı titanyum (Ti/SnO2) anot malzemelerin litaratür uygulamaları incelenerek farklı çalışma koşullarında giderim verimleri karşılaştırırmıştır. Çalışma sonuçlarına göre BDD dun özellikle mikro kirletici grubundaki bileşikler, ilaç etken madde, pestisitler gibi ayrışmaya karşı dirençli kirleticilerin gideriminde diğer elektrot malzemlere göre çok daha üstün olduğu ğörülmüştür. Ancak maliyet noktaasında alternatif olarak kullanılan kurşun dioksit ile kaplı titanyum, titanyum- irinyum oksit kaplama, titanyum- karışık metal oksit kaplı titanyum, titanyum-rutenyum oksit kaplama, platin kaplı titanyum, grafit, bor kaplı elmas, kalay oksit ile kaplı titanyum anotlar tatmin edici düzeyde giderim verimi sağlamaktadır. Bu inceleme sonuçlarından haraketle giderilecek kirletici konsantrasyonu ulaşılması hedeflenen giderim verimi gibi parametrelerin bilinmesi elektrooksidasyon sonuçları açısından anot malzeme seçininin temelini oluşturmaktadır. Özellikle uluslararası sıtandartlarda belirtilen sınır değerlere ulaşmada kullanılan anot malzeme seçimi fayda maaliyet analizleri açısından büyük önem taşımaktadır.