鈦電極可以根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類(lèi)。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(duì)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(yáng)極和陰極。陽(yáng)極在電解過(guò)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(mǎn)足特定的電化學(xué)需求 。電化學(xué)-膜技術(shù)實(shí)現(xiàn)循環(huán)水零排放。河南數(shù)據(jù)中心電極設(shè)備
循環(huán)水中的油類(lèi)、緩蝕劑和工藝泄漏有機(jī)物會(huì)加速微生物繁殖,電化學(xué)高級(jí)氧化(EAOPs)技術(shù)可將其降解為小分子或礦化。以BDD電極為例,其產(chǎn)生的羥基自由基(·OH)能無(wú)選擇性地攻擊有機(jī)物,COD去除率可達(dá)70-90%。對(duì)于含聚丙烯酸類(lèi)阻垢劑的循環(huán)水,在10 V電壓下處理2小時(shí),TOC降解率超過(guò)80%,且降解產(chǎn)物無(wú)生物毒性。系統(tǒng)需優(yōu)化極板間距(<10 mm降低歐姆損耗)和流量分布(避免短流)。某鋼鐵廠案例中,電氧化單元使循環(huán)水COD穩(wěn)定控制在30 mg/L以下,減少了生物粘泥導(dǎo)致的停機(jī)清洗頻率。
隨著人們對(duì)水質(zhì)要求的不斷提高,鈦電極在水處理領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。在電解法水處理中,鈦電極可用于降解水中的有機(jī)污染物、去除重金屬離子等。通過(guò)選擇合適的鈦電極材料和涂層,能夠產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的活性物質(zhì),如羥基自由基等,這些活性物質(zhì)可以將水中的有機(jī)污染物氧化分解為無(wú)害的二氧化碳和水。例如,在處理印染廢水、制藥廢水等高濃度有機(jī)廢水時(shí),鈦電極電解法具有處理效率高、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí),鈦電極還可用于消毒殺菌,通過(guò)電解產(chǎn)生的氯氣、次氯酸等物質(zhì)殺滅水中的細(xì)菌和病毒,保障飲用水的安全。
循環(huán)水管道和換熱器的電化學(xué)陰極保護(hù)可通過(guò)外加電流或犧牲陽(yáng)極實(shí)現(xiàn)。以Impressed Current Cathodic Protection(ICCP)為例,鈦鍍鉑陽(yáng)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(shè)計(jì)需考慮:①陽(yáng)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(zhǎng)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(guò)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20 A/m2,膜通量50 L/(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%。 電化學(xué)系統(tǒng)維護(hù)簡(jiǎn)單方便。
一般循環(huán)水管壁的生物膜難以通過(guò)常規(guī)殺菌劑清洗,電化學(xué)生成的氫氧自由基(·OH)可氧化破壞生物膜胞外聚合物(EPS),實(shí)現(xiàn)物理剝離。采用脈沖電解模式(頻率100 Hz,占空比50%)時(shí),鈦基電極產(chǎn)生的·OH能滲透至生物膜深層,剝離效率比連續(xù)電解提高40%。某制藥廠案例中,每周運(yùn)行2小時(shí)電化學(xué)處理,生物膜厚度從500 μm降至50 μm以下,換熱效率恢復(fù)至設(shè)計(jì)值的95%。需注意高濃度·OH可能腐蝕非金屬管道(如PVC),建議配合緩蝕劑投加。新型電極材料耐腐蝕性能優(yōu)異。北京工業(yè)電極除硬
電化學(xué)方法處理不產(chǎn)生有害副產(chǎn)物。河南數(shù)據(jù)中心電極設(shè)備
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。河南數(shù)據(jù)中心電極設(shè)備