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。
含油廢水常見于石化、食品加工等行業,其高COD和乳化特性使傳統處理方法效率低下。電氧化技術可通過陽極產生的·OH和活性氧物種(如O??)破壞油滴表面的乳化劑,實現破乳和有機物降解。例如,采用Ti/SnO?-Sb電極處理乳化油廢水時,COD去除率可達80%以上,且油滴粒徑從10 μm降至1 μm以下。關鍵挑戰在于電極污染(油膜覆蓋導致活性位點失活),需通過脈沖電流或周期性極性反轉(PRS技術)緩解。此外,耦合氣浮工藝可提升油污分離效率,而低溫等離子體輔助電氧化能進一步降低能耗。未來需開發疏油-親水雙功能電極材料以增強抗污性。寧夏源力循壞水電極電化學技術處理不改變水溫。
電解槽中的電極同樣至關重要,它是電流進入或離開電解液的導體,電解過程就在電極相界面上發生氧化還原反應。電極分為陰極和陽極,與電源正極相連的是陽極,陽極上發生氧化反應;與電源負極相連的是陰極,陰極上發生還原反應。電解材料種類繁多,碳電極是常用材料之一,因其具有良好的導電性和化學穩定性,在許多電解過程中表現出色。此外,鈦等金屬也可作為電極材料,尤其在一些對電極耐腐蝕性要求較高的特殊電解應用中。在電鍍工藝里,含有鍍層金屬的金屬常作為陽極,待鍍制品則作為陰極。
農藥廢水(如有機磷、三嗪類)具有高毒性和持久性,電氧化技術能針對性斷裂其關鍵官能團(如P=S、C-Cl鍵)。以毒死蜱為例,BDD電極在pH=3條件下處理2小時,脫氯率>90%,且產物急性毒性明顯降低。優化策略包括:①添加Fe2?引發類Fenton反應(電-Fenton),加速·OH生成;②采用流化床電極增強傳質;③控制電流密度(10-15 mA/cm2)以避免過度析氧副反應。實際應用中需關注農藥轉化中間體的生態風險,建議結合生物毒性測試指導工藝參數選擇。電化學系統處理能力可靈活調節。
活性層是電極的重要部分,通常由具備電化學活性的材料構成。在電池電極中,活性層材料的特性決定了電池的充放電性能、容量大小等關鍵指標。例如在鋰離子電池中,陰極的活性層材料如鋰鈷氧化物,其晶體結構和化學性質影響著鋰離子的嵌入和脫出過程,進而影響電池的能量密度和循環壽命。在其他電化學反應中,活性層材料能夠通過自身的氧化還原反應,實現電子的轉移,推動反應的進行,是決定電極功能的關鍵因素。
導電層在電極中起著至關重要的電子傳輸作用,它的存在保證了電子能夠高效地進出活性層。為了實現良好的導電性能,導電層通常選用高導電率的材料,如金屬銅、銀等。在設計導電層時,還需考慮其與活性層和基底的兼容性,確保各層之間能夠緊密結合,減少電子傳輸過程中的阻力。此外,導電層的厚度和結構也會對電子傳輸效率產生影響,需要根據具體的應用需求進行優化設計,以提高電極的整體性能。 電化學氣浮微氣泡粒徑10-30μm。天津數據中心電極
電化學方法處理不改變水體pH值。山東吸收塔電極
氯離子對電極氧化的影響主要體現在:①競爭吸附破壞鈍化膜(Cl?與O2?競爭金屬表面位點);②形成可溶性金屬氯配合物(如FeCl?);③形成酸性微環境。當Cl?濃度超過300mg/L時,316不銹鋼的點蝕電位會從+0.35V驟降至+0.05V。值得注意的是,Cl?/SO?2?比值超過0.5時,協同效應會明顯加劇腐蝕,這解釋了為何海水冷卻系統需要特種合金電極。
硫酸鹽還原菌(SRB)等微生物可通過獨特機制加速電極氧化:①分泌酸性代謝物;②形成差異通氣電池;③直接參與電子轉移。研究發現SRB存在時,碳鋼腐蝕速率可達無菌環境的5-10倍。更復雜的是,微生物生物膜會導致電極表面pH梯度變化,某些區域pH可低至2-3,這種微區酸化現象常規探頭難以檢測,需借助微電極陣列進行空間分辨測量。 山東吸收塔電極