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。

在氯堿工業中,鈦電極的應用具有性意義。傳統的石墨電極在電解過程中存在壽命短、能耗高、產品質量不穩定等問題,而鈦基二氧化釕電極的出現改變了這一現狀。在電解飽和食鹽水生產氯氣、氫氣和氫氧化鈉的過程中,鈦基二氧化釕陽極對析氯反應具有優異的電催化活性和選擇性,能夠在較低的槽電壓下高效地將氯離子氧化為氯氣,降低了電能消耗。同時,鈦電極的長壽命減少了電極更換頻率,提高了生產的連續性和穩定性,降低了生產成本。如今,鈦電極已成為氯堿工業電解槽的主流電極材料,推動了整個行業的技術進步和產業升級。新疆吸收塔電極電化學-超濾耦合工藝使回用率達90%。

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。
去極化電極的電極電位在電解過程中始終保持恒定,不會隨外加電壓的變化而改變。這種特性使得去極化電極在一些特定的電化學應用中具有重要價值,比如在某些需要穩定電位環境的電化學反應中,去極化電極能夠提供穩定的電位條件,保證反應的順利進行和產物的一致性。在一些精密的電化學測量實驗中,去極化電極也可用于消除電極極化對測量結果的干擾,提高測量的準確性和可靠性。
極化電極處于可逆電池的情況下,整個電池處于電化學平衡狀態,電極電位由能斯特方程決定,此時通過電極的電流為零,電極反應速率也為零。然而,當有不為零的電流通過電極時,電極電位就會偏離平衡電極電位的值,這種電極便稱為極化電極。極化現象在許多電化學反應中普遍存在,它會影響電極反應的速率和方向,例如在電池放電過程中,隨著電流的輸出,電極逐漸發生極化,導致電池的實際輸出電壓低于其理論電動勢。 電化學除磷產物純度達90%可用作磷肥。

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。電化學處理使抗性基因豐度下降2個數量級。河北工業電極設備
電極材料抗污染性能大幅提升。甘肅循壞水電極設備
循環水中的油類、緩蝕劑和工藝泄漏有機物會加速微生物繁殖,電化學高級氧化(EAOPs)技術可將其降解為小分子或礦化。以BDD電極為例,其產生的羥基自由基(·OH)能無選擇性地攻擊有機物,COD去除率可達70-90%。對于含聚丙烯酸類阻垢劑的循環水,在10 V電壓下處理2小時,TOC降解率超過80%,且降解產物無生物毒性。系統需優化極板間距(<10 mm降低歐姆損耗)和流量分布(避免短流)。某鋼鐵廠案例中,電氧化單元使循環水COD穩定控制在30 mg/L以下,減少了生物粘泥導致的停機清洗頻率。