循環(huán)水管道和換熱器的電化學陰極保護可通過外加電流或犧牲陽極實現。以Impressed Current Cathodic Protection(ICCP)為例,鈦鍍鉑陽極(壽命>20年)輸出電流使碳鋼管道電位極化至-850 mV(vs. CSE),腐蝕速率降低90%。設計需考慮:①陽極分布(每50米一組);②參比電極監(jiān)控(Ag/AgCl);③絕緣法蘭(防雜散電流)。某海水循環(huán)冷卻系統(tǒng)中,ICCP技術使管道壽命從5年延長至15年以上。
循環(huán)水排污水的回用是節(jié)水關鍵,電化學-超濾(EC-UF)組合工藝可同步去除懸浮物、有機物和微生物。鋁電極電解產生的Al3?水解后形成絮體(如Al(OH)?),通過吸附和電中和作用強化UF膜污染控制,通量衰減率降低60%。典型操作條件:電流密度20 A/m2,膜通量50 L/(m2·h)。某熱電廠的零排放項目中,EC-UF使反滲透進水SDI<3,回用率從70%提升至90%。 光電協(xié)同催化使有機物降解速率提升3倍。山西源力循壞水電極除硬
含油廢水常見于石化、食品加工等行業(yè),其高COD和乳化特性使傳統(tǒng)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(zhàn)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(fā)疏油-親水雙功能電極材料以增強抗污性。安徽吸收塔電極設備智能電極自動適應水質變化。
循環(huán)水中的鈣鎂離子易形成碳酸鈣和硫酸鈣垢,電化學除垢技術通過陰極反應(2H?O + 2e? → H?↑ + 2OH?)提高局部pH,促使成垢離子(Ca2?、Mg2?)以疏松形式析出并隨排污水排除。采用網狀不銹鋼陰極時,垢層主要成分為文石型CaCO?(非粘附性),可通過自動刮垢裝置清洗。關鍵參數包括電流密度(10-30 mA/cm2)、水溫(<60℃)和停留時間(>30分鐘)。某電廠循環(huán)水系統(tǒng)應用后,換熱管結垢速率從3 mm/年降至0.5 mm/年,同時節(jié)水15%(減少排污量)。該技術的瓶頸在于高硬度水質(>500 mg/L CaCO?)時能耗上升,需配合水質軟化預處理。
活性層是電極的重要部分,通常由具備電化學活性的材料構成。在電池電極中,活性層材料的特性決定了電池的充放電性能、容量大小等關鍵指標。例如在鋰離子電池中,陰極的活性層材料如鋰鈷氧化物,其晶體結構和化學性質影響著鋰離子的嵌入和脫出過程,進而影響電池的能量密度和循環(huán)壽命。在其他電化學反應中,活性層材料能夠通過自身的氧化還原反應,實現電子的轉移,推動反應的進行,是決定電極功能的關鍵因素。
導電層在電極中起著至關重要的電子傳輸作用,它的存在保證了電子能夠高效地進出活性層。為了實現良好的導電性能,導電層通常選用高導電率的材料,如金屬銅、銀等。在設計導電層時,還需考慮其與活性層和基底的兼容性,確保各層之間能夠緊密結合,減少電子傳輸過程中的阻力。此外,導電層的厚度和結構也會對電子傳輸效率產生影響,需要根據具體的應用需求進行優(yōu)化設計,以提高電極的整體性能。 電化學除重金屬同步回收有價值金屬。
垃圾滲濾液成分復雜(含腐殖酸、氨氮、重金屬等),電氧化可同步實現有機物降解和脫氮。以Ti/RuO?-IrO?陽極為例,在Cl?存在下,氨氮通過間接氧化轉化為N?(選擇性>70%),同時COD去除率達60-80%。關鍵問題在于滲濾液的高鹽分(如Na?、K?)可能導致電極腐蝕,需采用耐鹽涂層(如Ti/Pt)或預處理脫鹽。此外,耦合生物處理(如前置厭氧消化)可降低電耗,而脈沖電源模式能減少電極鈍化。中試研究表明,處理成本約為8-12元/噸,具備規(guī)?;瘧脻摿Αk娀瘜W再生緩蝕劑使更換周期延長至1年。北京循壞水電極
電化學處理使換熱效率恢復至95%。山西源力循壞水電極除硬
金屬氧化生成的腐蝕產物(如Fe?O?、γ-FeOOH)本身具有半導體特性,其禁帶寬度影響電子轉移效率。例如α-Fe?O?(Eg=2.2eV)比γ-Fe?O?(Eg=2.0eV)更穩(wěn)定。這些氧化物還可能參與光電化學反應,在光照條件下產生額外光電流,導致傳統(tǒng)電位測量出現偏差。現在研究正嘗試利用這種特性開發(fā)自供能監(jiān)測傳感器。
在拉伸應力和腐蝕介質共同作用下,電極材料會發(fā)生SCC。以奧氏體不銹鋼在Cl?環(huán)境為例,其裂紋擴展速率可達10??-10??mm/s。電化學噪聲檢測發(fā)現,SCC過程中會出現特征性的電流/電位突跳信號,這些瞬態(tài)響應與位錯滑移、膜破裂等微觀事件直接相關,為早期預警提供了新思路。 山西源力循壞水電極除硬