金屬氧化生成的腐蝕產(chǎn)物(如Fe?O?、γ-FeOOH)本身具有半導(dǎo)體特性,其禁帶寬度影響電子轉(zhuǎn)移效率。例如α-Fe?O?(Eg=2.2eV)比γ-Fe?O?(Eg=2.0eV)更穩(wěn)定。這些氧化物還可能參與光電化學(xué)反應(yīng),在光照條件下產(chǎn)生額外光電流,導(dǎo)致傳統(tǒng)電位測(cè)量出現(xiàn)偏差。現(xiàn)在研究正嘗試?yán)眠@種特性開(kāi)發(fā)自供能監(jiān)測(cè)傳感器。
在拉伸應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用下,電極材料會(huì)發(fā)生SCC。以?shī)W氏體不銹鋼在Cl?環(huán)境為例,其裂紋擴(kuò)展速率可達(dá)10??-10??mm/s。電化學(xué)噪聲檢測(cè)發(fā)現(xiàn),SCC過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)特征性的電流/電位突跳信號(hào),這些瞬態(tài)響應(yīng)與位錯(cuò)滑移、膜破裂等微觀事件直接相關(guān),為早期預(yù)警提供了新思路。 電化學(xué)方法處理成本低于傳統(tǒng)工藝。河北海水淡化電極
鈦電極表面的活性涂層賦予了其高催化活性。通過(guò)合理設(shè)計(jì)和制備活性涂層,能夠明顯降低電化學(xué)反應(yīng)的過(guò)電位,加快反應(yīng)速率。以鈦基二氧化釕電極在氯堿工業(yè)為例,其表面的二氧化釕涂層能夠有效催化氯離子氧化生成氯氣的反應(yīng),使得反應(yīng)在較低的電壓下進(jìn)行,降低了能耗。在有機(jī)電合成領(lǐng)域,鈦電極的高催化活性能夠促進(jìn)有機(jī)化合物的氧化或還原反應(yīng),實(shí)現(xiàn)一些傳統(tǒng)化學(xué)方法難以完成的合成過(guò)程,為有機(jī)合成開(kāi)辟了新途徑,在精細(xì)化工產(chǎn)品生產(chǎn)中具有重要應(yīng)用價(jià)值。天津源力循壞水電極設(shè)施電化學(xué)技術(shù)使生物膜厚度從500μm降至50μm。
高鹽循環(huán)水易導(dǎo)致設(shè)備腐蝕和結(jié)垢,電化學(xué)離子交換(EDI)技術(shù)結(jié)合離子交換樹(shù)脂與直流電場(chǎng),可連續(xù)脫除Ca2?、Mg2?和Cl?等離子。以填充混床樹(shù)脂的電滲析模塊為例,在15 V電壓下,硬度離子去除率>90%,產(chǎn)水電阻率可達(dá)5 MΩ·cm。相比傳統(tǒng)離子交換,EDI無(wú)需酸堿再生,且自動(dòng)化程度高。設(shè)計(jì)要點(diǎn)包括:①樹(shù)脂選擇(強(qiáng)酸/強(qiáng)堿型);②隔板流道優(yōu)化(防堵塞);③極水循環(huán)(防結(jié)垢)。某電子廠超純水系統(tǒng)中,EDI使再生廢水排放量減少95%,運(yùn)行成本降低30%。
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?。Ti/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(zhǎng)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(lái)趨勢(shì)是開(kāi)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。電化學(xué)技術(shù)減少90%酸堿藥劑消耗。
循環(huán)水系統(tǒng)的腐蝕與結(jié)垢往往并存,電化學(xué)方法可通過(guò)調(diào)控水質(zhì)穩(wěn)定性指數(shù)(LSI)實(shí)現(xiàn)雙重控制。陽(yáng)極生成氧化性物質(zhì)(如ClO?)抑制腐蝕菌,而陰極反應(yīng)生成的OH?與HCO??結(jié)合生成CO?2?,優(yōu)先與Ca2?形成可排垢層。采用Ti/Pt陽(yáng)極與316L不銹鋼陰極組合時(shí),碳鋼掛片的腐蝕速率從0.2 mm/年降至0.02 mm/年,同時(shí)結(jié)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(dǎo)率數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)電流(0.5-5 A),適用于水質(zhì)波動(dòng)大的工況。某化工廠應(yīng)用后,設(shè)備壽命延長(zhǎng)3倍,且年節(jié)水效益達(dá)200萬(wàn)元。電化學(xué)系統(tǒng)啟停快速便捷。河北吸收塔電極除硬
電化學(xué)技術(shù)處理效果立竿見(jiàn)影。河北海水淡化電極
鈦電極是以鈦為基體,通過(guò)表面改性處理制備而成的電極材料。鈦?zhàn)鳛橐环N具有高比強(qiáng)度、良好耐腐蝕性的金屬,為電極提供了穩(wěn)定的機(jī)械支撐。在電極制備過(guò)程中,通常會(huì)在鈦基體表面涂覆一層或多層具有電催化活性的物質(zhì),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(xué)性能,使其具備特定的電催化功能,從而在不同的電化學(xué)過(guò)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(chǎn)品質(zhì)量,推動(dòng)了行業(yè)的發(fā)展。鈦電極的出現(xiàn),為眾多需要高效、穩(wěn)定電極材料的領(lǐng)域提供了新的解決方案。