鈦電極是以鈦為基體,通過表面改性處理制備而成的電極材料。鈦作為一種具有高比強度、良好耐腐蝕性的金屬,為電極提供了穩(wěn)定的機械支撐。在電極制備過程中,通常會在鈦基體表面涂覆一層或多層具有電催化活性的物質,如金屬氧化物、貴金屬等。這些活性涂層能夠明顯改變電極的電化學性能,使其具備特定的電催化功能,從而在不同的電化學過程中發(fā)揮作用。例如,在氯堿工業(yè)中,鈦電極的使用大幅提高了電解效率和產品質量,推動了行業(yè)的發(fā)展。鈦電極的出現,為眾多需要高效、穩(wěn)定電極材料的領域提供了新的解決方案。
鈦電極突出的特性之一便是明顯的耐腐蝕性。鈦在空氣中極易與氧結合,形成一層致密且穩(wěn)定的氧化膜,這層氧化膜能有效阻止鈦基體進一步被腐蝕。在多種強腐蝕性介質中,如鹽酸、硫酸、硝酸等,普通金屬電極可能迅速被腐蝕破壞,而鈦電極憑借其表面的氧化膜,能夠長時間穩(wěn)定工作。即使在高濃度、高溫的腐蝕性溶液中,鈦電極依然能保持良好的物理和化學性能。例如,在濕法冶金領域,鈦電極可用于處理含大量酸、堿和重金屬離子的溶液,其耐腐蝕性使得電極壽命大幅延長,減少了設備維護和更換成本,提高了生產效率。北京電極除硬系統電極技術適用于高溫循環(huán)水。
鈦電極具有良好的穩(wěn)定性,包括化學穩(wěn)定性和機械穩(wěn)定性。在長期的電化學過程中,其表面的活性涂層不易發(fā)生脫落、溶解或結構變化,能夠保持穩(wěn)定的電催化性能。同時,鈦基體的度和良好的韌性,使得電極在受到機械振動、熱應力等外界因素影響時,依然能夠保持結構完整。例如,在電解水制氫設備中,鈦電極需要在連續(xù)的電解過程中保持穩(wěn)定的工作狀態(tài),其化學和機械穩(wěn)定性確保了設備的長期穩(wěn)定運行,減少了因電極性能下降而導致的設備停機維護次數。
氯離子對電極氧化的影響主要體現在: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,協同效應會明顯加劇腐蝕,這解釋了為何海水冷卻系統需要特種合金電極。
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直接參與電子轉移。研究發(fā)現SRB存在時,碳鋼腐蝕速率可達無菌環(huán)境的5-10倍。更復雜的是,微生物生物膜會導致電極表面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-生物耦合工藝COD負荷提升至3kg/(m3·d)。
污染土壤淋洗液常含高濃度重金屬和有機污染物(如PAHs),電極氧化還原反應可以協同去除兩類污染物。以Pb-芘復合污染淋洗液為例,Ti/PbO?陽極降解芘的同時,陰極還原Pb2?為Pb?實現回收。關鍵參數為淋洗劑選擇(檸檬酸優(yōu)于EDTA,避免絡合競爭)和pH控制(酸性條件利于重金屬還原)。技術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陰極設計。現場試驗顯示,處理成本比焚燒法降低50%以上,且無二次污染風險。電化學系統維護簡單方便。吉林吸收塔電極
循環(huán)水電化學處理設備緊湊。吉林吸收塔電極設備
高鹽循環(huán)水易導致設備腐蝕和結垢,電化學離子交換(EDI)技術結合離子交換樹脂與直流電場,可連續(xù)脫除Ca2?、Mg2?和Cl?等離子。以填充混床樹脂的電滲析模塊為例,在15 V電壓下,硬度離子去除率>90%,產水電阻率可達5 MΩ·cm。相比傳統離子交換,EDI無需酸堿再生,且自動化程度高。設計要點包括:①樹脂選擇(強酸/強堿型);②隔板流道優(yōu)化(防堵塞);③極水循環(huán)(防結垢)。某電子廠超純水系統中,EDI使再生廢水排放量減少95%,運行成本降低30%。吉林吸收塔電極設備