微電極的工作面積十分微小,其電極面積大小界限雖不十分嚴格,但這種小尺寸特性賦予了它獨特優(yōu)勢。一方面,微電極實現(xiàn)了電極的微型化,在一些對空間要求極高的微納器件或生物體內(nèi)檢測場景中,能輕松適配。另一方面,在電化學分析中,盡管整個電極并非微型化,但其極小的工作面積可使電極反應(yīng)時發(fā)生明顯的極化作用。通過微電極指示出的擴散電流與離子濃度存在線性關(guān)系,借此可精確測知溶液中離子的濃度,在痕量分析等方面表現(xiàn)出色。電極材料抗污染性能大幅提升。上海工業(yè)電極設(shè)備
鈦電極具有良好的穩(wěn)定性,包括化學穩(wěn)定性和機械穩(wěn)定性。在長期的電化學過程中,其表面的活性涂層不易發(fā)生脫落、溶解或結(jié)構(gòu)變化,能夠保持穩(wěn)定的電催化性能。同時,鈦基體的度和良好的韌性,使得電極在受到機械振動、熱應(yīng)力等外界因素影響時,依然能夠保持結(jié)構(gòu)完整。例如,在電解水制氫設(shè)備中,鈦電極需要在連續(xù)的電解過程中保持穩(wěn)定的工作狀態(tài),其化學和機械穩(wěn)定性確保了設(shè)備的長期穩(wěn)定運行,減少了因電極性能下降而導致的設(shè)備停機維護次數(shù)。湖北吸收塔電極除硬電化學技術(shù)處理循環(huán)水見效快。
垃圾滲濾液成分復雜(含腐殖酸、氨氮、重金屬等),電氧化可同步實現(xiàn)有機物降解和脫氮。以Ti/RuO?-IrO?陽極為例,在Cl?存在下,氨氮通過間接氧化轉(zhuǎn)化為N?(選擇性>70%),同時COD去除率達60-80%。關(guān)鍵問題在于滲濾液的高鹽分(如Na?、K?)可能導致電極腐蝕,需采用耐鹽涂層(如Ti/Pt)或預處理脫鹽。此外,耦合生物處理(如前置厭氧消化)可降低電耗,而脈沖電源模式能減少電極鈍化。中試研究表明,處理成本約為8-12元/噸,具備規(guī)模化應(yīng)用潛力。
電極材料是電氧化技術(shù)的重要部分,其催化活性、穩(wěn)定性和成本直接決定應(yīng)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(fā)生析氧副反應(yīng);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(guī)模應(yīng)用。未來趨勢是開發(fā)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(jīng)濟性。電化學方法處理不產(chǎn)生泡沫。
高鹽循環(huán)水易導致設(shè)備腐蝕和結(jié)垢,電化學離子交換(EDI)技術(shù)結(jié)合離子交換樹脂與直流電場,可連續(xù)脫除Ca2?、Mg2?和Cl?等離子。以填充混床樹脂的電滲析模塊為例,在15 V電壓下,硬度離子去除率>90%,產(chǎn)水電阻率可達5 MΩ·cm。相比傳統(tǒng)離子交換,EDI無需酸堿再生,且自動化程度高。設(shè)計要點包括:①樹脂選擇(強酸/強堿型);②隔板流道優(yōu)化(防堵塞);③極水循環(huán)(防結(jié)垢)。某電子廠超純水系統(tǒng)中,EDI使再生廢水排放量減少95%,運行成本降低30%。電極技術(shù)處理循環(huán)水無藥劑殘留。湖北數(shù)據(jù)中心電極除硬
新型電極材料耐腐蝕性能優(yōu)異。上海工業(yè)電極設(shè)備
電極氧化反應(yīng)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(yīng)物濃度的關(guān)系。以鐵電極為例,其氧化反應(yīng)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(yīng)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(yīng)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。上海工業(yè)電極設(shè)備