電極材料是電氧化技術的重要部分,其催化活性、穩定性和成本直接決定應用可行性。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、碳氈)。Ti/RuO?電極具有高析氧電位(1.6 V vs. SHE),適合處理含氯廢水,但易發生析氧副反應;Ti/PbO?電極成本較低且催化活性強,但長期運行后Pb溶出可能造成二次污染。BDD電極因其化學惰性和超高氧析出電位(>2.3 V)成為難降解有機物處理的理想選擇,但制備成本限制了大規模應用。未來趨勢是開發復合涂層電極(如SnO?-Sb/Ti)或非貴金屬催化劑,以兼顧性能與經濟性。電極系統處理效果可量化評估。循壞水電極需求
鈦電極可以根據不同的標準進行分類。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電解制氯,其對析氯反應具有良好的電催化活性和穩定性;鈦基二氧化銥電極則在酸性介質中表現出優異的析氧性能,常用于電鍍、電合成等領域。依據電極的用途,又可分為陽極和陰極。陽極在電解過程中發生氧化反應,陰極則發生還原反應,不同的電極用途決定了其表面涂層和結構的設計差異,以滿足特定的電化學需求 。廣東源力循壞水電極設施電化學除重金屬同步回收有價值金屬。
金屬氧化生成的腐蝕產物(如Fe?O?、γ-FeOOH)本身具有半導體特性,其禁帶寬度影響電子轉移效率。例如α-Fe?O?(Eg=2.2eV)比γ-Fe?O?(Eg=2.0eV)更穩定。這些氧化物還可能參與光電化學反應,在光照條件下產生額外光電流,導致傳統電位測量出現偏差。現在研究正嘗試利用這種特性開發自供能監測傳感器。
在拉伸應力和腐蝕介質共同作用下,電極材料會發生SCC。以奧氏體不銹鋼在Cl?環境為例,其裂紋擴展速率可達10??-10??mm/s。電化學噪聲檢測發現,SCC過程中會出現特征性的電流/電位突跳信號,這些瞬態響應與位錯滑移、膜破裂等微觀事件直接相關,為早期預警提供了新思路。
污染土壤淋洗液常含高濃度重金屬和有機污染物(如PAHs),電極氧化還原反應可以協同去除兩類污染物。以Pb-芘復合污染淋洗液為例,Ti/PbO?陽極降解芘的同時,陰極還原Pb2?為Pb?實現回收。關鍵參數為淋洗劑選擇(檸檬酸優于EDTA,避免絡合競爭)和pH控制(酸性條件利于重金屬還原)。技術瓶頸在于土壤淋洗液的高顆粒物含量易堵塞電極,需前置過濾或采用旋轉陰極設計。現場試驗顯示,處理成本比焚燒法降低50%以上,且無二次污染風險。電化學方法處理成本低于傳統工藝。
循環水中的油類、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)技術可將其降解為小分子或礦化。以BDD電極為例,其產生的羥基自由基(·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水,在10 V電壓下處理2小時,TOC降解率超過80%,且降解產物無生物毒性。系統需優化極板間距(<10 mm降低歐姆損耗)和流量分布(避免短流)。某鋼鐵廠案例中,電氧化單元使循環水COD穩定控制在30 mg/L以下,減少了生物粘泥導致的停機清洗頻率。
電化學處理使換熱效率恢復至95%。循壞水電極需求
電極的制備工藝對其電化學性能至關重要。以鈦基涂層電極為例,典型制備流程包括基體預處理(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-燒結循環)。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)的負載量。關鍵挑戰在于涂層與基體的結合力不足導致的剝落問題,可通過引入中間層(如Ta?O?)或等離子噴涂技術改善。此外,新興的原子層沉積(ALD)技術能實現單原子級精度,用于制備超薄、高活性電極涂層。循壞水電極需求