山東海水淡化電極

電極氧化反應(yīng)遵循電化學(xué)熱力學(xué)原理，可用能斯特方程描述電極電位與反應(yīng)物濃度的關(guān)系。以鐵電極為例，其氧化反應(yīng)Fe→Fe2?+2e?的標(biāo)準(zhǔn)電極電位為-0.44V（vs SHE）。當(dāng)系統(tǒng)電位超過該值，熱力學(xué)上即可發(fā)生自發(fā)氧化。在實際水系統(tǒng)中，溶解氧的存在會顯著提高氧化電位，例如O?+2H?O+4e?→4OH?反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電位達(dá)+0.40V，二者耦合構(gòu)成腐蝕電池。溫度每升高10℃，氧化反應(yīng)速率通常提高1.5-2倍，這對高溫循環(huán)水系統(tǒng)的電極選材提出更高要求。陰極保護(hù)技術(shù)延長管道壽命至15年。山東海水淡化電極

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?光陽極在紫外光激發(fā)下產(chǎn)生電子-空穴對，與電生成的·OH協(xié)同降解污染物，對雙酚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，電氧化與膜過濾結(jié)合（如電化學(xué)膜生物反應(yīng)器）能同步實現(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)計問題。天津源力循壞水電極除硬系統(tǒng)電解再生技術(shù)使阻垢劑年省500萬元。

電極材料是電氧化技術(shù)的重要部分，其催化活性、穩(wěn)定性和成本直接決定應(yīng)用可行性。目前研究較多的包括金屬氧化物電極（如Ti/RuO?、Ti/PbO?）、BDD電極及碳基電極（如石墨、碳?xì)郑?。Ti/RuO?電極具有高析氧電位（1.6 V vs. SHE），適合處理含氯廢水，但易發(fā)生析氧副反應(yīng)；Ti/PbO?電極成本較低且催化活性強(qiáng)，但長期運(yùn)行后Pb溶出可能造成二次污染。BDD電極因其化學(xué)惰性和超高氧析出電位（>2.3 V）成為難降解有機(jī)物處理的理想選擇，但制備成本限制了大規(guī)模應(yīng)用。未來趨勢是開發(fā)復(fù)合涂層電極（如SnO?-Sb/Ti）或非貴金屬催化劑，以兼顧性能與經(jīng)濟(jì)性。

氰的反應(yīng)物是電鍍、冶金廢水的典型毒性成分，電氧化技術(shù)能將其高效轉(zhuǎn)化為低毒產(chǎn)物。在堿性條件下（pH>10），氰根（CN?）在陽極被直接氧化為氰酸根（OCN?），進(jìn)一步水解為CO?和NH?。采用Ti/RuO?-IrO?電極時，CN?去除率可達(dá)99.9%，且電流效率高達(dá)70%。若廢水中含重金屬（如Cu2?），電氧化還可同步破絡(luò)合并沉淀金屬離子。該技術(shù)的重要參數(shù)是pH控制（防止HCN揮發(fā)）和氯離子濃度（NaCl作為電解質(zhì)時可生成活性氯強(qiáng)化氧化），實際應(yīng)用中需避免中間產(chǎn)物（如CNCl）的生成風(fēng)險。新型電極材料耐腐蝕性能優(yōu)異。

氯離子對電極氧化的影響主要體現(xiàn)在：①競爭吸附破壞鈍化膜（Cl?與O2?競爭金屬表面位點(diǎn)）；②形成可溶性金屬氯配合物（如FeCl?）；③形成酸性微環(huán)境。當(dāng)Cl?濃度超過300mg/L時，316不銹鋼的點(diǎn)蝕電位會從+0.35V驟降至+0.05V。值得注意的是，Cl?/SO?2?比值超過0.5時，協(xié)同效應(yīng)會明顯加劇腐蝕，這解釋了為何海水冷卻系統(tǒng)需要特種合金電極。硫酸鹽還原菌（SRB）等微生物可通過獨(dú)特機(jī)制加速電極氧化：①分泌酸性代謝物；②形成差異通氣電池；③直接參與電子轉(zhuǎn)移。研究發(fā)現(xiàn)SRB存在時，碳鋼腐蝕速率可達(dá)無菌環(huán)境的5-10倍。更復(fù)雜的是，微生物生物膜會導(dǎo)致電極表面pH梯度變化，某些區(qū)域pH可低至2-3，這種微區(qū)酸化現(xiàn)象常規(guī)探頭難以檢測，需借助微電極陣列進(jìn)行空間分辨測量。電極技術(shù)處理不影響水體透明度。新疆循壞水電極除硬

電化學(xué)系統(tǒng)啟?？焖俦憬?。山東海水淡化電極

垃圾滲濾液成分復(fù)雜（含腐殖酸、氨氮、重金屬等），電氧化可同步實現(xiàn)有機(jī)物降解和脫氮。以Ti/RuO?-IrO?陽極為例，在Cl?存在下，氨氮通過間接氧化轉(zhuǎn)化為N?（選擇性>70%），同時COD去除率達(dá)60-80%。關(guān)鍵問題在于滲濾液的高鹽分（如Na?、K?）可能導(dǎo)致電極腐蝕，需采用耐鹽涂層（如Ti/Pt）或預(yù)處理脫鹽。此外，耦合生物處理（如前置厭氧消化）可降低電耗，而脈沖電源模式能減少電極鈍化。中試研究表明，處理成本約為8-12元/噸，具備規(guī)模化應(yīng)用潛力。山東海水淡化電極