山东海水淡化电极设施

电极氧化反应遵循电化学热力学原理，可用能斯特方程描述电极电位与反应物浓度的关系。以铁电极为例，其氧化反应Fe→Fe²⁺+2e⁻的标准电极电位为-0.44V（vs SHE）。当系统电位超过该值，热力学上即可发生自发氧化。在实际水系统中，溶解氧的存在会显著提高氧化电位，例如O₂+2H₂O+4e⁻→4OH⁻反应的标准电位达+0.40V，二者耦合构成腐蚀电池。温度每升高10℃，氧化反应速率通常提高1.5-2倍，这对高温循环水系统的电极选材提出更高要求。电化学方法处理成本低于传统工艺。山东海水淡化电极设施

PFAS（如PFOA、PFOS）因C-F键能高（~116 kcal/mol），常规方法几乎无法降解。电氧化技术通过阳极生成的·OH和空穴（h⁺）攻击PFAS的羧基或磺酸基，逐步脱氟并缩短碳链。BDD电极在10 mA/cm²下处理PFOA 4小时，脱氟率>95%，且无短链PFAS积累。优化方向包括：①提高电极对PFAS的吸附能力（如碳纳米管修饰）；②添加助催化剂（如Ce³⁺）促进C-F键断裂；③开发电流密度（<2 mA/cm²）的长周期运行模式以降低能耗。该技术已被美国EPA列为PFAS处理推荐技术之一。

循环水中的钙镁离子易形成碳酸钙和硫酸钙垢，电化学除垢技术通过阴极反应（2H₂O + 2e⁻ → H₂↑ + 2OH⁻）提高局部pH，促使成垢离子（Ca²⁺、Mg²⁺）以疏松形式析出并随排污水排除。采用网状不锈钢阴极时，垢层主要成分为文石型CaCO₃（非粘附性），可通过自动刮垢装置。关键参数包括电流密度（10-30 mA/cm²）、水温（<60℃）和停留时间（>30分钟）。某电厂循环水系统应用后，换热管结垢速率从3 mm/年降至0.5 mm/年，同时节水15%（减少排污量）。该技术的瓶颈在于高硬度水质（>500 mg/L CaCO₃）时能耗上升，需配合水质软化预处理。

电解槽中的电极同样至关重要，它是电流进入或离开电解液的导体，电解过程就在电极相界面上发生氧化还原反应。电极分为阴极和阳极，与电源正极相连的是阳极，阳极上发生氧化反应；与电源负极相连的是阴极，阴极上发生还原反应。电解材料种类繁多，碳电极是常用材料之一，因其具有良好的导电性和化学稳定性，在许多电解过程中表现出色。此外，钛等金属也可作为电极材料，尤其在一些对电极耐腐蚀性要求较高的特殊电解应用中。在电镀工艺里，含有镀层金属的金属常作为阳极，待镀制品则作为阴极。电解再生技术使阻垢剂年省500万元。

氯离子对电极氧化的影响主要体现在：①竞争吸附破坏钝化膜（Cl⁻与O²⁻竞争金属表面位点）；②形成可溶性金属氯配合物（如FeCl⁺）；③形成酸性微环境。当Cl⁻浓度超过300mg/L时，316不锈钢的点蚀电位会从+0.35V骤降至+0.05V。值得注意的是，Cl⁻/SO₄²⁻比值超过0.5时，协同效应会明显加剧腐蚀，这解释了为何海水冷却系统需要特种合金电极。

硫酸盐还原菌（SRB）等微生物可通过独特机制加速电极氧化：①分泌酸性代谢物；②形成差异通气电池；③直接参与电子转移。研究发现SRB存在时，碳钢腐蚀速率可达无菌环境的5-10倍。更复杂的是，微生物生物膜会导致电极表面pH梯度变化，某些区域pH可低至2-3，这种微区酸化现象常规探头难以检测，需借助微电极阵列进行空间分辨测量。 智能电极系统实现远程监控。山西循坏水电极设备

电化学-膜技术实现循环水零排放。山东海水淡化电极设施

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。山东海水淡化电极设施