目前相比傳統氯消毒,電氧化可同步殺滅病原體和降解微污染物(如農藥、內分泌干擾物)。采用Ti/IrO?-Ta?O?電極時,大腸桿菌的滅活率在5分鐘內達99.99%,且無消毒副產物(DBPs)生成。對于飲用水中常見的阿特拉津(除草劑),電氧化優先攻擊其叔胺基團,降解路徑明確。實際應用中需平衡消毒效果與能耗(通常<0.5 kWh/m3),并考慮水源水質(如天然有機物的干擾)。形成了模塊化的電氧化設備已經成功作用于農村分散式供水處理。新型電極材料耐腐蝕性能優異。山西循壞水電極設施
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。廣東數據中心電極設施電化學處理使設備清洗頻率降低80%。
PFAS(如PFOA、PFOS)因C-F鍵能高(~116 kcal/mol),常規方法幾乎無法降解。電氧化技術通過陽極生成的·OH和空穴(h?)攻擊PFAS的羧基或磺酸基,逐步脫氟并縮短碳鏈。BDD電極在10 mA/cm2下處理PFOA 4小時,脫氟率>95%,且無短鏈PFAS積累。優化方向包括:①提高電極對PFAS的吸附能力(如碳納米管修飾);②添加助催化劑(如Ce3?)促進C-F鍵斷裂;③開發電流密度(<2 mA/cm2)的長周期運行模式以降低能耗。該技術已被美國EPA列為PFAS處理推薦技術之一。
工業廢水成分復雜,常含有毒、難降解有機物(如酚類、染料、農藥),而電氧化技術對此類污染物表現出獨特優勢。例如,在焦化廢水處理中,采用Ti/SnO?-Sb?O?電極可將苯酚濃度從500 mg/L降至5 mg/L以下,COD去除率達85%。對于印染廢水,電氧化能同時實現脫色(降解偶氮鍵)和COD削減,如使用Ti/Pt陽極時,活性艷紅X-3B的脫色率在60分鐘內達99%。該技術的工業化應用需解決電極壽命(如涂層剝落問題)和能耗優化(如采用脈沖電流),目前已有模塊化電氧化反應器用于電鍍、制藥等行業的中試案例。光電協同催化使有機物降解速率提升3倍。
金屬氧化生成的腐蝕產物(如Fe?O?、γ-FeOOH)本身具有半導體特性,其禁帶寬度影響電子轉移效率。例如α-Fe?O?(Eg=2.2eV)比γ-Fe?O?(Eg=2.0eV)更穩定。這些氧化物還可能參與光電化學反應,在光照條件下產生額外光電流,導致傳統電位測量出現偏差。現在研究正嘗試利用這種特性開發自供能監測傳感器。
在拉伸應力和腐蝕介質共同作用下,電極材料會發生SCC。以奧氏體不銹鋼在Cl?環境為例,其裂紋擴展速率可達10??-10??mm/s。電化學噪聲檢測發現,SCC過程中會出現特征性的電流/電位突跳信號,這些瞬態響應與位錯滑移、膜破裂等微觀事件直接相關,為早期預警提供了新思路。 電解海水制氯成本比外購低30%。廣東數據中心電極設施
電化學技術處理效果立竿見影。山西循壞水電極設施
鈦電極具有良好的穩定性,包括化學穩定性和機械穩定性。在長期的電化學過程中,其表面的活性涂層不易發生脫落、溶解或結構變化,能夠保持穩定的電催化性能。同時,鈦基體的度和良好的韌性,使得電極在受到機械振動、熱應力等外界因素影響時,依然能夠保持結構完整。例如,在電解水制氫設備中,鈦電極需要在連續的電解過程中保持穩定的工作狀態,其化學和機械穩定性確保了設備的長期穩定運行,減少了因電極性能下降而導致的設備停機維護次數。山西循壞水電極設施