鈦電極可以根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類。按照涂層材料的不同,可分為鈦基二氧化釕電極、鈦基二氧化銥電極等。鈦基二氧化釕電極常用于氯堿工業(yè)電解制氯,其對析氯反應(yīng)具有良好的電催化活性和穩(wěn)定性;鈦基二氧化銥電極則在酸性介質(zhì)中表現(xiàn)出優(yōu)異的析氧性能,常用于電鍍、電合成等領(lǐng)域。依據(jù)電極的用途,又可分為陽極和陰極。陽極在電解過程中發(fā)生氧化反應(yīng),陰極則發(fā)生還原反應(yīng),不同的電極用途決定了其表面涂層和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)差異,以滿足特定的電化學(xué)需求 。電化學(xué)技術(shù)處理不改變水溫。新疆循壞水電極除硬系統(tǒng)

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。浙江海水淡化電極電化學(xué)脫氮技術(shù)氨氮去除率>90%。

PFAS(如PFOA、PFOS)因C-F鍵能高(~116 kcal/mol),常規(guī)方法幾乎無法降解。電氧化技術(shù)通過陽極生成的·OH和空穴(h?)攻擊PFAS的羧基或磺酸基,逐步脫氟并縮短碳鏈。BDD電極在10 mA/cm2下處理PFOA 4小時(shí),脫氟率>95%,且無短鏈PFAS積累。優(yōu)化方向包括:①提高電極對PFAS的吸附能力(如碳納米管修飾);②添加助催化劑(如Ce3?)促進(jìn)C-F鍵斷裂;③開發(fā)電流密度(<2 mA/cm2)的長周期運(yùn)行模式以降低能耗。該技術(shù)已被美國EPA列為PFAS處理推薦技術(shù)之一。
去極化電極的電極電位在電解過程中始終保持恒定,不會隨外加電壓的變化而改變。這種特性使得去極化電極在一些特定的電化學(xué)應(yīng)用中具有重要價(jià)值,比如在某些需要穩(wěn)定電位環(huán)境的電化學(xué)反應(yīng)中,去極化電極能夠提供穩(wěn)定的電位條件,保證反應(yīng)的順利進(jìn)行和產(chǎn)物的一致性。在一些精密的電化學(xué)測量實(shí)驗(yàn)中,去極化電極也可用于消除電極極化對測量結(jié)果的干擾,提高測量的準(zhǔn)確性和可靠性。極化電極處于可逆電池的情況下,整個(gè)電池處于電化學(xué)平衡狀態(tài),電極電位由能斯特方程決定,此時(shí)通過電極的電流為零,電極反應(yīng)速率也為零。然而,當(dāng)有不為零的電流通過電極時(shí),電極電位就會偏離平衡電極電位的值,這種電極便稱為極化電極。極化現(xiàn)象在許多電化學(xué)反應(yīng)中普遍存在,它會影響電極反應(yīng)的速率和方向,例如在電池放電過程中,隨著電流的輸出,電極逐漸發(fā)生極化,導(dǎo)致電池的實(shí)際輸出電壓低于其理論電動勢。電化學(xué)-生物耦合工藝COD負(fù)荷提升至3kg/(m3·d)。

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ImpressedCurrentCathodicProtection(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-850mV(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20A/m2,膜通量50L/(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%。電極技術(shù)處理循環(huán)水無藥劑殘留。遼寧海水淡化電極需求
電化學(xué)技術(shù)節(jié)水效益達(dá)200萬元/年。新疆循壞水電極除硬系統(tǒng)
溶解氧(DO)在電極氧化中扮演復(fù)雜角色:一方面作為去極化劑加速金屬溶解(如4Fe+3O?→2Fe?O?),另一方面在適當(dāng)條件下促進(jìn)保護(hù)性氧化膜形成。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示,當(dāng)DO從0.1mg/L升至8mg/L時(shí),碳鋼腐蝕速率可從0.01mm/a增至0.15mm/a。但在pH>9的堿性環(huán)境中,DO會促進(jìn)γ-Fe?O?致密膜生成,反而抑制腐蝕。這種濃度-效應(yīng)的非線性關(guān)系要求在實(shí)際監(jiān)測中必須精確控制DO水平。氧化反應(yīng)動力學(xué)受電荷轉(zhuǎn)移、物質(zhì)擴(kuò)散等多因素控制。對于鐵電極,在pH=7的中性水中,其氧化電流密度通常為10??-10??A/cm2。當(dāng)形成鈍化膜后,電流密度可降至10??A/cm2以下。值得注意的是,氯離子存在時(shí)會使鈍化膜局部破裂,產(chǎn)生微米級的活性溶解點(diǎn),此時(shí)電流密度呈現(xiàn)脈動特征,這種非線性動力學(xué)行為給電極壽命預(yù)測帶來挑戰(zhàn)。通過電化學(xué)阻抗譜(EIS)可有效表征這些動力學(xué)過程。新疆循壞水電極除硬系統(tǒng)