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。
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。 河南海水淡化電極電化學處理循環水滿足地表水Ⅲ類標準。
鈦電極具有良好的穩定性,包括化學穩定性和機械穩定性。在長期的電化學過程中,其表面的活性涂層不易發生脫落、溶解或結構變化,能夠保持穩定的電催化性能。同時,鈦基體的度和良好的韌性,使得電極在受到機械振動、熱應力等外界因素影響時,依然能夠保持結構完整。例如,在電解水制氫設備中,鈦電極需要在連續的電解過程中保持穩定的工作狀態,其化學和機械穩定性確保了設備的長期穩定運行,減少了因電極性能下降而導致的設備停機維護次數。
膜電極是利用隔膜對單種離子的透過性,或膜表面與電解液的離子交換平衡所建立的電勢,來測量電液中特定離子活度的裝置。其中玻璃電極較為典型,常用于測量溶液的酸堿度。它的敏感膜能選擇性地允許氫離子通過,當膜兩側氫離子濃度存在差異時,會產生膜電勢,通過測量膜電勢就能得知溶液中的氫離子濃度,進而確定溶液的 pH 值。離子選擇性電極同樣基于此原理,可對特定離子如鈉離子、鉀離子等進行精細檢測,在環境監測、生物醫學等領域發揮重要作用。 電化學方法處理不產生有害副產物。
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。 智能電極系統實現遠程監控。浙江源力循壞水電極設備
脈沖電解模式剝離生物膜效率提升40%。電極設施
熱分解法是制備鈦電極常用的方法之一。該方法首先將含有活性金屬元素的有機鹽或無機鹽溶液涂覆在鈦基體表面,然后通過高溫熱處理使涂層發生分解反應,形成具有電催化活性的金屬氧化物涂層。在制備鈦基二氧化釕電極時,通常采用四氯化釕的乙醇溶液作為涂液,將其均勻涂覆在經過預處理的鈦基體上,然后在一定溫度下進行多次熱分解,每次熱分解溫度和時間都有嚴格要求,通過控制這些參數,可以精確調控涂層的結構和性能。熱分解法制備的鈦電極具有良好的涂層與基體結合力,且工藝相對簡單,適合大規模生產。電極設施