北京海水淡化电极设施

工业废水成分复杂，常含有毒、难降解有机物（如酚类、染料、农药），而电氧化技术对此类污染物表现出独特优势。例如，在焦化废水处理中，采用Ti/SnO₂-Sb₂O₅电极可将苯酚浓度从500 mg/L降至5 mg/L以下，COD去除率达85%。对于印染废水，电氧化能同时实现脱色（降解偶氮键）和COD削减，如使用Ti/Pt阳极时，活性艳红X-3B的脱色率在60分钟内达99%。该技术的工业化应用需解决电极寿命（如涂层剥落问题）和能耗优化（如采用脉冲电流），目前已有模块化电氧化反应器用于电镀、制药等行业的中试案例。电化学方法处理不会改变水体pH值。北京海水淡化电极设施

高盐循环水易导致设备腐蚀和结垢，电化学离子交换（EDI）技术结合离子交换树脂与直流电场，可连续脱除Ca²⁺、Mg²⁺和Cl⁻等离子。以填充混床树脂的电渗析模块为例，在15 V电压下，硬度离子去除率>90%，产水电阻率可达5 MΩ·cm。相比传统离子交换，EDI无需酸碱再生，且自动化程度高。设计要点包括：①树脂选择（强酸/强碱型）；②隔板流道优化（防堵塞）；③极水循环（防结垢）。某电子厂超纯水系统中，EDI使再生废水排放量减少95%，运行成本降低30%。浙江循坏水电极电化学气浮微气泡的粒径约为10-30μm。

循环水系统的腐蚀与结垢往往并存，电化学方法可通过调控水质稳定性指数（LSI）实现双重控制。阳极生成氧化性物质（如ClO⁻）抑制腐蚀菌，而阴极反应生成的OH⁻与HCO₃⁻结合生成CO₃²⁻，优先与Ca²⁺形成可排垢层。采用Ti/Pt阳极与316L不锈钢阴极组合时，碳钢挂片的腐蚀速率从0.2 mm/年降至0.02 mm/年，同时结垢倾向指数（PSI）从8降至4。智能控制系统可根据在线pH、ORP和电导率数据动态调节电流（0.5-5 A），适用于水质波动大的工况。某化工厂应用后，设备寿命延长3倍，且年节水效益达200万元。

金属氧化生成的腐蚀产物（如Fe₃O₄、γ-FeOOH）本身具有半导体特性，其禁带宽度影响电子转移效率。例如α-Fe₂O₃（Eg=2.2eV）比γ-Fe₂O₃（Eg=2.0eV）更稳定。这些氧化物还可能参与光电化学反应，在光照条件下产生额外光电流，导致传统电位测量出现偏差。现在研究正尝试利用这种特性开发自供能监测传感器。在拉伸应力和腐蚀介质共同作用下，电极材料会发生SCC。以奥氏体不锈钢在Cl⁻环境为例，其裂纹扩展速率可达10⁻⁶-10⁻⁵mm/s。电化学噪声检测发现，SCC过程中会出现特征性的电流/电位突跳信号，这些瞬态响应与位错滑移、膜破裂等微观事件直接相关，为早期预警提供了新思路。电化学方法可将碳钢的腐蚀速率降至 0.02mm/a。

在实际应用中，被研究的电极被称作工作电极（W），在电化学分析法中也称为指示电极。为了测量工作电极的电势，通常会将其与参比电极（R）组成二电极测量电池。当需要使工作电极发生极化时，则需额外引入一个辅助电极（C），组成三电极测量电池系统。为降低电液中欧姆电位降（IR）对工作电极电势测量的误差，参比电极与电解液连接处常采用毛细管，即鲁金毛细管，使其尽可能靠近工作电极，以提高测量的精度。多重电极与单一电极不同，其电极界面上存在多种电极反应。当不太纯的锌浸入硫酸中时，【Zn|H₂SO₄】电极上就可能同时发生锌原子失去电子生成锌离子的反应，以及氢离子得到电子生成氢气的反应，且这两个反应的速率都较快，因此该电极属于二重电极。金属腐蚀体系常常呈现出多重电极的特性，由于存在多种反应，多重电极的静态电势需根据不同反应的极化曲线和极化规律来综合判断，其电化学反应过程相对复杂，给研究和应用带来了一定挑战。蒸汽系统运行时，其氯含量需在 0.1mg/L 以下。辽宁海水淡化电极

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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。北京海水淡化电极设施