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。电化学pH调控精度达±0.3。天津吸收塔电极设施

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。贵州数据中心电极设施电化学处理循环水满足地表水Ⅲ类标准。

为克服单一电氧化的局限性,常将其与光催化、臭氧氧化或生物处理联用。例如,电氧化-光催化(EO-PC)系统中,TiO₂光阳极在紫外光激发下产生电子-空穴对,与电生成的·OH协同降解污染物,对双酚A的矿化率比单独电氧化提高40%。电氧化-生物耦合工艺(如前置电氧化提高废水可生化性)可降低能耗,适用于高浓度有机废水。此外,电氧化与膜过滤结合(如电化学膜生物反应器)能同步实现污染物降解和固液分离,但需解决膜污染和电极-膜模块集成设计问题。
电镀法也是制备钛电极的重要手段。在电镀过程中,将钛基体作为阴极,浸入含有活性金属离子的电镀液中,通过施加合适的电流密度,使活性金属离子在钛基体表面还原沉积,形成活性涂层。例如,在制备钛基贵金属电极时,可以采用电镀法将金、铂等贵金属沉积在钛基体表面。电镀法能够精确控制涂层的厚度和成分,制备出具有均匀涂层的钛电极。同时,通过调整电镀液的配方和电镀工艺参数,还可以制备出具有特殊结构和性能的涂层,满足不同的应用需求 。智能电极自动适应水质变化。

保护层对于电极的长期稳定运行具有重要意义,它能够阻止环境因素对电极的不利影响。在实际应用中,电极可能会面临湿度、温度变化、化学物质侵蚀等多种环境因素的挑战。保护层可以防止电极表面被氧化、腐蚀,避免活性物质与外界杂质发生反应,从而维持电极的性能稳定。例如在户外使用的电化学传感器电极,其保护层需要具备良好的防水、防紫外线性能;在化工生产中的电极,保护层则要能抵御强酸碱等化学物质的腐蚀。选择电极材料时,导电性是一个极为关键的参数。不同的应用场景对导电性的要求差异很大,在电力传输领域,用于输送大量电能的电极,必须具备极高的导电率,以减少电能在传输过程中的损耗。像铜这种常见的导电材料,其导电率较高,广泛应用于一般的电力传输电极。而在一些对导电性能要求更为苛刻的电子器件中,如芯片中的电极,可能会选用导电率更高的银或其他特殊材料,以满足高速、高效的数据传输需求。电化学系统使冷却塔逼近温差降至3℃。贵州数据中心电极设施
智能电极系统实现远程监控。天津吸收塔电极设施
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。天津吸收塔电极设施