為克服單一電氧化的局限性,常將其與光催化、臭氧氧化或生物處理聯用。例如,電氧化-光催化(EO-PC)系統中,TiO?光陽極在紫外光激發下產生電子-空穴對,與電生成的·OH協同降解污染物,對雙酚A的礦化率比單獨電氧化提高40%。電氧化-生物耦合工藝(如前置電氧化提高廢水可生化性)可降低能耗,適用于高濃度有機廢水。此外,電氧化與膜過濾結合(如電化學膜生物反應器)能同步實現污染物降解和固液分離,但需解決膜污染和電極-膜模塊集成設計問題。電化學方法處理不產生泡沫。浙江源力循壞水電極
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。
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。
目前相比傳統氯消毒,電氧化可同步殺滅病原體和降解微污染物(如農藥、內分泌干擾物)。采用Ti/IrO?-Ta?O?電極時,大腸桿菌的滅活率在5分鐘內達99.99%,且無消毒副產物(DBPs)生成。對于飲用水中常見的阿特拉津(除草劑),電氧化優先攻擊其叔胺基團,降解路徑明確。實際應用中需平衡消毒效果與能耗(通常<0.5 kWh/m3),并考慮水源水質(如天然有機物的干擾)。形成了模塊化的電氧化設備已經成功作用于農村分散式供水處理。電化學除硅技術解決地熱系統硅垢難題。
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。 電化學沉積回收銅純度達99.5%。陜西工業電極設施
電化學-生物耦合工藝COD負荷提升至3kg/(m3·d)。浙江源力循壞水電極
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 。浙江源力循壞水電極