循環(huán)水系統(tǒng)的腐蝕與結垢往往并存,電化學方法可通過調控水質穩(wěn)定性指數(shù)(LSI)實現(xiàn)雙重控制。陽極生成氧化性物質(如ClO?)抑制腐蝕菌,而陰極反應生成的OH?與HCO??結合生成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,碳鋼掛片的腐蝕速率從0.2 mm/年降至0.02 mm/年,同時結垢傾向指數(shù)(PSI)從8降至4。智能控制系統(tǒng)可根據(jù)在線pH、ORP和電導率數(shù)據(jù)動態(tài)調節(jié)電流(0.5-5 A),適用于水質波動大的工況。某化工廠應用后,設備壽命延長3倍,且年節(jié)水效益達200萬元。電極系統(tǒng)處理效果持久穩(wěn)定。廣東源力循壞水電極除硬系統(tǒng)
目前相比傳統(tǒng)氯消毒,電氧化可同步殺滅病原體和降解微污染物(如農(nóng)藥、內分泌干擾物)。采用Ti/IrO?-Ta?O?電極時,大腸桿菌的滅活率在5分鐘內達99.99%,且無消毒副產(chǎn)物(DBPs)生成。對于飲用水中常見的阿特拉津(除草劑),電氧化優(yōu)先攻擊其叔胺基團,降解路徑明確。實際應用中需平衡消毒效果與能耗(通常<0.5 kWh/m3),并考慮水源水質(如天然有機物的干擾)。形成了模塊化的電氧化設備已經(jīng)成功作用于農(nóng)村分散式供水處理。新疆電極設施電化學系統(tǒng)使冷卻塔逼近溫差降至3℃。
垃圾滲濾液成分復雜(含腐殖酸、氨氮、重金屬等),電氧化可同步實現(xiàn)有機物降解和脫氮。以Ti/RuO?-IrO?陽極為例,在Cl?存在下,氨氮通過間接氧化轉化為N?(選擇性>70%),同時COD去除率達60-80%。關鍵問題在于滲濾液的高鹽分(如Na?、K?)可能導致電極腐蝕,需采用耐鹽涂層(如Ti/Pt)或預處理脫鹽。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)?;瘧脻摿?。
電極氧化反應遵循電化學熱力學原理,可用能斯特方程描述電極電位與反應物濃度的關系。以鐵電極為例,其氧化反應Fe→Fe2?+2e?的標準電極電位為-0.44V(vs SHE)。當系統(tǒng)電位超過該值,熱力學上即可發(fā)生自發(fā)氧化。在實際水系統(tǒng)中,溶解氧的存在會顯著提高氧化電位,例如O?+2H?O+4e?→4OH?反應的標準電位達+0.40V,二者耦合構成腐蝕電池。溫度每升高10℃,氧化反應速率通常提高1.5-2倍,這對高溫循環(huán)水系統(tǒng)的電極選材提出更高要求。電化學系統(tǒng)處理能力可靈活調節(jié)。
循環(huán)水管道和換熱器的電化學陰極保護可通過外加電流或犧牲陽極實現(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%。設計需考慮: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技術使管道壽命從5年延長至15年以上。
循環(huán)水排污水的回用是節(jié)水關鍵,電化學-超濾(EC-UF)組合工藝可同步去除懸浮物、有機物和微生物。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目中,EC-UF使反滲透進水SDI<3,回用率從70%提升至90%。 光電協(xié)同催化使有機物降解速率提升3倍。陜西源力循壞水電極需求
電化學方法處理不產(chǎn)生有害副產(chǎn)物。廣東源力循壞水電極除硬系統(tǒng)
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,電氧化與膜過濾結合(如電化學膜生物反應器)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-膜模塊集成設計問題。廣東源力循壞水電極除硬系統(tǒng)