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),可通過自動刮垢裝置清洗。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。鋁電極電絮凝處理含油廢水,SS去除率>90%。遼寧電極
氰的反應(yīng)物是電鍍、冶金廢水的典型毒性成分,電氧化技術(shù)能將其高效轉(zhuǎn)化為低毒產(chǎn)物。在堿性條件下(pH>10),氰根(CN?)在陽極被直接氧化為氰酸根(OCN?),進(jìn)一步水解為CO?和NH?。采用Ti/RuO?-IrO?電極時(shí),CN?去除率可達(dá)99.9%,且電流效率高達(dá)70%。若廢水中含重金屬(如Cu2?),電氧化還可同步破絡(luò)合并沉淀金屬離子。該技術(shù)的重要參數(shù)是pH控制(防止HCN揮發(fā))和氯離子濃度(NaCl作為電解質(zhì)時(shí)可生成活性氯強(qiáng)化氧化),實(shí)際應(yīng)用中需避免中間產(chǎn)物(如CNCl)的生成風(fēng)險(xiǎn)。上海數(shù)據(jù)中心電極設(shè)施電化學(xué)除硅技術(shù)解決地?zé)嵯到y(tǒng)硅垢難題。
電極材料是電氧化技術(shù)的重要部分,其催化活性、穩(wěn)定性和成本直接決定應(yīng)用可行性。目前研究較多的包括金屬氧化物電極(如Ti/RuO?、Ti/PbO?)、BDD電極及碳基電極(如石墨、碳?xì)郑i/RuO?電極具有高析氧電位(1.6 V vs. SHE),適合處理含氯廢水,但易發(fā)生析氧副反應(yīng);Ti/PbO?電極成本較低且催化活性強(qiáng),但長期運(yùn)行后Pb溶出可能造成二次污染。BDD電極因其化學(xué)惰性和超高氧析出電位(>2.3 V)成為難降解有機(jī)物處理的理想選擇,但制備成本限制了大規(guī)模應(yīng)用。未來趨勢是開發(fā)復(fù)合涂層電極(如SnO?-Sb/Ti)或非貴金屬催化劑,以兼顧性能與經(jīng)濟(jì)性。
工業(yè)廢水成分復(fù)雜,常含有毒、難降解有機(jī)物(如酚類、染料、農(nóng)藥),而電氧化技術(shù)對此類污染物表現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢。例如,在焦化廢水處理中,采用Ti/SnO?-Sb?O?電極可將苯酚濃度從500 mg/L降至5 mg/L以下,COD去除率達(dá)85%。對于印染廢水,電氧化能同時(shí)實(shí)現(xiàn)脫色(降解偶氮鍵)和COD削減,如使用Ti/Pt陽極時(shí),活性艷紅X-3B的脫色率在60分鐘內(nèi)達(dá)99%。該技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用需解決電極壽命(如涂層剝落問題)和能耗優(yōu)化(如采用脈沖電流),目前已有模塊化電氧化反應(yīng)器用于電鍍、制藥等行業(yè)的中試案例。電化學(xué)氧化降藥物完全無殘留。
電極作為電化學(xué)反應(yīng)的關(guān)鍵部件,其工作原理基于與電解質(zhì)或反應(yīng)物間的相互作用。在電池里,電極通過與電解質(zhì)中的離子進(jìn)行氧化還原反應(yīng),實(shí)現(xiàn)電子的釋放與接收,進(jìn)而產(chǎn)生電能。像是常見的干電池,鋅皮作為負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng)釋放電子;碳棒為正極,接受電子促使還原反應(yīng)發(fā)生。在電化學(xué)過程中,電極表面的活性位點(diǎn)能催化反應(yīng),極大地提升反應(yīng)速率,降低反應(yīng)所需的活化能,使原本難以發(fā)生的反應(yīng)得以順利進(jìn)行。
電極的命名方式豐富多樣。部分依據(jù)電極的金屬部分來命名,如銅電極、銀電極,簡單直觀地表明了電極的主要材質(zhì)。有些根據(jù)電極活性的氧化還原對中的特征物質(zhì)命名,像甘汞電極,因其氧化還原對涉及甘汞這一特征物質(zhì)。還有根據(jù)電極金屬部分形狀命名的,例如滴汞電極,其電極金屬部分呈液滴狀,以及轉(zhuǎn)盤電極,通過特定的旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)來影響電化學(xué)反應(yīng)。此外,依據(jù)電極功能命名的也不少,比如參比電極,用于為其他電極提供穩(wěn)定的電位參考。 電化學(xué)方法處理不產(chǎn)生泡沫。北京循壞水電極需求
電化學(xué)技術(shù)處理過程安全環(huán)保。遼寧電極
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(diǎn));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(shí),316不銹鋼的點(diǎn)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(shí),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(dú)特機(jī)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(shí),碳鋼腐蝕速率可達(dá)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(jìn)行空間分辨測量。 遼寧電極