循環(huán)水管道和換熱器的電化學(xué)陰極保護(hù)可通過外加電流或犧牲陽極實(shí)現(xiàn)。以Impressed Current Cathodic Protection(ICCP)為例,鈦鍍鉑陽極(壽命>20年)輸出電流使碳鋼管道電位極化至-850 mV(vs. CSE),腐蝕速率降低90%。設(shè)計(jì)需考慮:①陽極分布(每50米一組);②參比電極監(jiān)控(Ag/AgCl);③絕緣法蘭(防雜散電流)。某海水循環(huán)冷卻系統(tǒng)中,ICCP技術(shù)使管道壽命從5年延長(zhǎng)至15年以上。
循環(huán)水排污水的回用是節(jié)水關(guān)鍵,電化學(xué)-超濾(EC-UF)組合工藝可同步去除懸浮物、有機(jī)物和微生物。鋁電極電解產(chǎn)生的Al3?水解后形成絮體(如Al(OH)?),通過吸附和電中和作用強(qiáng)化UF膜污染控制,通量衰減率降低60%。典型操作條件:電流密度20 A/m2,膜通量50 L/(m2·h)。某熱電廠的零排放項(xiàng)目中,EC-UF使反滲透進(jìn)水SDI<3,回用率從70%提升至90%。 電化學(xué)方法處理不產(chǎn)生有害副產(chǎn)物。寧夏數(shù)據(jù)中心電極設(shè)施
臭氧氧化可高效降解循環(huán)水中的難降解有機(jī)物,電化學(xué)臭氧發(fā)生器(EOG)通過質(zhì)子交換膜電解水產(chǎn)生高濃度臭氧(50-200 g O?/kWh)。以PbO?陽極為例,臭氧產(chǎn)率比傳統(tǒng)電暈法高30%,且無需空氣預(yù)處理。某印染廠將EOG集成至循環(huán)水系統(tǒng),色度去除率>95%,并減少了污泥產(chǎn)量。
循環(huán)水中的Cu、Zn等重金屬可通過電化學(xué)沉積在陰極回收。采用旋轉(zhuǎn)陰極(轉(zhuǎn)速50 rpm)和脈沖電流(占空比20%)時(shí),銅回收純度達(dá)99.5%,電流效率>80%。某電鍍廠循環(huán)水處理案例顯示,年回收銅2.5噸,經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益明顯。 湖北數(shù)據(jù)中心電極設(shè)備電化學(xué)技術(shù)節(jié)水效益達(dá)200萬元/年。
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)铮绣儗咏饘俚慕饘俪W鳛殛枠O,待鍍制品則作為陰極。
污染土壤淋洗液常含高濃度重金屬和有機(jī)污染物(如PAHs),電極氧化還原反應(yīng)可以協(xié)同去除兩類污染物。以Pb-芘復(fù)合污染淋洗液為例,Ti/PbO?陽極降解芘的同時(shí),陰極還原Pb2?為Pb?實(shí)現(xiàn)回收。關(guān)鍵參數(shù)為淋洗劑選擇(檸檬酸優(yōu)于EDTA,避免絡(luò)合競(jìng)爭(zhēng))和pH控制(酸性條件利于重金屬還原)。技術(shù)瓶頸在于土壤淋洗液的高顆粒物含量易堵塞電極,需前置過濾或采用旋轉(zhuǎn)陰極設(shè)計(jì)?,F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)顯示,處理成本比焚燒法降低50%以上,且無二次污染風(fēng)險(xiǎn)。脈沖電解模式剝離生物膜效率提升40%。
循環(huán)水中的鈣鎂離子易形成碳酸鈣和硫酸鈣垢,電化學(xué)除垢技術(shù)通過陰極反應(yīng)(2H?O + 2e? → H?↑ + 2OH?)提高局部pH,促使成垢離子(Ca2?、Mg2?)以疏松形式析出并隨排污水排除。采用網(wǎng)狀不銹鋼陰極時(shí),垢層主要成分為文石型CaCO?(非粘附性),可通過自動(dòng)刮垢裝置。關(guān)鍵參數(shù)包括電流密度(10-30 mA/cm2)、水溫(<60℃)和停留時(shí)間(>30分鐘)。某電廠循環(huán)水系統(tǒng)應(yīng)用后,換熱管結(jié)垢速率從3 mm/年降至0.5 mm/年,同時(shí)節(jié)水15%(減少排污量)。該技術(shù)的瓶頸在于高硬度水質(zhì)(>500 mg/L CaCO?)時(shí)能耗上升,需配合水質(zhì)軟化預(yù)處理。電化學(xué)沉積技術(shù)年回收銅2.5噸。上海數(shù)據(jù)中心電極除硬
電化學(xué)技術(shù)減少90%酸堿藥劑消耗。寧夏數(shù)據(jù)中心電極設(shè)施
循環(huán)水系統(tǒng)中微生物滋生會(huì)導(dǎo)致生物粘泥、管道腐蝕和換熱效率下降,電極電化學(xué)技術(shù)可通過原位生成殺菌劑(如活性氯、臭氧和羥基自由基)實(shí)現(xiàn)高效消毒。以鈦基涂層電極(Ti/RuO?-IrO?)為例,在含氯循環(huán)水中電解產(chǎn)生次氯酸(HClO),當(dāng)有效氯濃度維持在0.5-2 mg/L時(shí),對(duì)異養(yǎng)菌的殺滅率超過99.9%。相比傳統(tǒng)化學(xué)加藥(如二氧化氯),電化學(xué)法具有精細(xì)控量、無藥劑殘留的優(yōu)勢(shì)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)需考慮電流密度(通常1-5 mA/cm2)、流速(>0.5 m/s防止結(jié)垢)和電極壽命(涂層穩(wěn)定性>5年)。某石化廠案例顯示,該技術(shù)使殺菌成本降低40%,且避免了化學(xué)藥劑對(duì)設(shè)備的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。寧夏數(shù)據(jù)中心電極設(shè)施