电极电氧化是一种通过阳极表面直接或间接氧化降解污染物的电化学技术。其机制包括两种路径:一是污染物在阳极表面直接失去电子(直接氧化),二是阳极生成强氧化性活性物种(如羟基自由基·OH、活性氯等)引发间接氧化。以硼掺杂金刚石(BDD)电极为例,其宽电位窗口(>2.5 V vs. SHE)可高效产生·OH,实现有机物的完全矿化。典型反应中,有机物(R)被氧化为CO₂和H₂O:R + ·OH → CO₂ + H₂O + 其他产物。此外,电解质类型明显影响反应路径:含Cl⁻介质中会生成HClO/ClO⁻,而SO₄²⁻介质则依赖·OH主导氧化。该技术的效率由电流密度、电极材料、pH值和传质条件共同决定,需通过优化参数平衡降解速率与能耗。电化学除重金属同步回收有价值金属。广东数据中心电极

臭氧氧化可高效降解循环水中的难降解有机物,电化学臭氧发生器(EOG)通过质子交换膜电解水产生高浓度臭氧(50-200gO₃/kWh)。以PbO₂阳极为例,臭氧产率比传统电晕法高30%,且无需空气预处理。某印染厂将EOG集成至循环水系统,色度去除率>95%,并减少了污泥产量。循环水中的Cu、Zn等重金属可通过电化学沉积在阴极回收。采用旋转阴极(转速50rpm)和脉冲电流(占空比20%)时,铜回收纯度达99.5%,电流效率>80%。某电镀厂循环水处理案例显示,年回收铜2.5吨,经济效益与环境效益明显。新疆吸收塔电极需求电极技术处理不影响水体透明度。

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。
垃圾渗滤液成分复杂(含腐殖酸、氨氮、重金属等),电氧化可同步实现有机物降解和脱氮。以Ti/RuO₂-IrO₂阳极为例,在Cl⁻存在下,氨氮通过间接氧化转化为N₂(选择性>70%),同时COD去除率达60-80%。关键问题在于渗滤液的高盐分(如Na⁺、K⁺)可能导致电极腐蚀,需采用耐盐涂层(如Ti/Pt)或预处理脱盐。此外,耦合生物处理(如前置厌氧消化)可降低电耗,而脉冲电源模式能减少电极钝化。中试研究表明,处理成本约为8-12元/吨,具备规模化应用潜力。电化学沉积回收铜纯度达99.5%。

随着全球对清洁能源的需求不断增加,电解水制氢作为一种高效、环保的制氢方式,受到关注。钛电极在电解水制氢过程中发挥着关键作用。钛基二氧化铱阳极和钛基铂阴极分别在析氧和析氢反应中表现出优异的电催化性能,能够降低反应的过电位,提高电解效率。通过优化钛电极的结构和涂层性能,可以进一步提高电解水制氢的效率和降低能耗。同时,钛电极的稳定性和长寿命确保了电解水制氢设备能够长期稳定运行,为大规模制氢提供了可靠的技术支持,对推动氢能产业的发展具有重要意义。智能电极自动适应水质变化。河北吸收塔电极除硬系统
三维电极处理苯酚废水效率提高50%。广东数据中心电极
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ImpressedCurrentCathodicProtection(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-850mV(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20A/m²,膜通量50L/(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%。广东数据中心电极