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。電化學pH調控精度達±0.3。遼寧海水淡化電極
電極氧化反應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物濃度的關系。以鐵電極為例,其氧化反應Fe→Fe2?+2e?的標準電極電位為-0.44V(vs SHE)。當系統電位超過該值,熱力學上即可發生自發氧化。在實際水系統中,溶解氧的存在會顯著提高氧化電位,例如O?+2H?O+4e?→4OH?反應的標準電位達+0.40V,二者耦合構成腐蝕電池。溫度每升高10℃,氧化反應速率通常提高1.5-2倍,這對高溫循環水系統的電極選材提出更高要求。遼寧海水淡化電極電化學方法處理不改變水體pH值。
含油廢水常見于石化、食品加工等行業,其高COD和乳化特性使傳統處理方法效率低下。電氧化技術可通過陽極產生的·OH和活性氧物種(如O??)破壞油滴表面的乳化劑,實現破乳和有機物降解。例如,采用Ti/SnO?-Sb電極處理乳化油廢水時,COD去除率可達80%以上,且油滴粒徑從10 μm降至1 μm以下。關鍵挑戰在于電極污染(油膜覆蓋導致活性位點失活),需通過脈沖電流或周期性極性反轉(PRS技術)緩解。此外,耦合氣浮工藝可提升油污分離效率,而低溫等離子體輔助電氧化能進一步降低能耗。未來需開發疏油-親水雙功能電極材料以增強抗污性。
工作電極主要用于研究電化學反應的實驗,研究人員期望在該電極上發生所關注的特定電化學反應。對于工作電極,有諸多要求。它可以是固體,也可以是液體,各類能導電的固體材料基本都能作為工作電極。同時,所研究的電化學反應不能受電極自身其他反應的干擾,并且要能在較寬的電位區域內進行測定,還必須保證電極不與溶劑或電解液組分發生反應。常見的 “惰性” 固體電極材料如玻碳、鉑、金等常被選用,以滿足實驗需求。
醫用電極在醫療領域發揮著重要作用,以心電圖機為例,電極需要被準確放置在患者皮膚上,用于檢測心臟的電活動。心臟在跳動過程中會產生微弱的電信號,這些信號通過皮膚傳導到電極上,電極將其收集并傳輸到心電圖機中,經過處理后形成心電圖,醫生依據心電圖的波形特征,能夠判斷患者心臟的健康狀況,檢測是否存在心律失常、心肌缺血等心臟疾病,為臨床診斷提供關鍵依據,在心血管疾病的診斷中具有不可替代的地位。 電極系統處理效果可量化評估。
一般循環水管壁的生物膜難以通過常規殺菌劑清洗,電化學生成的氫氧自由基(·OH)可氧化破壞生物膜胞外聚合物(EPS),實現物理剝離。采用脈沖電解模式(頻率100 Hz,占空比50%)時,鈦基電極產生的·OH能滲透至生物膜深層,剝離效率比連續電解提高40%。某制藥廠案例中,每周運行2小時電化學處理,生物膜厚度從500 μm降至50 μm以下,換熱效率恢復至設計值的95%。需注意高濃度·OH可能腐蝕非金屬管道(如PVC),建議配合緩蝕劑投加。電化學方法處理成本低于傳統工藝。遼寧海水淡化電極
電化學系統啟停快速便捷。遼寧海水淡化電極
隨著人們對水質要求的不斷提高,鈦電極在水處理領域發揮著越來越重要的作用。在電解法水處理中,鈦電極可用于降解水中的有機污染物、去除重金屬離子等。通過選擇合適的鈦電極材料和涂層,能夠產生具有強氧化性的活性物質,如羥基自由基等,這些活性物質可以將水中的有機污染物氧化分解為無害的二氧化碳和水。例如,在處理印染廢水、制藥廢水等高濃度有機廢水時,鈦電極電解法具有處理效率高、無二次污染等優點。同時,鈦電極還可用于消毒殺菌,通過電解產生的氯氣、次氯酸等物質殺滅水中的細菌和病毒,保障飲用水的安全。遼寧海水淡化電極