黑龙江工业电极设施

电极电氧化是一种通过阳极表面直接或间接氧化降解污染物的电化学技术。其机制包括两种路径：一是污染物在阳极表面直接失去电子（直接氧化），二是阳极生成强氧化性活性物种（如羟基自由基·OH、活性氯等）引发间接氧化。以硼掺杂金刚石（BDD）电极为例，其宽电位窗口（>2.5 V vs. SHE）可高效产生·OH，实现有机物的完全矿化。典型反应中，有机物（R）被氧化为CO₂和H₂O：R + ·OH → CO₂ + H₂O + 其他产物。此外，电解质类型明显影响反应路径：含Cl⁻介质中会生成HClO/ClO⁻，而SO₄²⁻介质则依赖·OH主导氧化。该技术的效率由电流密度、电极材料、pH值和传质条件共同决定，需通过优化参数平衡降解速率与能耗。电化学处理循环水满足地表水Ⅲ类标准。黑龙江工业电极设施

电极材料是电氧化技术的重要部分，其催化活性、稳定性和成本直接决定应用可行性。目前研究较多的包括金属氧化物电极（如Ti/RuO₂、Ti/PbO₂）、BDD电极及碳基电极（如石墨、碳毡）。Ti/RuO₂电极具有高析氧电位（1.6 V vs. SHE），适合处理含氯废水，但易发生析氧副反应；Ti/PbO₂电极成本较低且催化活性强，但长期运行后Pb溶出可能造成二次污染。BDD电极因其化学惰性和超高氧析出电位（>2.3 V）成为难降解有机物处理的理想选择，但制备成本限制了大规模应用。未来趋势是开发复合涂层电极（如SnO₂-Sb/Ti）或非贵金属催化剂，以兼顾性能与经济性。北京数据中心电极设施电化学处理使军团菌检出率降为零。

农药废水（如有机磷、三嗪类）具有高毒性和持久性，电氧化技术能针对性断裂其关键官能团（如P=S、C-Cl键）。以毒死蜱为例，BDD电极在pH=3条件下处理2小时，脱氯率>90%，且产物急性毒性明显降低。优化策略包括：①添加Fe²⁺引发类Fenton反应（电-Fenton），加速·OH生成；②采用流化床电极增强传质；③控制电流密度（10-15 mA/cm²）以避免过度析氧副反应。实际应用中需关注农药转化中间体的生态风险，建议结合生物毒性测试指导工艺参数选择。

一般循环水管壁的生物膜难以通过常规杀菌剂清洗，电化学生成的氢氧自由基（·OH）可氧化破坏生物膜胞外聚合物（EPS），实现物理剥离。采用脉冲电解模式（频率100 Hz，占空比50%）时，钛基电极产生的·OH能渗透至生物膜深层，剥离效率比连续电解提高40%。某制药厂案例中，每周运行2小时电化学处理，生物膜厚度从500 μm降至50 μm以下，换热效率恢复至设计值的95%。需注意高浓度·OH可能腐蚀非金属管道（如PVC），建议配合缓蚀剂投加。电化学除硅技术解决地热系统硅垢难题。

循环水pH值的稳定对抑制腐蚀和结垢至关重要。电化学pH调节技术通过电解水反应（阳极：2H₂O→4H⁺+O₂+4e⁻；阴极：2H₂O+2e⁻→2OH⁻+H₂）实现酸碱的精细调控。采用分隔式电解槽时，阴极室pH可升至10-11用于防垢，阳极室pH降至2-3用于酸性清洗。某化工厂采用钛基铱钽电极系统，通过PLC控制电流密度（5-15 mA/cm²）将循环水pH稳定在8.5±0.3，相比传统酸碱加药减少药剂消耗60%。该技术特别适用于高碱度水质（M-alk>300 mg/L），但需注意阴极室可能生成Ca(OH)₂沉淀，需配置超声波防垢装置。电化学阻垢剂再生复用次数达10次。天津吸收塔电极除硬

循环水电化学处理设备紧凑。黑龙江工业电极设施

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。