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。太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)電解系統(tǒng)藻類控制率95%。黑龍江海水淡化電極設(shè)施
循環(huán)水系統(tǒng)中微生物滋生會(huì)導(dǎo)致生物粘泥、管道腐蝕和換熱效率下降,電極電化學(xué)技術(shù)可通過(guò)原位生成殺菌劑(如活性氯、臭氧和羥基自由基)實(shí)現(xiàn)高效消毒。以鈦基涂層電極(Ti/RuO?-IrO?)為例,在含氯循環(huán)水中電解產(chǎn)生次氯酸(HClO),當(dāng)有效氯濃度維持在0.5-2 mg/L時(shí),對(duì)異養(yǎng)菌的殺滅率超過(guò)99.9%。相比傳統(tǒng)化學(xué)加藥(如二氧化氯),電化學(xué)法具有精細(xì)控量、無(wú)藥劑殘留的優(yōu)勢(shì)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)需考慮電流密度(通常1-5 mA/cm2)、流速(>0.5 m/s防止結(jié)垢)和電極壽命(涂層穩(wěn)定性>5年)。某石化廠案例顯示,該技術(shù)使殺菌成本降低40%,且避免了化學(xué)藥劑對(duì)設(shè)備的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。吉林循壞水電極電化學(xué)氣浮微氣泡粒徑10-30μm。
活性層是電極的重要部分,通常由具備電化學(xué)活性的材料構(gòu)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(guān)鍵指標(biāo)。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(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)影響著鋰離子的嵌入和脫出過(guò)程,進(jìn)而影響電池的能量密度和循環(huán)壽命。在其他電化學(xué)反應(yīng)中,活性層材料能夠通過(guò)自身的氧化還原反應(yīng),實(shí)現(xiàn)電子的轉(zhuǎn)移,推動(dòng)反應(yīng)的進(jìn)行,是決定電極功能的關(guān)鍵因素。
導(dǎo)電層在電極中起著至關(guān)重要的電子傳輸作用,它的存在保證了電子能夠高效地進(jìn)出活性層。為了實(shí)現(xiàn)良好的導(dǎo)電性能,導(dǎo)電層通常選用高導(dǎo)電率的材料,如金屬銅、銀等。在設(shè)計(jì)導(dǎo)電層時(shí),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(jié)合,減少電子傳輸過(guò)程中的阻力。此外,導(dǎo)電層的厚度和結(jié)構(gòu)也會(huì)對(duì)電子傳輸效率產(chǎn)生影響,需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),以提高電極的整體性能。
為克服單一電氧化的局限性,常將其與光催化、臭氧氧化或生物處理聯(lián)用。例如,電氧化-光催化(EO-PC)系統(tǒng)中,TiO?光陽(yáng)極在紫外光激發(fā)下產(chǎn)生電子-空穴對(duì),與電生成的·OH協(xié)同降解污染物,對(duì)雙酚A的礦化率比單獨(dú)電氧化提高40%。電氧化-生物耦合工藝(如前置電氧化提高廢水可生化性)可降低能耗,適用于高濃度有機(jī)廢水。此外,電氧化與膜過(guò)濾結(jié)合(如電化學(xué)膜生物反應(yīng)器)能同步實(shí)現(xiàn)污染物降解和固液分離,但需解決膜污染和電極-膜模塊集成設(shè)計(jì)問(wèn)題。電化學(xué)除硅技術(shù)解決地?zé)嵯到y(tǒng)硅垢難題。
臭氧氧化可高效降解循環(huán)水中的難降解有機(jī)物,電化學(xué)臭氧發(fā)生器(EOG)通過(guò)質(zhì)子交換膜電解水產(chǎn)生高濃度臭氧(50-200 g O?/kWh)。以PbO?陽(yáng)極為例,臭氧產(chǎn)率比傳統(tǒng)電暈法高30%,且無(wú)需空氣預(yù)處理。某印染廠將EOG集成至循環(huán)水系統(tǒng),色度去除率>95%,并減少了污泥產(chǎn)量。
循環(huán)水中的Cu、Zn等重金屬可通過(guò)電化學(xué)沉積在陰極回收。采用旋轉(zhuǎn)陰極(轉(zhuǎn)速50 rpm)和脈沖電流(占空比20%)時(shí),銅回收純度達(dá)99.5%,電流效率>80%。某電鍍廠循環(huán)水處理案例顯示,年回收銅2.5噸,經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益明顯。 電化學(xué)技術(shù)處理過(guò)程安全環(huán)保。湖南源力循壞水電極設(shè)施
電化學(xué)技術(shù)處理不改變水溫。黑龍江海水淡化電極設(shè)施
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。