氯離子對電極氧化的影響主要體現(xiàn)在:①競爭吸附破壞鈍化膜(Cl?與O2?競爭金屬表面位點);②形成可溶性金屬氯配合物(如FeCl?);③形成酸性微環(huán)境。當(dāng)Cl?濃度超過300mg/L時,316不銹鋼的點蝕電位會從+0.35V驟降至+0.05V。值得注意的是,Cl?/SO?2?比值超過0.5時,協(xié)同效應(yīng)會明顯加劇腐蝕,這解釋了為何海水冷卻系統(tǒng)需要特種合金電極。
硫酸鹽還原菌(SRB)等微生物可通過獨特機制加速電極氧化:①分泌酸性代謝物;②形成差異通氣電池;③直接參與電子轉(zhuǎn)移。研究發(fā)現(xiàn)SRB存在時,碳鋼腐蝕速率可達無菌環(huán)境的5-10倍。更復(fù)雜的是,微生物生物膜會導(dǎo)致電極表面pH梯度變化,某些區(qū)域pH可低至2-3,這種微區(qū)酸化現(xiàn)象常規(guī)探頭難以檢測,需借助微電極陣列進行空間分辨測量。 電化學(xué)處理使軍團菌檢出率降為零。廣東循壞水電極除硬
在氯堿工業(yè)中,鈦電極的應(yīng)用具有性意義。傳統(tǒng)的石墨電極在電解過程中存在壽命短、能耗高、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等問題,而鈦基二氧化釕電極的出現(xiàn)改變了這一現(xiàn)狀。在電解飽和食鹽水生產(chǎn)氯氣、氫氣和氫氧化鈉的過程中,鈦基二氧化釕陽極對析氯反應(yīng)具有優(yōu)異的電催化活性和選擇性,能夠在較低的槽電壓下高效地將氯離子氧化為氯氣,降低了電能消耗。同時,鈦電極的長壽命減少了電極更換頻率,提高了生產(chǎn)的連續(xù)性和穩(wěn)定性,降低了生產(chǎn)成本。如今,鈦電極已成為氯堿工業(yè)電解槽的主流電極材料,推動了整個行業(yè)的技術(shù)進步和產(chǎn)業(yè)升級。吉林電極設(shè)備光電協(xié)同催化使有機物降解速率提升3倍。
為克服單一電氧化的局限性,常將其與光催化、臭氧氧化或生物處理聯(lián)用。例如,電氧化-光催化(EO-PC)系統(tǒng)中,TiO?光陽極在紫外光激發(fā)下產(chǎn)生電子-空穴對,與電生成的·OH協(xié)同降解污染物,對雙酚A的礦化率比單獨電氧化提高40%。電氧化-生物耦合工藝(如前置電氧化提高廢水可生化性)可降低能耗,適用于高濃度有機廢水。此外,電氧化與膜過濾結(jié)合(如電化學(xué)膜生物反應(yīng)器)能同步實現(xiàn)污染物降解和固液分離,但需解決膜污染和電極-膜模塊集成設(shè)計問題。
一般循環(huán)水管壁的生物膜難以通過常規(guī)殺菌劑清洗,電化學(xué)生成的氫氧自由基(·OH)可氧化破壞生物膜胞外聚合物(EPS),實現(xiàn)物理剝離。采用脈沖電解模式(頻率100 Hz,占空比50%)時,鈦基電極產(chǎn)生的·OH能滲透至生物膜深層,剝離效率比連續(xù)電解提高40%。某制藥廠案例中,每周運行2小時電化學(xué)處理,生物膜厚度從500 μm降至50 μm以下,換熱效率恢復(fù)至設(shè)計值的95%。需注意高濃度·OH可能腐蝕非金屬管道(如PVC),建議配合緩蝕劑投加。電極技術(shù)處理循環(huán)水無藥劑殘留。
農(nóng)藥廢水(如有機磷、三嗪類)具有高毒性和持久性,電氧化技術(shù)能針對性斷裂其關(guān)鍵官能團(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,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,建議結(jié)合生物毒性測試指導(dǎo)工藝參數(shù)選擇。銅離子電解釋放有效抑制藻類滋生。工業(yè)電極設(shè)施
鋁電極電絮凝處理含油廢水,SS去除率>90%。廣東循壞水電極除硬
污染土壤淋洗液常含高濃度重金屬和有機污染物(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,陰極還原Pb2?為Pb?實現(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)合競爭)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?,F(xiàn)場試驗顯示,處理成本比焚燒法降低50%以上,且無二次污染風(fēng)險。廣東循壞水電極除硬