鈦電極是以鈦為基體,通過(guò)表面改性處理制備而成的電極材料。鈦?zhàn)鳛橐环N具有高比強(qiáng)度、良好耐腐蝕性的金屬,為電極提供了穩(wěn)定的機(jī)械支撐。在電極制備過(guò)程中,通常會(huì)在鈦基體表面涂覆一層或多層具有電催化活性的物質(zhì),如金屬氧化物、貴金屬等。這些活性涂層能夠明顯改變電極的電化學(xué)性能,使其具備特定的電催化功能,從而在不同的電化學(xué)過(guò)程中發(fā)揮作用。例如,在氯堿工業(yè)中,鈦電極的使用大幅提高了電解效率和產(chǎn)品質(zhì)量,推動(dòng)了行業(yè)的發(fā)展。鈦電極的出現(xiàn),為眾多需要高效、穩(wěn)定電極材料的領(lǐng)域提供了新的解決方案。

PPCPs(如防曬劑)在水體中持續(xù)積累,傳統(tǒng)工藝難以有效去除。電氧化技術(shù)可通過(guò)自由基攻擊實(shí)現(xiàn)PPCPs的分子結(jié)構(gòu)破壞。以磺胺甲惡唑(SMX)為例,BDD電極在10 mA/cm2電流密度下處理2小時(shí),SMX降解率>95%,且毒性評(píng)估顯示中間產(chǎn)物無(wú)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。關(guān)鍵挑戰(zhàn)在于PPCPs的低濃度(ng/L~μg/L)和高背景有機(jī)物干擾,需通過(guò)提高電極選擇性(如分子印跡改性)或耦合前置吸附工藝來(lái)增強(qiáng)靶向降解。此外,實(shí)際水體中碳酸鹽等自由基淬滅劑會(huì)降低效率,需優(yōu)化反應(yīng)條件以抑制副反應(yīng)。寧夏海水淡化電極除硬電化學(xué)方法使色度從500倍降至10倍以下。

含油廢水常見(jiàn)于石化、食品加工等行業(yè),其高COD和乳化特性使傳統(tǒng)處理方法效率低下。電氧化技術(shù)可通過(guò)陽(yáng)極產(chǎn)生的·OH和活性氧物種(如O??)破壞油滴表面的乳化劑,實(shí)現(xiàn)破乳和有機(jī)物降解。例如,采用Ti/SnO?-Sb電極處理乳化油廢水時(shí),COD去除率可達(dá)80%以上,且油滴粒徑從10 μm降至1 μm以下。關(guān)鍵挑戰(zhàn)在于電極污染(油膜覆蓋導(dǎo)致活性位點(diǎn)失活),需通過(guò)脈沖電流或周期性極性反轉(zhuǎn)(PRS技術(shù))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(jìn)一步降低能耗。未來(lái)需開(kāi)發(fā)疏油-親水雙功能電極材料以增強(qiáng)抗污性。
電極材料的選擇至關(guān)重要,它直接影響電極的性能和應(yīng)用范圍。金屬材料如銅、銀、鉑等,因具有良好的導(dǎo)電性,在許多電極應(yīng)用中備受青睞。銅的導(dǎo)電性?xún)?yōu)良且成本相對(duì)較低,常用于一般的導(dǎo)電電極;銀的導(dǎo)電率更高,在一些對(duì)導(dǎo)電性要求極高的電子器件電極中有所應(yīng)用;鉑則因其出色的化學(xué)穩(wěn)定性和生物相容性,常用于醫(yī)療設(shè)備電極以及一些高精度的電化學(xué)檢測(cè)電極。此外,碳材料如石墨,也因其獨(dú)特的導(dǎo)電性能和化學(xué)穩(wěn)定性,在電池電極等領(lǐng)域使用。電化學(xué)沉積技術(shù)年回收銅2.5噸。

保護(hù)層對(duì)于電極的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義,它能夠阻止環(huán)境因素對(duì)電極的不利影響。在實(shí)際應(yīng)用中,電極可能會(huì)面臨濕度、溫度變化、化學(xué)物質(zhì)侵蝕等多種環(huán)境因素的挑戰(zhàn)。保護(hù)層可以防止電極表面被氧化、腐蝕,避免活性物質(zhì)與外界雜質(zhì)發(fā)生反應(yīng),從而維持電極的性能穩(wěn)定。例如在戶(hù)外使用的電化學(xué)傳感器電極,其保護(hù)層需要具備良好的防水、防紫外線(xiàn)性能;在化工生產(chǎn)中的電極,保護(hù)層則要能抵御強(qiáng)酸堿等化學(xué)物質(zhì)的腐蝕。選擇電極材料時(shí),導(dǎo)電性是一個(gè)極為關(guān)鍵的參數(shù)。不同的應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)導(dǎo)電性的要求差異很大,在電力傳輸領(lǐng)域,用于輸送大量電能的電極,必須具備極高的導(dǎo)電率,以減少電能在傳輸過(guò)程中的損耗。像銅這種常見(jiàn)的導(dǎo)電材料,其導(dǎo)電率較高,廣泛應(yīng)用于一般的電力傳輸電極。而在一些對(duì)導(dǎo)電性能要求更為苛刻的電子器件中,如芯片中的電極,可能會(huì)選用導(dǎo)電率更高的銀或其他特殊材料,以滿(mǎn)足高速、高效的數(shù)據(jù)傳輸需求。電化學(xué)系統(tǒng)年節(jié)電200萬(wàn)度。上海工業(yè)電極
電化學(xué)方法處理不改變水體pH值。上海工業(yè)電極
為克服單一電氧化的局限性,常將其與光催化、臭氧氧化或生物處理聯(lián)用。例如,電氧化-光催化(EO-PC)系統(tǒng)中,TiO?光陽(yáng)極在紫外光激發(fā)下產(chǎn)生電子-空穴對(duì),與電生成的·OH協(xié)同降解污染物,對(duì)雙酚A的礦化率比單獨(dú)電氧化提高40%。電氧化-生物耦合工藝(如前置電氧化提高廢水可生化性)可降低能耗,適用于高濃度有機(jī)廢水。此外,電氧化與膜過(guò)濾結(jié)合(如電化學(xué)膜生物反應(yīng)器)能同步實(shí)現(xiàn)污染物降解和固液分離,但需解決膜污染和電極-膜模塊集成設(shè)計(jì)問(wèn)題。上海工業(yè)電極