循環(huán)水pH值的穩(wěn)定對抑制腐蝕和結垢至關重要。電化學pH調節(jié)技術通過電解水反應(陽極:2H?O→4H?+O?+4e?;陰極:2H?O+2e?→2OH?+H?)實現酸堿的精細調控。采用分隔式電解槽時,陰極室pH可升至10-11用于防垢,陽極室pH降至2-3用于酸性清洗。某化工廠采用鈦基銥鉭電極系統(tǒng),通過PLC控制電流密度(5-15 mA/cm2)將循環(huán)水pH穩(wěn)定在8.5±0.3,相比傳統(tǒng)酸堿加藥減少藥劑消耗60%。該技術特別適用于高堿度水質(M-alk>300 mg/L),但需注意陰極室可能生成Ca(OH)?沉淀,需配置超聲波防垢裝置。電化學-膜技術實現循環(huán)水零排放。甘肅海水淡化電極設施
溶解氧(DO)在電極氧化中扮演復雜角色:一方面作為去極化劑加速金屬溶解(如4Fe+3O?→2Fe?O?),另一方面在適當條件下促進保護性氧化膜形成。實驗數據顯示,當DO從0.1mg/L升至8mg/L時,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γ-Fe?O?致密膜生成,反而抑制腐蝕。這種濃度-效應的非線性關系要求在實際監(jiān)測中必須精確控制DO水平。
氧化反應動力學受電荷轉移、物質擴散等多因素控制。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,氯離子存在時會使鈍化膜局部破裂,產生微米級的活性溶解點,此時電流密度呈現脈動特征,這種非線性動力學行為給電極壽命預測帶來挑戰(zhàn)。通過電化學阻抗譜(EIS)可有效表征這些動力學過程。 甘肅海水淡化電極設施電化學處理使設備清洗頻率降低80%。
鈦電極是以鈦為基體,通過表面改性處理制備而成的電極材料。鈦作為一種具有高比強度、良好耐腐蝕性的金屬,為電極提供了穩(wěn)定的機械支撐。在電極制備過程中,通常會在鈦基體表面涂覆一層或多層具有電催化活性的物質,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性能,使其具備特定的電催化功能,從而在不同的電化學過程中發(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品質量,推動了行業(yè)的發(fā)展。鈦電極的出現,為眾多需要高效、穩(wěn)定電極材料的領域提供了新的解決方案。
氰的反應物是電鍍、冶金廢水的典型毒性成分,電氧化技術能將其高效轉化為低毒產物。在堿性條件下(pH>10),氰根(CN?)在陽極被直接氧化為氰酸根(OCN?),進一步水解為CO?和NH?。采用Ti/RuO?-IrO?電極時,CN?去除率可達99.9%,且電流效率高達70%。若廢水中含重金屬(如Cu2?),電氧化還可同步破絡合并沉淀金屬離子。該技術的重要參數是pH控制(防止HCN揮發(fā))和氯離子濃度(NaCl作為電解質時可生成活性氯強化氧化),實際應用中需避免中間產物(如CNCl)的生成風險。電極系統(tǒng)處理效果持久穩(wěn)定。
臭氧氧化可高效降解循環(huán)水中的難降解有機物,電化學臭氧發(fā)生器(EOG)通過質子交換膜電解水產生高濃度臭氧(50-200 g O?/kWh)。以PbO?陽極為例,臭氧產率比傳統(tǒng)電暈法高30%,且無需空氣預處理。某印染廠將EOG集成至循環(huán)水系統(tǒng),色度去除率>95%,并減少了污泥產量。
循環(huán)水中的Cu、Zn等重金屬可通過電化學沉積在陰極回收。采用旋轉陰極(轉速50 rpm)和脈沖電流(占空比20%)時,銅回收純度達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,經濟效益與環(huán)境效益明顯。 循環(huán)水電化學處理實現節(jié)能減排。浙江循壞水電極設施
電化學氣浮微氣泡粒徑10-30μm。甘肅海水淡化電極設施
電極作為電化學反應的關鍵部件,其工作原理基于與電解質或反應物間的相互作用。在電池里,電極通過與電解質中的離子進行氧化還原反應,實現電子的釋放與接收,進而產生電能。像是常見的干電池,鋅皮作為負極,發(fā)生氧化反應釋放電子;碳棒為正極,接受電子促使還原反應發(fā)生。在電化學過程中,電極表面的活性位點能催化反應,極大地提升反應速率,降低反應所需的活化能,使原本難以發(fā)生的反應得以順利進行。
電極的命名方式豐富多樣。部分依據電極的金屬部分來命名,如銅電極、銀電極,簡單直觀地表明了電極的主要材質。有些根據電極活性的氧化還原對中的特征物質命名,像甘汞電極,因其氧化還原對涉及甘汞這一特征物質。還有根據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,以及轉盤電極,通過特定的旋轉結構來影響電化學反應。此外,依據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。 甘肅海水淡化電極設施