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。 電化學防垢涂層使結垢誘導期延長10倍。廣東海水淡化電極除硬
PFAS(如PFOA、PFOS)因C-F鍵能高(~116 kcal/mol),常規方法幾乎無法降解。電氧化技術通過陽極生成的·OH和空穴(h?)攻擊PFAS的羧基或磺酸基,逐步脫氟并縮短碳鏈。BDD電極在10 mA/cm2下處理PFOA 4小時,脫氟率>95%,且無短鏈PFAS積累。優化方向包括:①提高電極對PFAS的吸附能力(如碳納米管修飾);②添加助催化劑(如Ce3?)促進C-F鍵斷裂;③開發電流密度(<2 mA/cm2)的長周期運行模式以降低能耗。該技術已被美國EPA列為PFAS處理推薦技術之一。
電鍍法也是制備鈦電極的重要手段。在電鍍過程中,將鈦基體作為陰極,浸入含有活性金屬離子的電鍍液中,通過施加合適的電流密度,使活性金屬離子在鈦基體表面還原沉積,形成活性涂層。例如,在制備鈦基貴金屬電極時,可以采用電鍍法將金、鉑等貴金屬沉積在鈦基體表面。電鍍法能夠精確控制涂層的厚度和成分,制備出具有均勻涂層的鈦電極。同時,通過調整電鍍液的配方和電鍍工藝參數,還可以制備出具有特殊結構和性能的涂層,滿足不同的應用需求 。
高鹽循環水易導致設備腐蝕和結垢,電化學離子交換(EDI)技術結合離子交換樹脂與直流電場,可連續脫除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%,產水電阻率可達5 MΩ·cm。相比傳統離子交換,EDI無需酸堿再生,且自動化程度高。設計要點包括:①樹脂選擇(強酸/強堿型);②隔板流道優化(防堵塞);③極水循環(防結垢)。某電子廠超純水系統中,EDI使再生廢水排放量減少95%,運行成本降低30%。電極材料抗污染性能大幅提升。
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揮作用。例如,在氯堿工業中,鈦電極的使用大幅提高了電解效率和產品質量,推動了行業的發展。鈦電極的出現,為眾多需要高效、穩定電極材料的領域提供了新的解決方案。
電沉積Zn-PO?涂層使清洗周期延長6倍。廣東海水淡化電極除硬
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。