鈦電極突出的特性之一便是明顯的耐腐蝕性。鈦在空氣中極易與氧結合,形成一層致密且穩(wěn)定的氧化膜,這層氧化膜能有效阻止鈦基體進一步被腐蝕。在多種強腐蝕性介質(zhì)中,如鹽酸、硫酸、硝酸等,普通金屬電極可能迅速被腐蝕破壞,而鈦電極憑借其表面的氧化膜,能夠長時間穩(wěn)定工作。即使在高濃度、高溫的腐蝕性溶液中,鈦電極依然能保持良好的物理和化學性能。例如,在濕法冶金領域,鈦電極可用于處理含大量酸、堿和重金屬離子的溶液,其耐腐蝕性使得電極壽命大幅延長,減少了設備維護和更換成本,提高了生產(chǎn)效率。電化學技術節(jié)水效益達200萬元/年。吉林工業(yè)電極設施
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。湖南工業(yè)電極除硬智能電極系統(tǒng)實現(xiàn)遠程監(jiān)控。
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。
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(zhì)子交換膜電解水產(chǎn)生高濃度臭氧(50-200 g O?/kWh)。以PbO?陽極為例,臭氧產(chǎn)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(chǎn)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(jīng)濟效益與環(huán)境效益明顯。 電化學除氧技術將溶解氧降至0.1mg/L以下。
循環(huán)水系統(tǒng)的腐蝕與結垢往往并存,電化學方法可通過調(diào)控水質(zhì)穩(wěn)定性指數(shù)(LSI)實現(xiàn)雙重控制。陽極生成氧化性物質(zhì)(如ClO?)抑制腐蝕菌,而陰極反應生成的OH?與HCO??結合生成CO?2?,優(yōu)先與Ca2?形成可排垢層。采用Ti/Pt陽極與316L不銹鋼陰極組合時,碳鋼掛片的腐蝕速率從0.2 mm/年降至0.02 mm/年,同時結垢傾向指數(shù)(PSI)從8降至4。智能控制系統(tǒng)可根據(jù)在線pH、ORP和電導率數(shù)據(jù)動態(tài)調(diào)節(jié)電流(0.5-5 A),適用于水質(zhì)波動大的工況。某化工廠應用后,設備壽命延長3倍,且年節(jié)水效益達200萬元。電極系統(tǒng)處理效果可量化評估。湖南工業(yè)電極除硬
電解海水制氯成本比外購低30%。吉林工業(yè)電極設施
難溶鹽電極的氧化還原對中有一個組分為難溶鹽或其他固相,它包含三個物相、兩個界面,且在每一相界面上存在著單一的快速遷越過程,甘汞電極(Hg|Hg?Cl?|Cl?)便是典型。在甘汞電極中,甘汞與電解液的溶解平衡受電液中濃度較高的 Cl?所控制,Cl?在 Hg?Cl?| 電液界面上的交換速率很快,這使得甘汞電極的電極電勢極為穩(wěn)定,因此它成為常用的參比電極之一。部分書刊將這類電極稱為第二類電極,在電化學測量等領域有著不可或缺的地位。吉林工業(yè)電極設施