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。 電化學處理使抗性基因豐度下降2個數量級。甘肅工業電極設施
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。陜西循壞水電極除硬電化學-膜技術實現循環水零排放。
在實際應用中,被研究的電極被稱作工作電極(W),在電化學分析法中也稱為指示電極。為了測量工作電極的電勢,通常會將其與參比電極(R)組成二電極測量電池。當需要使工作電極發生極化時,則需額外引入一個輔助電極(C),組成三電極測量電池系統。為降低電液中歐姆電位降(IR)對工作電極電勢測量的誤差,參比電極與電解液連接處常采用毛細管,即魯金毛細管,使其盡可能靠近工作電極,以提高測量的精度。
多重電極與單一電極不同,其電極界面上存在多種電極反應。當不太純的鋅浸入硫酸中時,【Zn|H?SO?】電極上就可能同時發生鋅原子失去電子生成鋅離子的反應,以及氫離子得到電子生成氫氣的反應,且這兩個反應的速率都較快,因此該電極屬于二重電極。金屬腐蝕體系常常呈現出多重電極的特性,由于存在多種反應,多重電極的靜態電勢需根據不同反應的極化曲線和極化規律來綜合判斷,其電化學反應過程相對復雜,給研究和應用帶來了一定挑戰。
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。
循環水pH值的穩定對抑制腐蝕和結垢至關重要。電化學pH調節技術通過電解水反應(陽極:2H?O→4H?+O?+4e?;陰極:2H?O+2e?→2OH?+H?)實現酸堿的精細調控。采用分隔式電解槽時,陰極室pH可升至10-11用于防垢,陽極室pH降至2-3用于酸性清洗。某化工廠采用鈦基銥鉭電極系統,通過PLC控制電流密度(5-15 mA/cm2)將循環水pH穩定在8.5±0.3,相比傳統酸堿加藥減少藥劑消耗60%。該技術特別適用于高堿度水質(M-alk>300 mg/L),但需注意陰極室可能生成Ca(OH)?沉淀,需配置超聲波防垢裝置。陰極保護技術延長管道壽命至15年。陜西循壞水電極除硬
電化學技術處理循環水無氣味。甘肅工業電極設施
電極電氧化是一種通過陽極表面直接或間接氧化降解污染物的電化學技術。其機制包括兩種路徑:一是污染物在陽極表面直接失去電子(直接氧化),二是陽極生成強氧化性活性物種(如羥基自由基·OH、活性氯等)引發間接氧化。以硼摻雜金剛石(BDD)電極為例,其寬電位窗口(>2.5 V vs. SHE)可高效產生·OH,實現有機物的完全礦化。典型反應中,有機物(R)被氧化為CO?和H?O:R + ·OH → CO? + H?O + 其他產物。此外,電解質類型明顯影響反應路徑:含Cl?介質中會生成HClO/ClO?,而SO?2?介質則依賴·OH主導氧化。該技術的效率由電流密度、電極材料、pH值和傳質條件共同決定,需通過優化參數平衡降解速率與能耗。甘肅工業電極設施