循环水中的钙镁离子易形成碳酸钙和硫酸钙垢,电化学除垢技术通过阴极反应(2H₂O + 2e⁻ → H₂↑ + 2OH⁻)提高局部pH,促使成垢离子(Ca²⁺、Mg²⁺)以疏松形式析出并随排污水排除。采用网状不锈钢阴极时,垢层主要成分为文石型CaCO₃(非粘附性),可通过自动刮垢装置清洗。关键参数包括电流密度(10-30 mA/cm²)、水温(<60℃)和停留时间(>30分钟)。某电厂循环水系统应用后,换热管结垢速率从3 mm/年降至0.5 mm/年,同时节水15%(减少排污量)。该技术的瓶颈在于高硬度水质(>500 mg/L CaCO₃)时能耗上升,需配合水质软化预处理。电化学处理使换热效率恢复至95%。江苏工业电极
PFAS(如PFOA、PFOS)因C-F键能高(~116 kcal/mol),常规方法几乎无法降解。电氧化技术通过阳极生成的·OH和空穴(h⁺)攻击PFAS的羧基或磺酸基,逐步脱氟并缩短碳链。BDD电极在10 mA/cm²下处理PFOA 4小时,脱氟率>95%,且无短链PFAS积累。优化方向包括:①提高电极对PFAS的吸附能力(如碳纳米管修饰);②添加助催化剂(如Ce³⁺)促进C-F键断裂;③开发电流密度(<2 mA/cm²)的长周期运行模式以降低能耗。该技术已被美国EPA列为PFAS处理推荐技术之一。
循环水管道和换热器的电化学阴极保护可通过外加电流或牺牲阳极实现。以Impressed Current Cathodic Protection(ICCP)为例,钛镀铂阳极(寿命>20年)输出电流使碳钢管道电位极化至-850 mV(vs. CSE),腐蚀速率降低90%。设计需考虑:①阳极分布(每50米一组);②参比电极监控(Ag/AgCl);③绝缘法兰(防杂散电流)。某海水循环冷却系统中,ICCP技术使管道寿命从5年延长至15年以上。
循环水排污水的回用是节水关键,电化学-超滤(EC-UF)组合工艺可同步去除悬浮物、有机物和微生物。铝电极电解产生的Al³⁺水解后形成絮体(如Al(OH)₃),通过吸附和电中和作用强化UF膜污染控制,通量衰减率降低60%。典型操作条件:电流密度20 A/m²,膜通量50 L/(m²·h)。某热电厂的零排放项目中,EC-UF使反渗透进水SDI<3,回用率从70%提升至90%。
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。电化学-超滤耦合工艺使回用率达90%。
PPCPs(如防晒剂)在水体中持续积累,传统工艺难以有效去除。电氧化技术可通过自由基攻击实现PPCPs的分子结构破坏。以磺胺甲恶唑(SMX)为例,BDD电极在10 mA/cm²电流密度下处理2小时,SMX降解率>95%,且毒性评估显示中间产物无生态风险。关键挑战在于PPCPs的低浓度(ng/L~μg/L)和高背景有机物干扰,需通过提高电极选择性(如分子印迹改性)或耦合前置吸附工艺来增强靶向降解。此外,实际水体中碳酸盐等自由基淬灭剂会降低效率,需优化反应条件以抑制副反应。光电协同催化使有机物降解速率提升3倍。湖北工业电极需求
电化学技术处理不改变水温。江苏工业电极
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。 江苏工业电极