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。
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。江蘇數據中心電極除硬系統電化學氧化分解PFOA脫氟率>99%。
電極作為電化學反應的關鍵部件,其工作原理基于與電解質或反應物間的相互作用。在電池里,電極通過與電解質中的離子進行氧化還原反應,實現電子的釋放與接收,進而產生電能。像是常見的干電池,鋅皮作為負極,發生氧化反應釋放電子;碳棒為正極,接受電子促使還原反應發生。在電化學過程中,電極表面的活性位點能催化反應,極大地提升反應速率,降低反應所需的活化能,使原本難以發生的反應得以順利進行。
電極的命名方式豐富多樣。部分依據電極的金屬部分來命名,如銅電極、銀電極,簡單直觀地表明了電極的主要材質。有些根據電極活性的氧化還原對中的特征物質命名,像甘汞電極,因其氧化還原對涉及甘汞這一特征物質。還有根據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,以及轉盤電極,通過特定的旋轉結構來影響電化學反應。此外,依據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定的電位參考。
垃圾滲濾液成分復雜(含腐殖酸、氨氮、重金屬等),電氧化可同步實現有機物降解和脫氮。以Ti/RuO?-IrO?陽極為例,在Cl?存在下,氨氮通過間接氧化轉化為N?(選擇性>70%),同時COD去除率達60-80%。關鍵問題在于滲濾液的高鹽分(如Na?、K?)可能導致電極腐蝕,需采用耐鹽涂層(如Ti/Pt)或預處理脫鹽。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,具備規模化應用潛力。電化學阻垢劑再生復用次數達10次。
難溶鹽電極的氧化還原對中有一個組分為難溶鹽或其他固相,它包含三個物相、兩個界面,且在每一相界面上存在著單一的快速遷越過程,甘汞電極(Hg|Hg?Cl?|Cl?)便是典型。在甘汞電極中,甘汞與電解液的溶解平衡受電液中濃度較高的 Cl?所控制,Cl?在 Hg?Cl?| 電液界面上的交換速率很快,這使得甘汞電極的電極電勢極為穩定,因此它成為常用的參比電極之一。部分書刊將這類電極稱為第二類電極,在電化學測量等領域有著不可或缺的地位。電化學臭氧發生器產率比傳統方法高30%。上海循壞水電極除硬系統
電化學除重金屬同步回收有價值金屬。江蘇數據中心電極設施
循環水系統的腐蝕與結垢往往并存,電化學方法可通過調控水質穩定性指數(LSI)實現雙重控制。陽極生成氧化性物質(如ClO?)抑制腐蝕菌,而陰極反應生成的OH?與HCO??結合生成CO?2?,優先與Ca2?形成可排垢層。采用Ti/Pt陽極與316L不銹鋼陰極組合時,碳鋼掛片的腐蝕速率從0.2 mm/年降至0.02 mm/年,同時結垢傾向指數(PSI)從8降至4。智能控制系統可根據在線pH、ORP和電導率數據動態調節電流(0.5-5 A),適用于水質波動大的工況。某化工廠應用后,設備壽命延長3倍,且年節水效益達200萬元。江蘇數據中心電極設施