電極的制備工藝對(duì)其電化學(xué)性能至關(guān)重要。以鈦基涂層電極為例,典型制備流程包括基體預(yù)處理(噴砂、酸蝕)、涂層溶液配制(如RuCl?和IrCl?的混合溶液)和熱分解氧化(多次涂覆-燒結(jié)循環(huán))。溶膠-凝膠法可制備均勻的納米氧化物涂層,而電沉積法則適合精確控制貴金屬(如Pt)的負(fù)載量。關(guān)鍵挑戰(zhàn)在于涂層與基體的結(jié)合力不足導(dǎo)致的剝落問(wèn)題,可通過(guò)引入中間層(如Ta?O?)或等離子噴涂技術(shù)改善。此外,新興的原子層沉積(ALD)技術(shù)能實(shí)現(xiàn)單原子級(jí)精度,用于制備超薄、高活性電極涂層。電化學(xué)方法使色度從500倍降至10倍以下。吉林工業(yè)電極除硬系統(tǒng)
臭氧氧化可高效降解循環(huán)水中的難降解有機(jī)物,電化學(xué)臭氧發(fā)生器(EOG)通過(guò)質(zhì)子交換膜電解水產(chǎn)生高濃度臭氧(50-200 g O?/kWh)。以PbO?陽(yáng)極為例,臭氧產(chǎn)率比傳統(tǒng)電暈法高30%,且無(wú)需空氣預(yù)處理。某印染廠將EOG集成至循環(huán)水系統(tǒng),色度去除率>95%,并減少了污泥產(chǎn)量。
循環(huán)水中的Cu、Zn等重金屬可通過(guò)電化學(xué)沉積在陰極回收。采用旋轉(zhuǎn)陰極(轉(zhuǎn)速50 rpm)和脈沖電流(占空比20%)時(shí),銅回收純度達(dá)99.5%,電流效率>80%。某電鍍廠循環(huán)水處理案例顯示,年回收銅2.5噸,經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益明顯。 新疆海水淡化電極設(shè)施電極技術(shù)處理不影響水體透明度。
電極作為電化學(xué)反應(yīng)的關(guān)鍵部件,其工作原理基于與電解質(zhì)或反應(yīng)物間的相互作用。在電池里,電極通過(guò)與電解質(zhì)中的離子進(jìn)行氧化還原反應(yīng),實(shí)現(xiàn)電子的釋放與接收,進(jìn)而產(chǎn)生電能。像是常見(jiàn)的干電池,鋅皮作為負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng)釋放電子;碳棒為正極,接受電子促使還原反應(yīng)發(fā)生。在電化學(xué)過(guò)程中,電極表面的活性位點(diǎn)能催化反應(yīng),極大地提升反應(yīng)速率,降低反應(yīng)所需的活化能,使原本難以發(fā)生的反應(yīng)得以順利進(jìn)行。
電極的命名方式豐富多樣。部分依據(jù)電極的金屬部分來(lái)命名,如銅電極、銀電極,簡(jiǎn)單直觀地表明了電極的主要材質(zhì)。有些根據(jù)電極活性的氧化還原對(duì)中的特征物質(zhì)命名,像甘汞電極,因其氧化還原對(duì)涉及甘汞這一特征物質(zhì)。還有根據(jù)電極金屬部分形狀命名的,例如滴汞電極,其電極金屬部分呈液滴狀,以及轉(zhuǎn)盤電極,通過(guò)特定的旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)來(lái)影響電化學(xué)反應(yīng)。此外,依據(jù)電極功能命名的也不少,比如參比電極,用于為其他電極提供穩(wěn)定的電位參考。
在實(shí)際應(yīng)用中,被研究的電極被稱作工作電極(W),在電化學(xué)分析法中也稱為指示電極。為了測(cè)量工作電極的電勢(shì),通常會(huì)將其與參比電極(R)組成二電極測(cè)量電池。當(dāng)需要使工作電極發(fā)生極化時(shí),則需額外引入一個(gè)輔助電極(C),組成三電極測(cè)量電池系統(tǒng)。為降低電液中歐姆電位降(IR)對(duì)工作電極電勢(shì)測(cè)量的誤差,參比電極與電解液連接處常采用毛細(xì)管,即魯金毛細(xì)管,使其盡可能靠近工作電極,以提高測(cè)量的精度。
多重電極與單一電極不同,其電極界面上存在多種電極反應(yīng)。當(dāng)不太純的鋅浸入硫酸中時(shí),【Zn|H?SO?】電極上就可能同時(shí)發(fā)生鋅原子失去電子生成鋅離子的反應(yīng),以及氫離子得到電子生成氫氣的反應(yīng),且這兩個(gè)反應(yīng)的速率都較快,因此該電極屬于二重電極。金屬腐蝕體系常常呈現(xiàn)出多重電極的特性,由于存在多種反應(yīng),多重電極的靜態(tài)電勢(shì)需根據(jù)不同反應(yīng)的極化曲線和極化規(guī)律來(lái)綜合判斷,其電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程相對(duì)復(fù)雜,給研究和應(yīng)用帶來(lái)了一定挑戰(zhàn)。 電極系統(tǒng)運(yùn)行噪音低于50分貝。
膜電極是利用隔膜對(duì)單種離子的透過(guò)性,或膜表面與電解液的離子交換平衡所建立的電勢(shì),來(lái)測(cè)量電液中特定離子活度的裝置。其中玻璃電極較為典型,常用于測(cè)量溶液的酸堿度。它的敏感膜能選擇性地允許氫離子通過(guò),當(dāng)膜兩側(cè)氫離子濃度存在差異時(shí),會(huì)產(chǎn)生膜電勢(shì),通過(guò)測(cè)量膜電勢(shì)就能得知溶液中的氫離子濃度,進(jìn)而確定溶液的 pH 值。離子選擇性電極同樣基于此原理,可對(duì)特定離子如鈉離子、鉀離子等進(jìn)行精細(xì)檢測(cè),在環(huán)境監(jiān)測(cè)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。 電化學(xué)技術(shù)處理循環(huán)水無(wú)氣味。甘肅循壞水電極除硬系統(tǒng)
電化學(xué)再生緩蝕劑使更換周期延長(zhǎng)至1年。吉林工業(yè)電極除硬系統(tǒng)
垃圾滲濾液成分復(fù)雜(含腐殖酸、氨氮、重金屬等),電氧化可同步實(shí)現(xiàn)有機(jī)物降解和脫氮。以Ti/RuO?-IrO?陽(yáng)極為例,在Cl?存在下,氨氮通過(guò)間接氧化轉(zhuǎn)化為N?(選擇性>70%),同時(shí)COD去除率達(dá)60-80%。關(guān)鍵問(wèn)題在于滲濾液的高鹽分(如Na?、K?)可能導(dǎo)致電極腐蝕,需采用耐鹽涂層(如Ti/Pt)或預(yù)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?yīng)用潛力。吉林工業(yè)電極除硬系統(tǒng)