循坏水电极

循环水系统中微生物滋生会导致生物粘泥、管道腐蚀和换热效率下降，电极电化学技术可通过原位生成杀菌剂（如活性氯、臭氧和羟基自由基）实现高效消毒。以钛基涂层电极（Ti/RuO₂-IrO₂）为例，在含氯循环水中电解产生次氯酸（HClO），当有效氯浓度维持在0.5-2 mg/L时，对异养菌的杀灭率超过99.9%。相比传统化学加药（如二氧化氯），电化学法具有精细控量、无药剂残留的优势。系统设计需考虑电流密度（通常1-5 mA/cm²）、流速（>0.5 m/s防止结垢）和电极寿命（涂层稳定性>5年）。某石化厂案例显示，该技术使杀菌成本降低40%，且避免了化学药剂对设备的腐蚀风险。电极系统运行噪音低于50分贝。循坏水电极

钛电极是以钛为基体，通过表面改性处理制备而成的电极材料。钛作为一种具有高比强度、良好耐腐蚀性的金属，为电极提供了稳定的机械支撑。在电极制备过程中，通常会在钛基体表面涂覆一层或多层具有电催化活性的物质，如金属氧化物、贵金属等。这些活性涂层能够明显改变电极的电化学性能，使其具备特定的电催化功能，从而在不同的电化学过程中发挥作用。例如，在氯碱工业中，钛电极的使用大幅提高了电解效率和产品质量，推动了行业的发展。钛电极的出现，为众多需要高效、稳定电极材料的领域提供了新的解决方案。

循环水管道和换热器的电化学阴极保护可通过外加电流或牺牲阳极实现。以Impressed Current Cathodic Protection（ICCP）为例，钛镀铂阳极（寿命>20年）输出电流使碳钢管道电位极化至-850 mV（vs. CSE），腐蚀速率降低90%。设计需考虑：①阳极分布（每50米一组）；②参比电极监控（Ag/AgCl）；③绝缘法兰（防杂散电流）。某海水循环冷却系统中，ICCP技术使管道寿命从5年延长至15年以上。

循环水排污水的回用是节水关键，电化学-超滤（EC-UF）组合工艺可同步去除悬浮物、有机物和微生物。铝电极电解产生的Al³⁺水解后形成絮体（如Al(OH)₃），通过吸附和电中和作用强化UF膜污染控制，通量衰减率降低60%。典型操作条件：电流密度20 A/m²，膜通量50 L/(m²·h)。某热电厂的零排放项目中，EC-UF使反渗透进水SDI<3，回用率从70%提升至90%。

溶解氧（DO）在电极氧化中扮演复杂角色：一方面作为去极化剂加速金属溶解（如4Fe+3O₂→2Fe₂O₃），另一方面在适当条件下促进保护性氧化膜形成。实验数据显示，当DO从0.1mg/L升至8mg/L时，碳钢腐蚀速率可从0.01mm/a增至0.15mm/a。但在pH>9的碱性环境中，DO会促进γ-Fe₂O₃致密膜生成，反而抑制腐蚀。这种浓度-效应的非线性关系要求在实际监测中必须精确控制DO水平。

氧化反应动力学受电荷转移、物质扩散等多因素控制。对于铁电极，在pH=7的中性水中，其氧化电流密度通常为10⁻⁶-10⁻⁵A/cm²。当形成钝化膜后，电流密度可降至10⁻⁸A/cm²以下。值得注意的是，氯离子存在时会使钝化膜局部破裂，产生微米级的活性溶解点，此时电流密度呈现脉动特征，这种非线性动力学行为给电极寿命预测带来挑战。通过电化学阻抗谱（EIS）可有效表征这些动力学过程。 电化学技术节水效益达200万元/年。

含油废水常见于石化、食品加工等行业，其高COD和乳化特性使传统处理方法效率低下。电氧化技术可通过阳极产生的·OH和活性氧物种（如O₂⁻）破坏油滴表面的乳化剂，实现破乳和有机物降解。例如，采用Ti/SnO₂-Sb电极处理乳化油废水时，COD去除率可达80%以上，且油滴粒径从10 μm降至1 μm以下。关键挑战在于电极污染（油膜覆盖导致活性位点失活），需通过脉冲电流或周期性极性反转（PRS技术）缓解。此外，耦合气浮工艺可提升油污分离效率，而低温等离子体辅助电氧化能进一步降低能耗。未来需开发疏油-亲水双功能电极材料以增强抗污性。电化学系统维护简单方便。北京电极设施

电化学脱氮技术氨氮去除率>90%。循坏水电极

热分解法是制备钛电极常用的方法之一。该方法首先将含有活性金属元素的有机盐或无机盐溶液涂覆在钛基体表面，然后通过高温热处理使涂层发生分解反应，形成具有电催化活性的金属氧化物涂层。在制备钛基二氧化钌电极时，通常采用四氯化钌的乙醇溶液作为涂液，将其均匀涂覆在经过预处理的钛基体上，然后在一定温度下进行多次热分解，每次热分解温度和时间都有严格要求，通过控制这些参数，可以精确调控涂层的结构和性能。热分解法制备的钛电极具有良好的涂层与基体结合力，且工艺相对简单，适合大规模生产。循坏水电极