高鹽循環(huán)水易導致設備腐蝕和結垢,電化學離子交換(EDI)技術結合離子交換樹脂與直流電場,可連續(xù)脫除Ca2?、Mg2?和Cl?等離子。以填充混床樹脂的電滲析模塊為例,在15 V電壓下,硬度離子去除率>90%,產水電阻率可達5 MΩ·cm。相比傳統(tǒng)離子交換,EDI無需酸堿再生,且自動化程度高。設計要點包括:①樹脂選擇(強酸/強堿型);②隔板流道優(yōu)化(防堵塞);③極水循環(huán)(防結垢)。某電子廠超純水系統(tǒng)中,EDI使再生廢水排放量減少95%,運行成本降低30%。電化學氣浮微氣泡粒徑10-30μm。江蘇工業(yè)電極除硬系統(tǒng)
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(tǒng)電位超過該值,熱力學上即可發(fā)生自發(fā)氧化。在實際水系統(tǒng)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(huán)水系統(tǒng)的電極選材提出更高要求。江西數據中心電極需求電化學方法使碳鋼腐蝕速率降至0.02mm/a。
鈦電極具有良好的穩(wěn)定性,包括化學穩(wěn)定性和機械穩(wěn)定性。在長期的電化學過程中,其表面的活性涂層不易發(fā)生脫落、溶解或結構變化,能夠保持穩(wěn)定的電催化性能。同時,鈦基體的度和良好的韌性,使得電極在受到機械振動、熱應力等外界因素影響時,依然能夠保持結構完整。例如,在電解水制氫設備中,鈦電極需要在連續(xù)的電解過程中保持穩(wěn)定的工作狀態(tài),其化學和機械穩(wěn)定性確保了設備的長期穩(wěn)定運行,減少了因電極性能下降而導致的設備停機維護次數。
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(fā)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(tǒng)。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(fā)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(tài)電勢需根據不同反應的極化曲線和極化規(guī)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(zhàn)。 電化學沉積技術年回收銅2.5噸。
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%。 陰極保護技術延長管道壽命至15年。山東吸收塔電極
電化學方法使色度從500倍降至10倍以下。江蘇工業(yè)電極除硬系統(tǒng)
鈦電極可以根據不同的標準進行分類。按照涂層材料的不同,可分為鈦基二氧化釕電極、鈦基二氧化銥電極等。鈦基二氧化釕電極常用于氯堿工業(yè)電解制氯,其對析氯反應具有良好的電催化活性和穩(wěn)定性;鈦基二氧化銥電極則在酸性介質中表現出優(yōu)異的析氧性能,常用于電鍍、電合成等領域。依據電極的用途,又可分為陽極和陰極。陽極在電解過程中發(fā)生氧化反應,陰極則發(fā)生還原反應,不同的電極用途決定了其表面涂層和結構的設計差異,以滿足特定的電化學需求 。江蘇工業(yè)電極除硬系統(tǒng)