随着人们对水质要求的不断提高,钛电极在水处理领域发挥着越来越重要的作用。在电解法水处理中,钛电极可用于降解水中的有机污染物、去除重金属离子等。通过选择合适的钛电极材料和涂层,能够产生具有强氧化性的活性物质,如羟基自由基等,这些活性物质可以将水中的有机污染物氧化分解为无害的二氧化碳和水。例如,在处理印染废水、制药废水等高浓度有机废水时,钛电极电解法具有处理效率高、无二次污染等优点。同时,钛电极还可用于消毒杀菌,通过电解产生的氯气、次氯酸等物质杀灭水中的细菌和病毒,保障饮用水的安全。电化学处理循环水满足地表水Ⅲ类标准。山西源力循坏水电极
电极氧化反应遵循电化学热力学原理,可用能斯特方程描述电极电位与反应物浓度的关系。以铁电极为例,其氧化反应Fe→Fe²⁺+2e⁻的标准电极电位为-0.44V(vs SHE)。当系统电位超过该值,热力学上即可发生自发氧化。在实际水系统中,溶解氧的存在会显著提高氧化电位,例如O₂+2H₂O+4e⁻→4OH⁻反应的标准电位达+0.40V,二者耦合构成腐蚀电池。温度每升高10℃,氧化反应速率通常提高1.5-2倍,这对高温循环水系统的电极选材提出更高要求。山西源力循坏水电极电化学除磷产物纯度达90%可用作磷肥。
电极可分为阳极和阴极,在电化学电池中,发生氧化作用的电极是阳极,该过程中物质失去电子;发生还原作用的电极是阴极,物质在这一过程中得到电子。例如在常见的锂离子电池中,充电时,锂离子从正极脱出,通过电解质嵌入负极,此时正极是阳极,负极是阴极;放电时则相反,锂离子从负极脱出,通过电解质嵌入正极,电极的阴阳极角色发生转换,正是这种阴阳极之间的氧化还原反应,实现了电池的充放电过程。
参比电极在电化学测量中扮演着不可或缺的角色,它为其他电极提供稳定的参考电位。在复杂的电化学体系中,由于各种因素的影响,单个电极的电位难以直接准确测量,而参比电极的电位具有高度的稳定性和重现性。将参比电极与待测电极组成测量电池,通过测量电池的电动势,就能依据参比电极的已知电位,精确推算出待测电极的电位,为研究电化学反应的机理、电极材料的性能等提供了可靠的电位基准,广泛应用于科研、工业生产中的电化学分析等领域。
含油废水常见于石化、食品加工等行业,其高COD和乳化特性使传统处理方法效率低下。电氧化技术可通过阳极产生的·OH和活性氧物种(如O₂⁻)破坏油滴表面的乳化剂,实现破乳和有机物降解。例如,采用Ti/SnO₂-Sb电极处理乳化油废水时,COD去除率可达80%以上,且油滴粒径从10 μm降至1 μm以下。关键挑战在于电极污染(油膜覆盖导致活性位点失活),需通过脉冲电流或周期性极性反转(PRS技术)缓解。此外,耦合气浮工艺可提升油污分离效率,而低温等离子体辅助电氧化能进一步降低能耗。未来需开发疏油-亲水双功能电极材料以增强抗污性。电化学-膜技术实现循环水零排放。
保护层对于电极的长期稳定运行具有重要意义,它能够阻止环境因素对电极的不利影响。在实际应用中,电极可能会面临湿度、温度变化、化学物质侵蚀等多种环境因素的挑战。保护层可以防止电极表面被氧化、腐蚀,避免活性物质与外界杂质发生反应,从而维持电极的性能稳定。例如在户外使用的电化学传感器电极,其保护层需要具备良好的防水、防紫外线性能;在化工生产中的电极,保护层则要能抵御强酸碱等化学物质的腐蚀。
选择电极材料时,导电性是一个极为关键的参数。不同的应用场景对导电性的要求差异很大,在电力传输领域,用于输送大量电能的电极,必须具备极高的导电率,以减少电能在传输过程中的损耗。像铜这种常见的导电材料,其导电率较高,广泛应用于一般的电力传输电极。而在一些对导电性能要求更为苛刻的电子器件中,如芯片中的电极,可能会选用导电率更高的银或其他特殊材料,以满足高速、高效的数据传输需求。 电化学技术处理不改变水温。江苏数据中心电极除硬系统
电化学方法处理成本低于传统工艺。山西源力循坏水电极
电极的制备工艺对其电化学性能至关重要。以钛基涂层电极为例,典型制备流程包括基体预处理(喷砂、酸蚀)、涂层溶液配制(如RuCl₃和IrCl₃的混合溶液)和热分解氧化(多次涂覆-烧结循环)。溶胶-凝胶法可制备均匀的纳米氧化物涂层,而电沉积法则适合精确控制贵金属(如Pt)的负载量。关键挑战在于涂层与基体的结合力不足导致的剥落问题,可通过引入中间层(如Ta₂O₅)或等离子喷涂技术改善。此外,新兴的原子层沉积(ALD)技术能实现单原子级精度,用于制备超薄、高活性电极涂层。山西源力循坏水电极