循環(huán)水pH值的穩(wěn)定對(duì)抑制腐蝕和結(jié)垢至關(guān)重要。電化學(xué)pH調(diào)節(jié)技術(shù)通過(guò)電解水反應(yīng)(陽(yáng)極:2H?O→4H?+O?+4e?;陰極:2H?O+2e?→2OH?+H?)實(shí)現(xiàn)酸堿的精細(xì)調(diào)控。采用分隔式電解槽時(shí),陰極室pH可升至10-11用于防垢,陽(yáng)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(tǒng),通過(guò)PLC控制電流密度(5-15 mA/cm2)將循環(huán)水pH穩(wěn)定在8.5±0.3,相比傳統(tǒng)酸堿加藥減少藥劑消耗60%。該技術(shù)特別適用于高堿度水質(zhì)(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。電解水析氫技術(shù)提升換熱系數(shù)15-20%。河北數(shù)據(jù)中心電極需求
電極作為電化學(xué)反應(yīng)的關(guān)鍵部件,其工作原理基于與電解質(zhì)或反應(yīng)物間的相互作用。在電池里,電極通過(guò)與電解質(zhì)中的離子進(jìn)行氧化還原反應(yīng),實(shí)現(xiàn)電子的釋放與接收,進(jìn)而產(chǎn)生電能。像是常見(jiàn)的干電池,鋅皮作為負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng)釋放電子;碳棒為正極,接受電子促使還原反應(yīng)發(fā)生。在電化學(xué)過(guò)程中,電極表面的活性位點(diǎn)能催化反應(yīng),極大地提升反應(yīng)速率,降低反應(yīng)所需的活化能,使原本難以發(fā)生的反應(yīng)得以順利進(jìn)行。
電極的命名方式豐富多樣。部分依據(jù)電極的金屬部分來(lái)命名,如銅電極、銀電極,簡(jiǎn)單直觀地表明了電極的主要材質(zhì)。有些根據(jù)電極活性的氧化還原對(duì)中的特征物質(zhì)命名,像甘汞電極,因其氧化還原對(duì)涉及甘汞這一特征物質(zhì)。還有根據(jù)電極金屬部分形狀命名的,例如滴汞電極,其電極金屬部分呈液滴狀,以及轉(zhuǎn)盤(pán)電極,通過(guò)特定的旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)來(lái)影響電化學(xué)反應(yīng)。此外,依據(jù)電極功能命名的也不少,比如參比電極,用于為其他電極提供穩(wěn)定的電位參考。 浙江源力循壞水電極設(shè)施電化學(xué)除磷產(chǎn)物純度達(dá)90%可用作磷肥。
循環(huán)水中的油類、緩蝕劑和工藝泄漏有機(jī)物會(huì)加速微生物繁殖,電化學(xué)高級(jí)氧化(EAOPs)技術(shù)可將其降解為小分子或礦化。以BDD電極為例,其產(chǎn)生的羥基自由基(·OH)能無(wú)選擇性地攻擊有機(jī)物,COD去除率可達(dá)70-90%。對(duì)于含聚丙烯酸類阻垢劑的循環(huán)水,在10 V電壓下處理2小時(shí),TOC降解率超過(guò)80%,且降解產(chǎn)物無(wú)生物毒性。系統(tǒng)需優(yōu)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(huán)水COD穩(wěn)定控制在30 mg/L以下,減少了生物粘泥導(dǎo)致的停機(jī)清洗頻率。
工業(yè)廢水成分復(fù)雜,常含有毒、難降解有機(jī)物(如酚類、染料、農(nóng)藥),而電氧化技術(shù)對(duì)此類污染物表現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。例如,在焦化廢水處理中,采用Ti/SnO?-Sb?O?電極可將苯酚濃度從500 mg/L降至5 mg/L以下,COD去除率達(dá)85%。對(duì)于印染廢水,電氧化能同時(shí)實(shí)現(xiàn)脫色(降解偶氮鍵)和COD削減,如使用Ti/Pt陽(yáng)極時(shí),活性艷紅X-3B的脫色率在60分鐘內(nèi)達(dá)99%。該技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用需解決電極壽命(如涂層剝落問(wèn)題)和能耗優(yōu)化(如采用脈沖電流),目前已有模塊化電氧化反應(yīng)器用于電鍍、制藥等行業(yè)的中試案例。電極系統(tǒng)處理效果持久穩(wěn)定。
工作電極主要用于研究電化學(xué)反應(yīng)的實(shí)驗(yàn),研究人員期望在該電極上發(fā)生所關(guān)注的特定電化學(xué)反應(yīng)。對(duì)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(dǎo)電的固體材料基本都能作為工作電極。同時(shí),所研究的電化學(xué)反應(yīng)不能受電極自身其他反應(yīng)的干擾,并且要能在較寬的電位區(qū)域內(nèi)進(jìn)行測(cè)定,還必須保證電極不與溶劑或電解液組分發(fā)生反應(yīng)。常見(jiàn)的 “惰性” 固體電極材料如玻碳、鉑、金等常被選用,以滿足實(shí)驗(yàn)需求。
醫(yī)用電極在醫(yī)療領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用,以心電圖機(jī)為例,電極需要被準(zhǔn)確放置在患者皮膚上,用于檢測(cè)心臟的電活動(dòng)。心臟在跳動(dòng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生微弱的電信號(hào),這些信號(hào)通過(guò)皮膚傳導(dǎo)到電極上,電極將其收集并傳輸?shù)叫碾妶D機(jī)中,經(jīng)過(guò)處理后形成心電圖,醫(yī)生依據(jù)心電圖的波形特征,能夠判斷患者心臟的健康狀況,檢測(cè)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(guān)鍵依據(jù),在心血管疾病的診斷中具有不可替代的地位。 脈沖電解模式剝離生物膜效率提升40%。江蘇電極需求
智能電極自動(dòng)適應(yīng)水質(zhì)變化。河北數(shù)據(jù)中心電極需求
溶解氧(DO)在電極氧化中扮演復(fù)雜角色:一方面作為去極化劑加速金屬溶解(如4Fe+3O?→2Fe?O?),另一方面在適當(dāng)條件下促進(jìn)保護(hù)性氧化膜形成。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示,當(dāng)DO從0.1mg/L升至8mg/L時(shí),碳鋼腐蝕速率可從0.01mm/a增至0.15mm/a。但在pH>9的堿性環(huán)境中,DO會(huì)促進(jìn)γ-Fe?O?致密膜生成,反而抑制腐蝕。這種濃度-效應(yīng)的非線性關(guān)系要求在實(shí)際監(jiān)測(cè)中必須精確控制DO水平。
氧化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)受電荷轉(zhuǎn)移、物質(zhì)擴(kuò)散等多因素控制。對(duì)于鐵電極,在pH=7的中性水中,其氧化電流密度通常為10??-10??A/cm2。當(dāng)形成鈍化膜后,電流密度可降至10??A/cm2以下。值得注意的是,氯離子存在時(shí)會(huì)使鈍化膜局部破裂,產(chǎn)生微米級(jí)的活性溶解點(diǎn),此時(shí)電流密度呈現(xiàn)脈動(dòng)特征,這種非線性動(dòng)力學(xué)行為給電極壽命預(yù)測(cè)帶來(lái)挑戰(zhàn)。通過(guò)電化學(xué)阻抗譜(EIS)可有效表征這些動(dòng)力學(xué)過(guò)程。 河北數(shù)據(jù)中心電極需求