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用。例如,電氧化-光催化(EO-PC)系統中,TiO?光陽極在紫外光激發下產生電子-空穴對,與電生成的·OH協同降解污染物,對雙酚A的礦化率比單獨電氧化提高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,適用于高濃度有機廢水。此外,電氧化與膜過濾結合(如電化學膜生物反應器)能同步實現污染物降解和固液分離,但需解決膜污染和電極-膜模塊集成設計問題。電化學方法處理不改變水體pH值。江蘇海水淡化電極設備
循環水系統中微生物滋生會導致生物粘泥、管道腐蝕和換熱效率下降,電極電化學技術可通過原位生成殺菌劑(如活性氯、臭氧和羥基自由基)實現高效消毒。以鈦基涂層電極(Ti/RuO?-IrO?)為例,在含氯循環水中電解產生次氯酸(HClO),當有效氯濃度維持在0.5-2 mg/L時,對異養菌的殺滅率超過99.9%。相比傳統化學加藥(如二氧化氯),電化學法具有精細控量、無藥劑殘留的優勢。系統設計需考慮電流密度(通常1-5 mA/cm2)、流速(>0.5 m/s防止結垢)和電極壽命(涂層穩定性>5年)。某石化廠案例顯示,該技術使殺菌成本降低40%,且避免了化學藥劑對設備的腐蝕風險。山東吸收塔電極除硬電化學系統維護簡單方便。
循環水管道和換熱器的電化學陰極保護可通過外加電流或犧牲陽極實現。以Impressed Current Cathodic Protection(ICCP)為例,鈦鍍鉑陽極(壽命>20年)輸出電流使碳鋼管道電位極化至-850 mV(vs. CSE),腐蝕速率降低90%。設計需考慮:①陽極分布(每50米一組);②參比電極監控(Ag/AgCl);③絕緣法蘭(防雜散電流)。某海水循環冷卻系統中,ICCP技術使管道壽命從5年延長至15年以上。
循環水排污水的回用是節水關鍵,電化學-超濾(EC-UF)組合工藝可同步去除懸浮物、有機物和微生物。鋁電極電解產生的Al3?水解后形成絮體(如Al(OH)?),通過吸附和電中和作用強化UF膜污染控制,通量衰減率降低60%。典型操作條件:電流密度20 A/m2,膜通量50 L/(m2·h)。某熱電廠的零排放項目中,EC-UF使反滲透進水SDI<3,回用率從70%提升至90%。
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。電化學處理循環水滿足地表水Ⅲ類標準。
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清洗。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。電化學技術處理不改變水溫。山東吸收塔電極除硬
電化學處理使軍團菌檢出率降為零。江蘇海水淡化電極設備
電極的制備工藝對其電化學性能至關重要。以鈦基涂層電極為例,典型制備流程包括基體預處理(噴砂、酸蝕)、涂層溶液配制(如RuCl?和IrCl?的混合溶液)和熱分解氧化(多次涂覆-燒結循環)。溶膠-凝膠法可制備均勻的納米氧化物涂層,而電沉積法則適合精確控制貴金屬(如Pt)的負載量。關鍵挑戰在于涂層與基體的結合力不足導致的剝落問題,可通過引入中間層(如Ta?O?)或等離子噴涂技術改善。此外,新興的原子層沉積(ALD)技術能實現單原子級精度,用于制備超薄、高活性電極涂層。江蘇海水淡化電極設備