循環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)。某電廠循環水系統應用后,換熱管結垢速率從3 mm/年降至0.5 mm/年,同時節水15%(減少排污量)。該技術的瓶頸在于高硬度水質(>500 mg/L CaCO?)時能耗上升,需配合水質軟化預處理。鋁電極電絮凝處理含油廢水,SS去除率>90%。遼寧電極
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)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。上海數據中心電極設施電化學除硅技術解決地熱系統硅垢難題。
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。
工業廢水成分復雜,常含有毒、難降解有機物(如酚類、染料、農藥),而電氧化技術對此類污染物表現出獨特優勢。例如,在焦化廢水處理中,采用Ti/SnO?-Sb?O?電極可將苯酚濃度從500 mg/L降至5 mg/L以下,COD去除率達85%。對于印染廢水,電氧化能同時實現脫色(降解偶氮鍵)和COD削減,如使用Ti/Pt陽極時,活性艷紅X-3B的脫色率在60分鐘內達99%。該技術的工業化應用需解決電極壽命(如涂層剝落問題)和能耗優化(如采用脈沖電流),目前已有模塊化電氧化反應器用于電鍍、制藥等行業的中試案例。電化學氧化降藥物完全無殘留。
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定的電位參考。 電化學方法處理不產生泡沫。北京循壞水電極需求
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氯離子對電極氧化的影響主要體現在: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,協同效應會明顯加劇腐蝕,這解釋了為何海水冷卻系統需要特種合金電極。
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直接參與電子轉移。研究發現SRB存在時,碳鋼腐蝕速率可達無菌環境的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,某些區域pH可低至2-3,這種微區酸化現象常規探頭難以檢測,需借助微電極陣列進行空間分辨測量。 遼寧電極