Réacteur électrochimique pour le traitement de l’eau

Henan Chalco fournit des réacteurs électrochimiques et des ensembles d’électrodes en titane adaptés pour les équipements industriels de traitement des eaux, couvrant l’oxydation électrocatalytique des eaux usées, la génération électrolytique de chlore et les unités de traitement de l’eau circulante. Les dimensions des cellules, le débit et les connexions peuvent être personnalisés selon votre dessin.

Les anodes utilisent un substrat de titane pur de qualité industrielle avec un revêtement mixte d’oxyde de métaux précieux ; les cathodes sont des plaques de titane pure ; les boîtiers sont disponibles en PVC, PP ou acrylique. Si vous disposez déjà de plans de cellules, d’une électrode d’échantillon ou de paramètres de fonctionnement, nous pouvons les utiliser pour évaluer la configuration et le plan d’approvisionnement.

Veuillez noter : nous ne fournissons pas de cellules de sel de piscine, d’électrolyseurs d’eau pour la production d’hydrogène, ni de réacteurs d’électrosynthèse de laboratoire.

Ce que Henan Chalco fournit : cellules, ensembles d’électrodes et patins

Réservoir du réacteur électrochimique

Unité de traitement à patrouille

Cellules électrochimiques tubulaires

Réservoir de réacteur de type plaque

Types de réacteurs et plages de capacité

Les plages ci-dessus sont celles qui sont couramment utilisées. Les bandes de durée de vie dépendent de la qualité de l’eau, de la densité du courant et du temps de fonctionnement continu ; d’autres spécifications peuvent être reconfigurées selon vos conditions de travail.

Cellule d’oxydation électrocatalytique tubulaire

Piles d’oxydation électrocatalytiques à plaques

Cellule à hypochlorite de sodium non divisé

Électrolyseur bipolaire à plaques parallèles

Système d’électrolyse à hypochlorite de sodium

Où ces réacteurs sont utilisés

Oxydation électrocatalytique des eaux usées industrielles

Réduction de la COD, de l’azote ammoniac, de l’azote total et de la couleur ; traitement avancé du lixiviat de décharge ; traitement par membrane RO / NF ; modernisation de l’eau de queue de parc chimique et des effluents biologiques.

Équipements de production de chlore électrolytique

Cellules hypochlorite de sodium non divisé et ensembles d’électrodes en titane pour la production et la désinfection du chlore sur site.

Dépôt d’électrodéposition et récupération des métaux

Les cellules cyclones et les tiges d’anode en titane peuvent être utilisées pour la récupération par électro-extraction à partir de liquides résiduels contenant du cuivre, du nickel, du cobalt et des métaux similaires.

La General Services Administration des États-Unis et le National Renewable Energy Laboratory ont réalisé une évaluation sur le terrain du système de traitement électrochimique de l’eau d’un fournisseur tiers dans un immeuble fédéral pendant toute la saison de refroidissement, enregistrant une réduction d’environ 99,8 % du soufflage, une réduction d’environ 31,6 % de l’eau de reconstitution, et un dosage chimique réduit à zéro.

Cette évaluation montre que la voie technologique est applicable dans une application d’eau de refroidissement.

Comment dimensionner un réacteur électrochimique pour votre eau

La plupart des erreurs de taille ne sont pas un mauvais choix de revêtement, mais un échec à déterminer la surface de réaction et le temps de résidence réellement nécessaires. Travaillez en quatre étapes.

• Définir le débit et les cibles. Confirmer m³/h, les polluants cibles et les valeurs cibles, et si le fonctionnement est continu ou intermittent.
• Travailler du retour de la cible au courant requis. Cette étape doit être soutenue par des données à l’échelle de laboratoire ou des données existantes provenant de projets comparables ; elle ne peut pas être dérivée directement du débit — la même valeur de COD peut entraîner plusieurs fois plus de charge dans une eau usée que dans une autre.
• Travailler en arrière de la limite de densité de courant à la surface effective de l’électrode. A = I / j, où j ne dépasse pas 1000 A/m², et la pratique technique doit laisser une marge.
• Déterminez le nombre d’unités et l’organisation des modules à partir de la zone et du temps de résidence. Lorsqu’une seule cellule ne peut pas fournir suffisamment de surface, utilisez plusieurs modules en parallèle ou en série plutôt que d’agrandir simplement une cellule.

Les relations d’ingénierie ci-dessous proviennent de nos recherches et peuvent vous aider à juger si vos compromis de paramètres sont raisonnables :

• Dans un réacteur à débit continu, un débit plus élevé raccourcit le temps de résidence et réduit donc l’efficacité de l’élimination ; inversement, un débit plus faible favorise la complétion de la réaction.
• Plus la surface de l’électrode par unité de volume du réacteur est grande, plus l’efficacité de retrait est élevée ; mais à mesure que le nombre de plaques augmente, il faut éviter une résistance ohmique excessive.
• Dans les systèmes à cellules filtre-presse, à une concentration donnée d’azote d’ammoniac est principalement éliminé par une électro-oxydation indirecte et l’électro-oxydation directe est négligeable ; la densité de courant et la vitesse d’écoulement de l’électrolyte affectent directement la génération et le transport du chlore actif, tandis que la concentration initiale d’azote d’ammoniac influente a presque aucun effet.
• Le temps de résidence et le mélange dans la cellule comptent autant que la surface de l’électrode.

Construction des cellules : boîtier, électrodes, espacement et connexions

Matériaux de logement

Électrodes et pièces structurelles

Les anodes utilisent du titane pur de qualité industrielle comme substrat, avec un revêtement de surface en oxyde de métaux précieux mixte qui offre une bonne résistance à la corrosion ;

Les cathodes sont des plaques de titane pur ; les plaques conductrices et les poteaux conducteurs sont en acier inoxydable.

Les cathodes pour les grandes cellules à plaques parallèles peuvent être fournies selon la norme ASTM B265 Grade 1.

Espacement des électrodes

Le coefficient de transfert de masse diminue lorsque l’espacement des électrodes augmente, puis se stabilise sans autre baisse marquée lorsque l’espacement atteint environ 7 mm.

Un espacement trop petit augmente le risque de court-circuit et de blocage ; un espacement trop important augmente la tension et la consommation de puissance des cellules.

Un espacement raisonnable doit être déterminé, ainsi que la teneur en solides en suspension, les conditions de libération des bulles de gaz et la tension autorisée de la cellule.

Personnalisation

Le type et l’alésage de connexion d’entrée et de sortie, les spécifications du poteau conducteur, la position de la ventilation d’hydrogène, l’agencement de montage, les fenêtres de visée, l’espacement des électrodes et le nombre d’unités peuvent tous être adaptés aux besoins du projet.

Citation rapide

Configuration des électrodes monopolaires vs bipolaires

Monopolaire

Chaque électrode est connectée individuellement. Adaptée aux cellules plus petites, avec des plaques uniques pouvant être entretenues et remplacées indépendamment.

Bipolaire

Seules les électrodes d’extrémité sont connectées à l’alimentation électrique ; les plaques intermédiaires agissent comme des plaques bipolaires. La structure de connexion est plus simple, la résistance entre les connecteurs est plus faible, la tension des cellules réduite et l’efficacité de l’électrolyse améliorée, ce qui convient aux cellules relativement grandes.

De nouveaux ensembles d’électrodes et de structures de logement peuvent également répartir le courant parasite généré lors de l’électrolyse, permettant à la solution de réagir plus complètement.

Un point à souligner : une configuration bipolaire est une structure en série et impose des exigences plus élevées en matière de cohérence et d’étanchéité de l’unité ; une anomalie dans une seule plaque affecte la performance de l’ensemble de la pile, et l’entretien nécessite généralement un démontage complet. Pour les équipements qui ne sont pas grands, une configuration monopolaire est l’option la plus simple.

Chemin d’écoulement, heure de résidence et zones mortes

Le même ensemble d’électrodes installé dans différentes cellules peut fonctionner de manière notablement différente. Beaucoup de clients le découvrent par eux-mêmes — la sélection ne peut pas se baser uniquement sur la surface des électrodes.

La recherche sur les systèmes de cellules filtre-presse donne plusieurs conclusions que vous pouvez appliquer directement :

Le retour d’information du réacteur à l’aide de la CFD indique également que la forme et le mélange du réacteur peuvent être optimisés grâce à la dynamique des fluides computationnelle ; les sédiments flocons nécessitent des chemins de collecte et de décharge conçus dans la structure, tels que la forme de la trémie et la position de la sortie de drain.

Lors de l’évaluation d’un type de cellule, nous confirmons donc simultanément les positions d’entrée et de sortie, la conception du canal d’écoulement, la configuration des espaceurs et le chemin de décharge des boues, et non seulement les dimensions des électrodes.

Citation rapide

Manipulation de l’hydrogène et sécurité des cellules

L’évolution de l’hydrogène au niveau de la cathode est inévitable lors de l’électrolyse :

2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻

Ce n’est pas un défaut ; c’est un sous-produit inhérent à chaque cellule de traitement de l’eau. Il faut le manipuler à trois niveaux.

Dans la cellule : structures de séparation gaz-liquide et un chemin dédié à l’évacuation hydrogène. Nos cellules à hypochlorite de sodium sont équipées de tuyauterie d’évacuation à hydrogène DN32 en standard ; sur les cellules d’oxydation électrocatalytiques, la position et l’alésage de la ventilation peuvent être réglées selon vos conditions d’installation.

En aval : la plupart des systèmes diluent l’hydrogène à moins de 25 % du LEL avant de les évacuer vers un espace extérieur sûr ; une seule unité d’électrolyse de piscine peut générer plus de 7 000 L d’hydrogène par jour — une quantité qu’on ne peut ignorer.

Surveillance : nous recommandons la surveillance à l’hydrogène intégrée à l’équipement d’électrolyse, ainsi que des verrouillages de flux et de courant ainsi que des protections contre l’arrêt anormal.

Nous fournissons les cellules et les ensembles d’électrodes, et pouvons assurer les connexions et positions de montage des évents d’hydrogène selon les besoins ; la ventilation de la salle d’équipement, la surveillance des gaz et la conformité au niveau du système restent sous la responsabilité de l’intégrateur d’équipements ou de l’entrepreneur en ingénierie.

La fragilisation par l’hydrogène est une préoccupation reconnue pour le titane dans les environnements à long terme contenant de l’hydrogène ; la sélection des matériaux côté cathode et les conditions de fonctionnement doivent être évaluées projet par projet.

Incrustation, échellement et inversion de polarité

Les dépôts de calcium et de magnésium côté cathode augmentent la tension cellulaire et réduisent la surface de réaction effective, et constituent la cause la plus fréquente de la baisse de performance dans les zones d’eau dure.

Nos cellules peuvent être conçues pour un fonctionnement par inversion de polarité ; avec un boîtier acrylique transparent, l’état de la surface de l’électrode peut également être observé directement pour juger quand le nettoyage à l’acide est nécessaire, plutôt que de démonter la cellule uniquement par expérience.

Lors du nettoyage, la détartrage des cellules à hypochlorite de sodium utilise généralement 15–18 % d’acide chlorhydrique. La concentration et la durée varient selon l’équipement et le degré de tartrage, donc suivez les instructions de l’équipement ; un nettoyage à l’acide excessif accélère la perte du revêtement.

Un point doit être précisé : une anode standard à sens unique ne peut pas être utilisée directement pour une inversion fréquente de polarité. L’inversion nécessite un ensemble d’électrodes bidirectionnelles spécialement conçu, adapté à la dureté de l’eau et au cycle d’inversion. Connecter une anode standard à une alimentation inversée raccourcit généralement considérablement la durée de vie du revêtement.

Nettoyer, rééchauffer les électrodes, recoucher ou remplacer : une voie de décision

La tension croissante de la cellule et la baisse de la sortie sont les déclencheurs d’achat les plus courants. Cela ne signifie pas toujours que l’équipement doit être remplacé. Nous suggérons de suivre cet ordre :

• Mesurez avant de remplacer. Notez la tension, le courant, la température de l’eau, la salinité ou la conductivité, et comparez avec la base de mise en service. S’il n’y a pas de base, commencez à en construire une dès maintenant — elle sert de base à chaque jugement qui suit.
• Nettoyez. Si la déviation est principalement due à l’écaillissement, nettoyez à l’acide selon les instructions de l’équipement et remesurez. Dans la plupart des cas, cela se résout à cette étape.
• Remplacez l’ensemble de l’électrode ou recouchez à nouveau. Si la tension de la cellule reste élevée après un nettoyage à l’acide et que le revêtement semble anormal, évaluez le remplacement de l’ensemble de l’électrode, ou ramenez les anodes usagées avec un substrat solide à l’usine pour un revêtement.
• Remplacez la cellule entière. Si le boîtier a vieilli, les joints ont lâché, les connexions ont corrodé ou la structure s’est déformée, la cellule doit être remplacée complètement ou reconstruite jusqu’au dessin.

Nous pouvons évaluer les options de remplacement à partir de vos plans de cellules originaux, des dimensions physiques et des paramètres de fonctionnement.

Le re-revêtement s’applique aux anodes avec un substrat solide et n’est pas illimité ; le temps et le coût du retour transfrontalier doivent être évalués projet par projet ; l’évaluation doit s’appuyer sur les registres opérationnels, et non uniquement sur l’apparence.

Si vous avez des dossiers d’exploitation et des photos des électrodes utilisées, envoyez-les directement — nous vous indiquerons d’abord lequel des niveaux ci-dessus s’applique, puis discuterons de l’approvisionnement.

Citation rapide

Options d’approvisionnement, documents d’inspection et limites des RFQ

Base d’approvisionnement. Personnalisation des paramètres de dessin, d’échantillonnage ou d’équipement ; fourniture de cellules uniques, d’ensembles d’électrodes, de patins ou d’unités complètes. Configurations OEM et en marque blanche.

Traitement de surface et emballage.

Inspection et documentation. Les certificats de matériaux, les dossiers d’inspection dimensionnels et visuels, les dossiers de procédé de revêtement et des documents similaires peuvent être convenus projet par projet. La chaîne d’approvisionnement est certifiée selon le système de gestion de la qualité ISO 9001:2015, et les produits associés ont passé les tests de la directive européenne RoHS ; l’expérience d’exportation couvre plus de 60 pays.

Nous préférons clarifier les points suivants avant de citer :

• Nous ne nous engageons pas sur un taux d’élimination précis. Les performances réelles dépendent de la qualité de l’eau, de la conductivité, de la teneur en chlorure, du pH, de la densité actuelle et du temps de résidence.
• Dans les eaux usées à faible conductivité et à faible teneur en chlorure, la voie d’oxydation indirecte est limitée et la faisabilité du procédé doit être réévaluée ; simplement augmenter la surface des électrodes ne résoudra pas le problème.
• La responsabilité des certifications au niveau système telles que NSF/ANSI 61, 372 et CE incombe à l’intégrateur d’équipement ; nous pouvons soutenir la documentation au niveau des composants.
• Pour les modèles discontinués, nous fournissons des références croisées / un devis équivalent à votre spécification, sans engagement de remplacement immédiat.
• D’autres voies technologiques d’électrodes, comme les électrodes BDD, peuvent être évaluées projet par projet.

Produits associés

Chalco Titanium fournit également des anodes en titane recouvertes de ruthénium-iridium, des anodes en titane recouvertes d’iridium-tantale, des mailles d’anodes en titane, des tubes, des paniers et des plaques pour un approvisionnement en un guichet unique.

Anode de titane revêtue de ruthéne-iridium

Anode de titane revêtue d’iridium-tantale

Maillage d’anode en titane

Tube d’anode en titane

Panier d’anode en titane

Anode de plaque de titane

Questions fréquemment posées

Qu’est-ce qu’un réacteur électrochimique dans le traitement de l’eau ?

C’est une unité d’équipement dans laquelle l’eau passe à travers un ensemble d’électrodes sous un champ DC, avec des réactions d’oxydation qui ont lieu à la surface de l’électrode et dans la solution en vrac. Le noyau est la façon dont les électrodes, le boîtier et le canal d’écoulement fonctionnent ensemble ; un déficit de l’un d’eux réduit la performance.

Pouvez-vous construire une cellule sur mon dessin existant ou remplacer une cellule discontinuée ?

Oui. Nous évaluons à partir de vos plans de cellules originaux, les dimensions physiques, les positions des terminaux et les paramètres de fonctionnement. Pour les modèles abandonnés, nous fournissons un devis de référence croisée, sans nous engager à un remplacement direct.

Monopolaire ou bipolaire — quelle configuration devrais-je choisir ?

Les cellules plus petites utilisent généralement une disposition monopolaire ; les cellules plus grandes utilisent plus souvent le système bipolaire. Le bipolaire est plus simple à connecter et offre une tension de cellule plus faible, mais impose des exigences plus élevées en consistance des unités et en méthode de maintenance.

Comment l’hydrogène est-il géré dans la cellule ?

L’évolution de l’hydrogène à la cathode est un sous-produit inhérent. À l’intérieur de la cellule, elle s’effectue par séparation gaz-liquide et un chemin de ventilation dédié ; les interverrouillages de dilution, ventilation et surveillance en aval sont conçus par le fournisseur du système, et nous pouvons fournir les connexions.

Pourquoi la tension de ma cellule monte-t-elle et la sortie baisse-t-elle ?

Les causes courantes sont la détartrage de la cathode, le vieillissement du revêtement de l’électrode, de mauvaises connexions électriques ou un changement des conditions d’alimentation en eau. Comparez d’abord avec la base de mise en service, puis décidez entre nettoyage et remplacement.

Une anode standard peut-elle fonctionner en mode inversion de polarité ?

Pas directement. La renversement nécessite un ensemble d’électrodes bidirectionnelles conçu spécifiquement, adapté à la dureté de l’eau et au cycle d’inversion ; sinon, la durée de vie du revêtement est nettement raccourcie.

Peut-on recoucher les électrodes au lieu de les remplacer ?

Les anodes en titane avec un substrat solide peuvent généralement être retournées à l’usine pour un revêtement. Mais le revêtement n’est pas illimité, et le temps ainsi que le coût de l’expédition transfrontalière doivent être évalués projet par projet.

Est-ce la même chose qu’un électrolyseur à hydrogène ou un réacteur à écoulement de laboratoire ?

Non. Les produits figurant sur cette page sont destinés au traitement industriel de l’eau, et diffèrent tant par leur usage que par leur construction d’un électrolyseur de traitement de l’eau utilisé pour la production d’hydrogène ou d’un réacteur à écoulement électrochimique de laboratoire.

Envoyez vos paramètres pour une configuration de cellule et faites un devis

Envoyez-nous ce qui suit et nous pourrons suggérer un type de cellule, une configuration d’électrodes et une conception structurelle :

Qualité de l’eau — type de source, COD, azote ammoniac, azote total, chlorure, conductivité, pH, SS, dureté, température de l’eau.

Procédé — débit en m³/h, valeurs cibles des effluents, fonctionnement continu ou intermittent, temps de résidence attendu.

Équipement — dimensions et matériaux du boîtier, nombre et taille des électrodes, espacement des électrodes, positions des bornes, orifice d’entrée et de sortie, courant et tension de fonctionnement, ou non l’inversion de polarité est utilisée.

Statut actuel — plans de cellules existants, photos d’électrodes utilisées, tension et sortie des cellules actuelles, problèmes rencontrés en fonctionnement.

Des informations incomplètes ne posent aucun problème — envoyez ce que vous avez et nous vous indiquerons quels articles manquent encore.