電極氧化反應(yīng)遵循電化學(xué)熱力學(xué)原理,可用能斯特方程描述電極電位與反應(yīng)物濃度的關(guān)系。以鐵電極為例,其氧化反應(yīng)Fe→Fe2?+2e?的標(biāo)準(zhǔn)電極電位為-0.44V(vs SHE)。當(dāng)系統(tǒng)電位超過該值,熱力學(xué)上即可發(fā)生自發(fā)氧化。在實(shí)際水系統(tǒng)中,溶解氧的存在會(huì)顯著提高氧化電位,例如O?+2H?O+4e?→4OH?反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電位達(dá)+0.40V,二者耦合構(gòu)成腐蝕電池。溫度每升高10℃,氧化反應(yīng)速率通常提高1.5-2倍,這對(duì)高溫循環(huán)水系統(tǒng)的電極選材提出更高要求。電極技術(shù)適用于高溫循環(huán)水。青海電極需求
垃圾滲濾液成分復(fù)雜(含腐殖酸、氨氮、重金屬等),電氧化可同步實(shí)現(xiàn)有機(jī)物降解和脫氮。以Ti/RuO?-IrO?陽極為例,在Cl?存在下,氨氮通過間接氧化轉(zhuǎn)化為N?(選擇性>70%),同時(shí)COD去除率達(dá)60-80%。關(guān)鍵問題在于滲濾液的高鹽分(如Na?、K?)可能導(dǎo)致電極腐蝕,需采用耐鹽涂層(如Ti/Pt)或預(yù)處理脫鹽。此外,耦合生物處理(如前置厭氧消化)可降低電耗,而脈沖電源模式能減少電極鈍化。中試研究表明,處理成本約為8-12元/噸,具備規(guī)?;瘧?yīng)用潛力。甘肅源力循壞水電極設(shè)施電化學(xué)處理使抗性基因豐度下降2個(gè)數(shù)量級(jí)。
循環(huán)水系統(tǒng)的腐蝕與結(jié)垢往往并存,電化學(xué)方法可通過調(diào)控水質(zhì)穩(wěn)定性指數(shù)(LSI)實(shí)現(xiàn)雙重控制。陽極生成氧化性物質(zhì)(如ClO?)抑制腐蝕菌,而陰極反應(yīng)生成的OH?與HCO??結(jié)合生成CO?2?,優(yōu)先與Ca2?形成可排垢層。采用Ti/Pt陽極與316L不銹鋼陰極組合時(shí),碳鋼掛片的腐蝕速率從0.2 mm/年降至0.02 mm/年,同時(shí)結(jié)垢傾向指數(shù)(PSI)從8降至4。智能控制系統(tǒng)可根據(jù)在線pH、ORP和電導(dǎo)率數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)電流(0.5-5 A),適用于水質(zhì)波動(dòng)大的工況。某化工廠應(yīng)用后,設(shè)備壽命延長(zhǎng)3倍,且年節(jié)水效益達(dá)200萬元。
農(nóng)藥廢水(如有機(jī)磷、三嗪類)具有高毒性和持久性,電氧化技術(shù)能針對(duì)性斷裂其關(guān)鍵官能團(tuán)(如P=S、C-Cl鍵)。以毒死蜱為例,BDD電極在pH=3條件下處理2小時(shí),脫氯率>90%,且產(chǎn)物急性毒性明顯降低。優(yōu)化策略包括:①添加Fe2?引發(fā)類Fenton反應(yīng)(電-Fenton),加速·OH生成;②采用流化床電極增強(qiáng)傳質(zhì);③控制電流密度(10-15 mA/cm2)以避免過度析氧副反應(yīng)。實(shí)際應(yīng)用中需關(guān)注農(nóng)藥轉(zhuǎn)化中間體的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn),建議結(jié)合生物毒性測(cè)試指導(dǎo)工藝參數(shù)選擇。電化學(xué)pH調(diào)控精度達(dá)±0.3。
電解槽中的電極同樣至關(guān)重要,它是電流進(jìn)入或離開電解液的導(dǎo)體,電解過程就在電極相界面上發(fā)生氧化還原反應(yīng)。電極分為陰極和陽極,與電源正極相連的是陽極,陽極上發(fā)生氧化反應(yīng);與電源負(fù)極相連的是陰極,陰極上發(fā)生還原反應(yīng)。電解材料種類繁多,碳電極是常用材料之一,因其具有良好的導(dǎo)電性和化學(xué)穩(wěn)定性,在許多電解過程中表現(xiàn)出色。此外,鈦等金屬也可作為電極材料,尤其在一些對(duì)電極耐腐蝕性要求較高的特殊電解應(yīng)用中。在電鍍工藝?yán)?,含有鍍層金屬的金屬常作為陽極,待鍍制品則作為陰極。電化學(xué)阻垢劑再生復(fù)用次數(shù)達(dá)10次。吉林源力循壞水電極
電極系統(tǒng)處理效果持久穩(wěn)定。青海電極需求
鈦電極表面的活性涂層賦予了其高催化活性。通過合理設(shè)計(jì)和制備活性涂層,能夠明顯降低電化學(xué)反應(yīng)的過電位,加快反應(yīng)速率。以鈦基二氧化釕電極在氯堿工業(yè)為例,其表面的二氧化釕涂層能夠有效催化氯離子氧化生成氯氣的反應(yīng),使得反應(yīng)在較低的電壓下進(jìn)行,降低了能耗。在有機(jī)電合成領(lǐng)域,鈦電極的高催化活性能夠促進(jìn)有機(jī)化合物的氧化或還原反應(yīng),實(shí)現(xiàn)一些傳統(tǒng)化學(xué)方法難以完成的合成過程,為有機(jī)合成開辟了新途徑,在精細(xì)化工產(chǎn)品生產(chǎn)中具有重要應(yīng)用價(jià)值。青海電極需求