循環水中的鈣鎂離子易形成碳酸鈣和硫酸鈣垢,電化學除垢技術通過陰極反應(2H?O + 2e? → H?↑ + 2OH?)提高局部pH,促使成垢離子(Ca2?、Mg2?)以疏松形式析出并隨排污水排除。采用網狀不銹鋼陰極時,垢層主要成分為文石型CaCO?(非粘附性),可通過自動刮垢裝置。關鍵參數包括電流密度(10-30 mA/cm2)、水溫(<60℃)和停留時間(>30分鐘)。某電廠循環水系統應用后,換熱管結垢速率從3 mm/年降至0.5 mm/年,同時節水15%(減少排污量)。該技術的瓶頸在于高硬度水質(>500 mg/L CaCO?)時能耗上升,需配合水質軟化預處理。電化學除硅技術解決地熱系統硅垢難題。浙江源力循壞水電極設備
電極材料的選擇至關重要,它直接影響電極的性能和應用范圍。金屬材料如銅、銀、鉑等,因具有良好的導電性,在許多電極應用中備受青睞。銅的導電性優良且成本相對較低,常用于一般的導電電極;銀的導電率更高,在一些對導電性要求極高的電子器件電極中有所應用;鉑則因其出色的化學穩定性和生物相容性,常用于醫療設備電極以及一些高精度的電化學檢測電極。此外,碳材料如石墨,也因其獨特的導電性能和化學穩定性,在電池電極等領域使用。河南海水淡化電極需求太陽能驅動電解系統藻類控制率95%。
循環水系統中微生物滋生會導致生物粘泥、管道腐蝕和換熱效率下降,電極電化學技術可通過原位生成殺菌劑(如活性氯、臭氧和羥基自由基)實現高效消毒。以鈦基涂層電極(Ti/RuO?-IrO?)為例,在含氯循環水中電解產生次氯酸(HClO),當有效氯濃度維持在0.5-2 mg/L時,對異養菌的殺滅率超過99.9%。相比傳統化學加藥(如二氧化氯),電化學法具有精細控量、無藥劑殘留的優勢。系統設計需考慮電流密度(通常1-5 mA/cm2)、流速(>0.5 m/s防止結垢)和電極壽命(涂層穩定性>5年)。某石化廠案例顯示,該技術使殺菌成本降低40%,且避免了化學藥劑對設備的腐蝕風險。
隨著人們對水質要求的不斷提高,鈦電極在水處理領域發揮著越來越重要的作用。在電解法水處理中,鈦電極可用于降解水中的有機污染物、去除重金屬離子等。通過選擇合適的鈦電極材料和涂層,能夠產生具有強氧化性的活性物質,如羥基自由基等,這些活性物質可以將水中的有機污染物氧化分解為無害的二氧化碳和水。例如,在處理印染廢水、制藥廢水等高濃度有機廢水時,鈦電極電解法具有處理效率高、無二次污染等優點。同時,鈦電極還可用于消毒殺菌,通過電解產生的氯氣、次氯酸等物質殺滅水中的細菌和病毒,保障飲用水的安全。智能電極系統實現遠程監控。
溶解氧(DO)在電極氧化中扮演復雜角色:一方面作為去極化劑加速金屬溶解(如4Fe+3O?→2Fe?O?),另一方面在適當條件下促進保護性氧化膜形成。實驗數據顯示,當DO從0.1mg/L升至8mg/L時,碳鋼腐蝕速率可從0.01mm/a增至0.15mm/a。但在pH>9的堿性環境中,DO會促進γ-Fe?O?致密膜生成,反而抑制腐蝕。這種濃度-效應的非線性關系要求在實際監測中必須精確控制DO水平。
氧化反應動力學受電荷轉移、物質擴散等多因素控制。對于鐵電極,在pH=7的中性水中,其氧化電流密度通常為10??-10??A/cm2。當形成鈍化膜后,電流密度可降至10??A/cm2以下。值得注意的是,氯離子存在時會使鈍化膜局部破裂,產生微米級的活性溶解點,此時電流密度呈現脈動特征,這種非線性動力學行為給電極壽命預測帶來挑戰。通過電化學阻抗譜(EIS)可有效表征這些動力學過程。 電化學氣浮微氣泡粒徑10-30μm。浙江源力循壞水電極設備
電化學技術處理循環水無氣味。浙江源力循壞水電極設備
PFAS(如PFOA、PFOS)因C-F鍵能高(~116 kcal/mol),常規方法幾乎無法降解。電氧化技術通過陽極生成的·OH和空穴(h?)攻擊PFAS的羧基或磺酸基,逐步脫氟并縮短碳鏈。BDD電極在10 mA/cm2下處理PFOA 4小時,脫氟率>95%,且無短鏈PFAS積累。優化方向包括:①提高電極對PFAS的吸附能力(如碳納米管修飾);②添加助催化劑(如Ce3?)促進C-F鍵斷裂;③開發電流密度(<2 mA/cm2)的長周期運行模式以降低能耗。該技術已被美國EPA列為PFAS處理推薦技術之一。