金属氧化生成的腐蚀产物(如Fe?O?、γ-FeOOH)本身具有半导体特性,其禁带宽度影响电子转移效率。例如α-Fe?O?(Eg=2.2eV)比γ-Fe?O?(Eg=2.0eV)更稳定。这些氧化物还可能参与光电化学反应,在光照条件下产生额外光电流,导致传统电位测量出现偏差。现在研究正尝试利用这种特性开发自供能监测传感器。
在拉伸应力和腐蚀介质共同作用下,电极材料会发生SCC。以奥氏体不锈钢在Cl?环境为例,其裂纹扩展速率可达10??-10??mm/s。电化学噪声检测发现,SCC过程中会出现特征性的电流/电位突跳信号,这些瞬态响应与位错滑移、膜破裂等微观事件直接相关,为早期预警提供了新思路。 电极系统处理效果持久稳定。贵州吸收塔电极设备
工业废水成分复杂,常含有毒、难降解有机物(如酚类、染料、农药),而电氧化技术对此类污染物表现出独特优势。例如,在焦化废水处理中,采用Ti/SnO?-Sb?O?电极可将苯酚浓度从500 mg/L降至5 mg/L以下,COD去除率达85%。对于印染废水,电氧化能同时实现脱色(降解偶氮键)和COD削减,如使用Ti/Pt阳极时,活性艳红X-3B的脱色率在60分钟内达99%。该技术的工业化应用需解决电极寿命(如涂层剥落问题)和能耗优化(如采用脉冲电流),目前已有模块化电氧化反应器用于电镀、制药等行业的中试案例。河南循坏水电极除硬系统电化学技术处理过程安全环保。
电极材料是电氧化技术的重要部分,其催化活性、稳定性和成本直接决定应用可行性。目前研究较多的包括金属氧化物电极(如Ti/RuO?、Ti/PbO?)、BDD电极及碳基电极(如石墨、碳毡)。Ti/RuO?电极具有高析氧电位(1.6 V vs. SHE),适合处理含氯废水,但易发生析氧副反应;Ti/PbO?电极成本较低且催化活性强,但长期运行后Pb溶出可能造成二次污染。BDD电极因其化学惰性和超高氧析出电位(>2.3 V)成为难降解有机物处理的理想选择,但制备成本限制了大规模应用。未来趋势是开发复合涂层电极(如SnO?-Sb/Ti)或非贵金属催化剂,以兼顾性能与经济性。
一般循环水管壁的生物膜难以通过常规杀菌剂清洗,电化学生成的氢氧自由基(·OH)可氧化破坏生物膜胞外聚合物(EPS),实现物理剥离。采用脉冲电解模式(频率100 Hz,占空比50%)时,钛基电极产生的·OH能渗透至生物膜深层,剥离效率比连续电解提高40%。某制药厂案例中,每周运行2小时电化学处理,生物膜厚度从500 μm降至50 μm以下,换热效率恢复至设计值的95%。需注意高浓度·OH可能腐蚀非金属管道(如PVC),建议配合缓蚀剂投加。电化学pH调控精度达±0.3。
难溶盐电极的氧化还原对中有一个组分为难溶盐或其他固相,它包含三个物相、两个界面,且在每一相界面上存在着单一的快速迁越过程,甘汞电极(Hg|Hg?Cl?|Cl?)便是典型。在甘汞电极中,甘汞与电解液的溶解平衡受电液中浓度较高的 Cl?所控制,Cl?在 Hg?Cl?| 电液界面上的交换速率很快,这使得甘汞电极的电极电势极为稳定,因此它成为常用的参比电极之一。部分书刊将这类电极称为第二类电极,在电化学测量等领域有着不可或缺的地位。电化学再生缓蚀剂使更换周期延长至1年。甘肃海水淡化电极
电极技术适用于高温循环水。贵州吸收塔电极设备
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。