循環(huán)水中的油類、緩蝕劑和工藝泄漏有機物會加速微生物繁殖,電化學高級氧化(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)能無選擇性地攻擊有機物,COD去除率可達70-90%。對于含聚丙烯酸類阻垢劑的循環(huán)水,在10 V電壓下處理2小時,TOC降解率超過80%,且降解產(chǎn)物無生物毒性。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,減少了生物粘泥導致的停機清洗頻率。
電極可分為陽極和陰極,在電化學電池中,發(fā)生氧化作用的電極是陽極,該過程中物質(zhì)失去電子;發(fā)生還原作用的電極是陰極,物質(zhì)在這一過程中得到電子。例如在常見的鋰離子電池中,充電時,鋰離子從正極脫出,通過電解質(zhì)嵌入負極,此時正極是陽極,負極是陰極;放電時則相反,鋰離子從負極脫出,通過電解質(zhì)嵌入正極,電極的陰陽極角色發(fā)生轉(zhuǎn)換,正是這種陰陽極之間的氧化還原反應,實現(xiàn)了電池的充放電過程。
參比電極在電化學測量中扮演著不可或缺的角色,它為其他電極提供穩(wěn)定的參考電位。在復雜的電化學體系中,由于各種因素的影響,單個電極的電位難以直接準確測量,而參比電極的電位具有高度的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性。將參比電極與待測電極組成測量電池,通過測量電池的電動勢,就能依據(jù)參比電極的已知電位,精確推算出待測電極的電位,為研究電化學反應的機理、電極材料的性能等提供了可靠的電位基準,廣泛應用于科研、工業(yè)生產(chǎn)中的電化學分析等領(lǐng)域。 廣東循壞水電極需求電化學方法使碳鋼腐蝕速率降至0.02mm/a。
鈦電極作為一種重要的電極材料,憑借其優(yōu)異的耐腐蝕性、高催化活性和穩(wěn)定性,在眾多領(lǐng)域得到了廣泛應用,并取得了明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。從氯堿工業(yè)到新能源領(lǐng)域,從水處理到生物醫(yī)學,鈦電極不斷推動著相關(guān)行業(yè)的技術(shù)進步。然而,面對未來更加復雜和多樣化的需求,鈦電極仍需要不斷創(chuàng)新和發(fā)展。通過持續(xù)的研究和技術(shù)改進,相信鈦電極將在性能上實現(xiàn)更大的突破,在應用領(lǐng)域上得到進一步拓展,為人類社會的可持續(xù)發(fā)展做出更大的貢獻。
循環(huán)水中的鈣鎂離子易形成碳酸鈣和硫酸鈣垢,電化學除垢技術(shù)通過陰極反應(2H?O + 2e? → H?↑ + 2OH?)提高局部pH,促使成垢離子(Ca2?、Mg2?)以疏松形式析出并隨排污水排除。采用網(wǎng)狀不銹鋼陰極時,垢層主要成分為文石型CaCO?(非粘附性),可通過自動刮垢裝置清洗。關(guān)鍵參數(shù)包括電流密度(10-30 mA/cm2)、水溫(<60℃)和停留時間(>30分鐘)。某電廠循環(huán)水系統(tǒng)應用后,換熱管結(jié)垢速率從3 mm/年降至0.5 mm/年,同時節(jié)水15%(減少排污量)。該技術(shù)的瓶頸在于高硬度水質(zhì)(>500 mg/L CaCO?)時能耗上升,需配合水質(zhì)軟化預處理。電化學殺菌技術(shù)避免藥劑殘留風險。
氯離子對電極氧化的影響主要體現(xiàn)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(xié)同效應會明顯加劇腐蝕,這解釋了為何海水冷卻系統(tǒng)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(zhuǎn)移。研究發(fā)現(xiàn)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(xiàn)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。 三維電極處理苯酚廢水效率提高50%。河北電極除硬系統(tǒng)
電化學方法處理不改變水體pH值。廣東循壞水電極需求
電極氧化反應遵循電化學熱力學原理,可用能斯特方程描述電極電位與反應物濃度的關(guān)系。以鐵電極為例,其氧化反應Fe→Fe2?+2e?的標準電極電位為-0.44V(vs SHE)。當系統(tǒng)電位超過該值,熱力學上即可發(fā)生自發(fā)氧化。在實際水系統(tǒng)中,溶解氧的存在會顯著提高氧化電位,例如O?+2H?O+4e?→4OH?反應的標準電位達+0.40V,二者耦合構(gòu)成腐蝕電池。溫度每升高10℃,氧化反應速率通常提高1.5-2倍,這對高溫循環(huán)水系統(tǒng)的電極選材提出更高要求。廣東循壞水電極需求