循環(huán)水系統(tǒng)的腐蝕與結(jié)垢往往并存,電化學(xué)方法可通過調(diào)控水質(zhì)穩(wěn)定性指數(shù)(LSI)實(shí)現(xiàn)雙重控制。陽極生成氧化性物質(zhì)(如ClO?)抑制腐蝕菌,而陰極反應(yīng)生成的OH?與HCO??結(jié)合生成CO?2?,優(yōu)先與Ca2?形成可排垢層。采用Ti/Pt陽極與316L不銹鋼陰極組合時(shí),碳鋼掛片的腐蝕速率從0.2 mm/年降至0.02 mm/年,同時(shí)結(jié)垢傾向指數(shù)(PSI)從8降至4。智能控制系統(tǒng)可根據(jù)在線pH、ORP和電導(dǎo)率數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)電流(0.5-5 A),適用于水質(zhì)波動(dòng)大的工況。某化工廠應(yīng)用后,設(shè)備壽命延長(zhǎng)3倍,且年節(jié)水效益達(dá)200萬元。電極技術(shù)適用于高溫循環(huán)水。北京海水淡化電極除硬系統(tǒng)
電極作為電化學(xué)反應(yīng)的關(guān)鍵部件,其工作原理基于與電解質(zhì)或反應(yīng)物間的相互作用。在電池里,電極通過與電解質(zhì)中的離子進(jìn)行氧化還原反應(yīng),實(shí)現(xiàn)電子的釋放與接收,進(jìn)而產(chǎn)生電能。像是常見的干電池,鋅皮作為負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng)釋放電子;碳棒為正極,接受電子促使還原反應(yīng)發(fā)生。在電化學(xué)過程中,電極表面的活性位點(diǎn)能催化反應(yīng),極大地提升反應(yīng)速率,降低反應(yīng)所需的活化能,使原本難以發(fā)生的反應(yīng)得以順利進(jìn)行。
電極的命名方式豐富多樣。部分依據(jù)電極的金屬部分來命名,如銅電極、銀電極,簡(jiǎn)單直觀地表明了電極的主要材質(zhì)。有些根據(jù)電極活性的氧化還原對(duì)中的特征物質(zhì)命名,像甘汞電極,因其氧化還原對(duì)涉及甘汞這一特征物質(zhì)。還有根據(jù)電極金屬部分形狀命名的,例如滴汞電極,其電極金屬部分呈液滴狀,以及轉(zhuǎn)盤電極,通過特定的旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)來影響電化學(xué)反應(yīng)。此外,依據(jù)電極功能命名的也不少,比如參比電極,用于為其他電極提供穩(wěn)定的電位參考。 安徽海水淡化電極設(shè)備電化學(xué)方法使色度從500倍降至10倍以下。
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)通過電解水反應(yīng)(陽極: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。
保護(hù)層對(duì)于電極的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義,它能夠阻止環(huán)境因素對(duì)電極的不利影響。在實(shí)際應(yīng)用中,電極可能會(huì)面臨濕度、溫度變化、化學(xué)物質(zhì)侵蝕等多種環(huán)境因素的挑戰(zhàn)。保護(hù)層可以防止電極表面被氧化、腐蝕,避免活性物質(zhì)與外界雜質(zhì)發(fā)生反應(yīng),從而維持電極的性能穩(wěn)定。例如在戶外使用的電化學(xué)傳感器電極,其保護(hù)層需要具備良好的防水、防紫外線性能;在化工生產(chǎn)中的電極,保護(hù)層則要能抵御強(qiáng)酸堿等化學(xué)物質(zhì)的腐蝕。
選擇電極材料時(shí),導(dǎo)電性是一個(gè)極為關(guān)鍵的參數(shù)。不同的應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)導(dǎo)電性的要求差異很大,在電力傳輸領(lǐng)域,用于輸送大量電能的電極,必須具備極高的導(dǎo)電率,以減少電能在傳輸過程中的損耗。像銅這種常見的導(dǎo)電材料,其導(dǎo)電率較高,廣泛應(yīng)用于一般的電力傳輸電極。而在一些對(duì)導(dǎo)電性能要求更為苛刻的電子器件中,如芯片中的電極,可能會(huì)選用導(dǎo)電率更高的銀或其他特殊材料,以滿足高速、高效的數(shù)據(jù)傳輸需求。 電解再生技術(shù)使阻垢劑年省500萬元。
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80%,且降解產(chǎn)物無生物毒性。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。
電極技術(shù)處理不影響水體透明度。北京海水淡化電極除硬系統(tǒng)
電極材料的選擇至關(guān)重要,它直接影響電極的性能和應(yīng)用范圍。金屬材料如銅、銀、鉑等,因具有良好的導(dǎo)電性,在許多電極應(yīng)用中備受青睞。銅的導(dǎo)電性優(yōu)良且成本相對(duì)較低,常用于一般的導(dǎo)電電極;銀的導(dǎo)電率更高,在一些對(duì)導(dǎo)電性要求極高的電子器件電極中有所應(yīng)用;鉑則因其出色的化學(xué)穩(wěn)定性和生物相容性,常用于醫(yī)療設(shè)備電極以及一些高精度的電化學(xué)檢測(cè)電極。此外,碳材料如石墨,也因其獨(dú)特的導(dǎo)電性能和化學(xué)穩(wěn)定性,在電池電極等領(lǐng)域使用。北京海水淡化電極除硬系統(tǒng)