電催化氧化鈦電極技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用

隨著環(huán)境科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,更為高效、經(jīng)濟(jì)的污染物處理技術(shù)逐步得到重視和利用,電化學(xué)技術(shù)處理環(huán)境污染物就是新近發(fā)展起來(lái)的環(huán)境污染控制技術(shù)之一,電化學(xué)技術(shù)具有運(yùn)行成本低、效率高,不產(chǎn)生2次污染,設(shè)備簡(jiǎn)單,兼具氣浮、絮凝、殺菌,尤其對(duì)難生物降解有毒污染物的去除非常有效,是目前國(guó)內(nèi)外研究較為活躍的領(lǐng)域。

電催化氧化廢水處理具有氧化還原、凝聚、氣浮、破乳、鹽析、殺菌消毒和吸附等多種功能，并具有設(shè)備體積小、占地面積少、操作簡(jiǎn)單靈活，可以去除多種污染物，同時(shí)還可以回收廢水中的貴重金屬等優(yōu)點(diǎn)。近年已廣泛應(yīng)用于處理電鍍廢水、化工廢水、印染廢水、制藥廢水、制革廢水、造紙黑液等場(chǎng)合。

污染物的電化學(xué)處理方法: 電化學(xué)法在污水、廢氣和重金屬離子等污染物處理中的應(yīng)用,從原理和方法上可以分為直接氧化、間接氧化、光電化學(xué)氧化、電還原以及電浮選/電絮凝等。

　電化學(xué)氧化:電化學(xué)氧化分直接電氧化和間接電氧化,直接電化學(xué)氧化是通過(guò)鈦陽(yáng)極氧化使有機(jī)污染物和部分無(wú)機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)。在生物難降解污染物的處理如苯酚、含氟有機(jī)染料、氰化物等污染物的處理中,直接陽(yáng)極氧化能發(fā)揮有效的降解作用。間接陽(yáng)極氧化則是通過(guò)陽(yáng)極反應(yīng)產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化作用的中間物質(zhì)或發(fā)生陽(yáng)極反應(yīng)之外的中間反應(yīng)使被處理污染物發(fā)生氧化,最終達(dá)到氧化降解污染物的目的。如在陽(yáng)極生成壽命短、氧化性極強(qiáng)的活性物質(zhì),已有研究表明這類(lèi)短壽命中間物質(zhì)包括e-1(溶劑化電子)、HO·、HO2·、O2·等自由基,他們可以分解污染物質(zhì)。通過(guò)溶液中可再生氧化還原電對(duì)進(jìn)行有機(jī)污染物的氧化還原去除,如電解氯化鈉溶液產(chǎn)生ClO-。

利用在陰極還原為H2O2,而后生成HO·、進(jìn)而氧化有機(jī)物的方法的出現(xiàn),可用于處理苯酚、苯的衍生物(苯胺類(lèi))、HCHO及CN-。為加速HO·的生成,可采用鐵陽(yáng)極產(chǎn)生Fe2+,發(fā)生Fenton反應(yīng):

Fe2++H2O2→OH-+HO·+Fe3+

反應(yīng)產(chǎn)生的HO·對(duì)有機(jī)物具有很強(qiáng)的氧化作用,Fe3+水解生成絮狀氫氧化鐵產(chǎn)生絮凝作用。

　電化學(xué)還原:電化學(xué)還原即通過(guò)發(fā)生陰極還原去除環(huán)境污染物,可分為陰極直接還原和陰極間接還原。陰極還原可以處理多種污染物,如金屬離子、含氧有機(jī)物、二氧化硫氣體等。有機(jī)物直接電化學(xué)還原可以使多種含氯有機(jī)物轉(zhuǎn)變成低毒性物質(zhì),同時(shí)還可提高產(chǎn)物的生物可降解性,例如:

R—Cl+H++2e-1→R—H+Cl-

間接陰極還原主要是指利用電化學(xué)過(guò)程生成的一些氧化還原媒質(zhì),如Ti3+、V2+和Cr2+,將污染物還原去除,如二氧化硫的間接電化學(xué)還原,可以轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫:

SO2+4Cr2++4H+→S+4Cr3++2H2O

Cr3++e-1→Cr2+

同時(shí)陰極還原往往也是回收有價(jià)值物質(zhì)的一種方法,如電沉積回收金屬就是直接陰極還原過(guò)程。電沉積是利用電解液中不同金屬組分的電位差,使自由態(tài)或結(jié)合態(tài)的金屬在陰極析出的過(guò)程。金屬離子回收的電化學(xué)反應(yīng),最簡(jiǎn)單的金屬回收方式就是金屬陽(yáng)離子的直接還原Mn++ne-1→M在某些情況下,金屬不是以自由的離子狀態(tài)存在,而是以有機(jī)或無(wú)機(jī)配合物的配合狀態(tài)存在。以銅的配合物為例,此時(shí)的沉積反應(yīng)為:CuCl32-+e-1→Cu+3Cl-。

電催化氧化廢水處理的優(yōu)點(diǎn):

(1)具有多種功能,便于綜合治理。除可用電化學(xué)氧化和還原使毒物轉(zhuǎn)化外,尚可用于懸浮或膠體體系的相分離。電化學(xué)方法還可與生物方法結(jié)合形成生物電化學(xué)方法,與納米技術(shù)結(jié)合形成納米-光電化學(xué)方法;

(2)電化學(xué)反應(yīng)以電子作為反應(yīng)劑,一般不添加化學(xué)試劑,可望避免產(chǎn)生二次污染;

(3)設(shè)備相對(duì)較為簡(jiǎn)單,易于自動(dòng)控制;

(4)后處理簡(jiǎn)單,占地面積少,管理方便,污泥量很少。

電催化氧化廢水處理去除污染物的基本機(jī)理：

1、電化學(xué)還原:

電化學(xué)還原即通過(guò)陰極發(fā)生還原反應(yīng)而去除污染物,可分為兩類(lèi):一類(lèi)是直接還原即污染物直接在陰極上得到電子而發(fā)生還原，基本反應(yīng)式為為：M2++2e- →M。

許多金屬的回收即屬于直接還原過(guò)程同時(shí)該法也可使多種含氯有機(jī)物轉(zhuǎn)變成低毒性物質(zhì)還可提高產(chǎn)物的生物可降解性,如： R-Cl+H+ +2e- →R----H+Cl- 。

另一類(lèi)是間接還原指利用電化學(xué)過(guò)程中生成的一些氧化原媒質(zhì)如Ti3+ ,V2+和Cr2+將污染物還原去除,如二氧化硫的間接電化學(xué)還原可轉(zhuǎn)化成單質(zhì)硫：SO2+4Cr2++4H+ →S+4Cr3+ +2H2O

2、電化學(xué)氧化:

電催化氧化廢水處理是電化學(xué)陽(yáng)極發(fā)生氧化的過(guò)程,也可分為兩種：

一種是直接氧化即污染物直接在陽(yáng)極失去電子而發(fā)生氧化,有機(jī)物的直接電催化轉(zhuǎn)化分兩類(lèi)進(jìn)行。⑴是電化學(xué)轉(zhuǎn)換,即把有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)毒物質(zhì),或把非生物相容的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為生物相容的物質(zhì)(如芳香物開(kāi)環(huán)氧化為脂肪酸),以便進(jìn)一步實(shí)施生物處理;⑵是電化學(xué)燃燒,即直接將有機(jī)物深度氧化為CO2。

研究表明，有機(jī)物在金屬氧化物陽(yáng)極上的氧化反應(yīng)機(jī)理和產(chǎn)物同陽(yáng)極金屬氧化物的價(jià)態(tài)和表面上的氧化物種有關(guān)。在金屬氧化物MOx陽(yáng)極上生成的較高價(jià)金屬氧化物MOx+1有利于有機(jī)物選擇性氧化生成含氧化合物；在MOx陽(yáng)極上生成的自由基MOx(·OH)有利于有機(jī)物氧化燃燒生成CO2。進(jìn)一步分析如下:在氧析出反應(yīng)的電位區(qū),金屬氧化物表面可能形成高價(jià)態(tài)氧化物,因此在陽(yáng)極上存在兩種狀態(tài)的活性氧,即吸附的氫氧自由基和晶格中高價(jià)態(tài)氧化物的氧。陽(yáng)極表面氧化過(guò)程分兩階段進(jìn)行,首先溶液中的H2O或·OH在陽(yáng)極上放電并形成吸附的氫氧自由基:

MOx+H2O→MOx(·OH)+H++e-

然后吸附的氫氧自由基和陽(yáng)極上現(xiàn)存的氧反應(yīng),并使氫氧自由基中的氧轉(zhuǎn)移給金屬氧化物晶格,形成高價(jià)氧化物MOx+1:

MOx(·OH)→MOx+1+H++e-

當(dāng)溶液中不存在有機(jī)物時(shí),兩種狀態(tài)的活性氧以下步驟進(jìn)行氧析出反應(yīng)：

MOx(·OH)→O2+MOx+H++e-

MOx+1→MOx+O2

當(dāng)溶液中存在可氧化的有機(jī)物R時(shí),反應(yīng)如下:

R+MOx(·OH)y→CO2+MOx+yH++e-

R+MOx+1→MOx+RO

在含氰化物、含酚、含醇、含氮有機(jī)染料的廢水處理中，直接電化學(xué)氧化都發(fā)揮了非常有效的作用；

另一種是間接氧化即通過(guò)陽(yáng)極反應(yīng)生成具有強(qiáng)氧化作用的中間產(chǎn)物或發(fā)生陽(yáng)極反應(yīng)之外的中間反應(yīng)，氧化被處理污染物，***終達(dá)到氧化降解污染物的目的。

為了得到高的轉(zhuǎn)化效率,必須滿(mǎn)足以下要求:(1)氧化還原劑的生成電位必須不靠近析氫或析氧反應(yīng)的電位;(2)氧化還原劑的產(chǎn)生速度足夠大;(3)氧化還原劑與污染物的反應(yīng)速度比其他競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)的大;(4)污染物或其他物質(zhì)在電極上的吸附小。在某些情況下,氧化還原劑是催化劑,可以循環(huán)使用。例如利用MnO、CuO、NiO的氧化還原轉(zhuǎn)變可加速有機(jī)污染物的氧化,此時(shí),有機(jī)物氧化的電位區(qū)由這些金屬氧化物的氧化還原電位所決定。利用Ag氧化還原體系可使水中98%以上的有機(jī)物轉(zhuǎn)變CO2。上述氧化物催化劑以懸浮體分散在被處理的液體中,需要進(jìn)行分離回收。為了避免分離步驟帶來(lái)的麻煩,出現(xiàn)了將氧化物催化劑固定在電極上的方案。

間接電化學(xué)轉(zhuǎn)化更常見(jiàn)的方法是利用電化學(xué)產(chǎn)生的短壽命中間物(溶劑化電子、·OH、·O2、·HO2等自由基)來(lái)破壞污染物,過(guò)程是不可逆的。近年來(lái),利用氧陰極產(chǎn)生H2O2,同時(shí)進(jìn)行有機(jī)物陽(yáng)極氧化的方法倍受重視,已被用于含苯胺廢水的處理。在此法中陰極和陽(yáng)極之間不使用隔膜,有機(jī)物在含氧自由基的作用下降解為低碳數(shù)的繼后中間物,這種反應(yīng)迅速地進(jìn)行,直到所有分子碎片氧化為CO2和H2O,從而提高了電流效率,節(jié)省了電能消耗。

往往在電化學(xué)處理過(guò)程當(dāng)中，即有陽(yáng)極直接氧化過(guò)程，又有間接氧化過(guò)程，它們的分類(lèi)并不是絕的。鈦電極在用于氨氮廢水處理時(shí)，在電解過(guò)程中可產(chǎn)生大量的O,H,N,OH,CH2等原子和離子活性基團(tuán)，在催化作用下可將廢水中的銨鹽***大限度的轉(zhuǎn)化為游離氨;同時(shí)減小廢水中氨和其他混合氣體中氨的分壓，加快游離氨釋放出的解吸過(guò)程和傳遞速率，使轉(zhuǎn)化的游離氨能夠快速充分的與廢水分離。這種高效復(fù)合催化劑還具有強(qiáng)氧化還原性能，對(duì)廢水具有化學(xué)法的硝化作用，它可將廢水中的游離氨和其他含氮物質(zhì)，先通過(guò)硝化作用再通過(guò)反硝化作用轉(zhuǎn)化成氮?dú)狻?

3、電凝聚作用：

在電解過(guò)程當(dāng)中，采用鋁質(zhì)或鐵質(zhì)的可溶性陽(yáng)極，通以直流電后，陽(yáng)極材料會(huì)在電解過(guò)程當(dāng)中發(fā)生溶解，形成金屬陽(yáng)離子Fe3+ 、Al3+等，與溶液中的形成等具有絮凝作用的膠體物質(zhì)，這些物質(zhì)可促使水中的膠態(tài)雜質(zhì)絮凝沉淀，從而實(shí)現(xiàn)污染物的去除。

4、電浮選：

在對(duì)廢水進(jìn)行電化學(xué)處理過(guò)程中，通過(guò)電極反應(yīng)主要是在陰極和陽(yáng)極上分別析出氫氣和氧氣，產(chǎn)生直徑很小（約8~15μm）、分散度很高的氣泡，作為載體吸附系統(tǒng)中的膠體微粒及懸浮固體上浮，在水面形成泡漠層，用機(jī)械方法加以去除，從而達(dá)到分離污染物的目的?？赏ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)電流、電極材料、PH值和溫度可改變產(chǎn)氣量及氣泡大小，滿(mǎn)足不同需要。

5、光電化學(xué)氧化：

半導(dǎo)體材料通過(guò)吸收可見(jiàn)光或紫外光中的能量，并通過(guò)產(chǎn)生“電子--空穴”對(duì)，儲(chǔ)存多余的能量，能使半導(dǎo)體粒子克服熱力學(xué)屏障。作為催化劑使用，進(jìn)行光催化反應(yīng)。常用的半導(dǎo)體材料有TiO2和SnO2等。實(shí)驗(yàn)研究表，明光催化氧化法對(duì)四氯化碳、4-氯酚、苯二酚、P-氨基酸、苯等有機(jī)物及多種無(wú)機(jī)物如：CN-、S2-、I-、Br-、Fe2+ 、Cl-等離子都能發(fā)生作用，有良好的去除效果。

電化學(xué)法和其它方法的結(jié)合是電化學(xué)法的前沿之一其中***突出的是電化學(xué)法和生物法的結(jié)合，其原理是是污染物在生物和電化學(xué)雙重作用下得到降解，且微弱的電流還可以刺激微生物的代謝活動(dòng)。在處理難生物降解或電解處理不徹底的廢水方面已顯出明顯的優(yōu)勢(shì)。電化學(xué)法也可與絮凝、吸附等過(guò)程相結(jié)合，可取得更好的效果。電化學(xué)法還可與電滲析、離子交換等相互結(jié)合，這樣可以高處理效率。

目前本單位的一些相關(guān)技術(shù)參數(shù)：

①、COD去除率：視廢水性質(zhì)而定；

②、懸浮物SS去除率：2200mg/l的廢水去除率可達(dá)90%以上；

③、電能消耗：0.5～5KW.h/m3 ；

④、電極壽命：3年；

⑤、PH值適用范圍：5.0～10.0 ；

⑥、電源：三相整流電源；

⑦、廢水流經(jīng)電解槽時(shí)間：20～140min.。

鈦電極

一、基材：鈦

鈦是一種金屬元素，灰色，原子序數(shù)22，相對(duì)原子質(zhì)量47.867。能在氮?dú)庵腥紵?，熔點(diǎn)高。鈍鈦和以鈦為主的合金是新型的結(jié)構(gòu)材料，主要用于航天工業(yè)和航海工業(yè)。

由于鈦具有熔點(diǎn)高、比重小、比強(qiáng)度高、韌性好、抗疲勞、耐酸堿腐蝕、導(dǎo)熱系數(shù)低、高低溫度耐受性能好、在急冷急熱條件下應(yīng)力小等特點(diǎn)，其商業(yè)價(jià)值在二十世紀(jì)五十年代開(kāi)始被人們認(rèn)識(shí)，被應(yīng)用于航空、航天等高科技領(lǐng)域。并不斷向化工、石油、電力、海水淡化、建筑、日常生活用品等行業(yè)推廣，鈦金屬日益被人們重視，被譽(yù)為現(xiàn)代金屬、智慧金屬、戰(zhàn)略金屬、生物金屬，是提高國(guó)防裝備水平及人民生活水平不可或缺的重要戰(zhàn)略物資。

1、物理性質(zhì) 純金屬鈦呈銀白色。和其他金屬材料相比，鈦的特點(diǎn)如下：

1）熔點(diǎn)高達(dá)1660度。

2）鈦在室溫下（低于885度）呈密排六方晶格，而在高于885度時(shí)呈體心立方晶格，同時(shí)體積增大了5.5％。

3）鈦的密度約4.51g/cm3，是不銹鋼的60％左右，超過(guò)鋁，比鋁大60％左右。

4）雖然純鈦的拉伸強(qiáng)度為350～700MPa，但一般的鈦合金可達(dá)700～1200MPa，甚至達(dá)1400MPa。因此鈦合金的比強(qiáng)度（即強(qiáng)度對(duì)密度的比值），比目前其他任何材料都大。

5）鈦的比熱、導(dǎo)熱系數(shù)和電阻率與不銹鋼在同一水平，但鈦的膨脹系數(shù)較鋼小50％。鈦的導(dǎo)熱性較差，導(dǎo)電性能也較差，近似于不銹鋼。

6）鈦的楊氏模量較不銹鋼小，它能在較低的應(yīng)力下彎曲。

7）在200～300溫度范圍內(nèi)遵循穩(wěn)定的蠕變特性。

2、化學(xué)性質(zhì)

1）與酸作用在室溫下，鈦不易無(wú)機(jī)酸反應(yīng)，但加熱后往可以反應(yīng)。

2）與堿作用鈦與通常的堿溶液反應(yīng)很慢，與稀的堿溶液不反應(yīng)。

3）與非金屬作用在一般情況下，鈦不太活潑，但在高溫下，鈦能直接同許多非金屬元素生成很穩(wěn)定、很硬并且難溶的填隙式化合物。

4）鈦的一個(gè)重要特性是能夠強(qiáng)烈地吸收氣體（氧、氮、氫）。鈦和氧、氮的作用是不可逆的，因而鈦是一種良好的吸氣劑。鈦中吸收的氫氣在真空中加熱到800～900度時(shí)可以從金屬中排出。

二、鈦電極

1965年，荷蘭的H.Beer博士發(fā)明了釕鈦涂層鈦電極。以金屬鈦為基體，將釕鹽和鈦鹽的醇溶液涂覆在鈦基體表面，通過(guò)燒結(jié)使鹽類(lèi)分解、氧化生成一層與鈦基體結(jié)合牢固的Ru-TiO2固溶體。釕鈦涂層電極以閥性金屬鈦為基體，其機(jī)械強(qiáng)度較大，克服了石墨電極在使用過(guò)程中形狀改變的不足，電極材料從此進(jìn)入了鈦電極時(shí)代。通過(guò)設(shè)計(jì)不同化學(xué)配方的涂層可以獲得具有不同性能的鈦電極，經(jīng)過(guò)近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，鈦電極已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)龐大的體系。

鈦陽(yáng)極全稱(chēng)叫鈦基金屬氧化物涂層陽(yáng)極（MMO）。也叫DSA陽(yáng)極、尺寸形狀穩(wěn)定型陽(yáng)極。它以鈦為基材(絲、棒、管、板、網(wǎng))，在鈦基板上刷涂貴金屬涂層，使其具有良好的電催化活性、導(dǎo)電性、抗氧化性。與原始石墨陽(yáng)極和鉛陽(yáng)極相比，鈦電極具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、 電極尺寸較穩(wěn)定，電解的過(guò)程當(dāng)中電極間距離不會(huì)變化，確保電解操作在槽電壓穩(wěn)定的情況下進(jìn)行；

2、 催化活性高，工作電壓低；

3、 工作電壓低，因此電能消耗較小，直流電耗可降低10%---20%；

4、 鈦陽(yáng)極的工作壽命長(zhǎng)，隔膜法生產(chǎn)氯堿工業(yè)中金屬陽(yáng)極耐氯和堿的腐蝕，陽(yáng)極的壽命已達(dá)5~7年以上，而石墨陽(yáng)極僅只有8個(gè)月而已；

5、 可克服石墨陽(yáng)極和鉛陽(yáng)極的溶解問(wèn)題，避免了對(duì)電解液和陰極產(chǎn)物的污染，因而大大提高了金屬產(chǎn)品的純度；

6、 可提高電流的密度，增加電解效率；

7、 貴金屬銥和釕的氧化物具有抗氧化性，因此鈦電極的耐腐蝕性較強(qiáng)；

8、 可避免鉛陽(yáng)極變形后的短路問(wèn)題,從而可提高工作效率；

9、 鈦電極重量輕，較之石墨陽(yáng)極和鉛陽(yáng)極可減輕勞動(dòng)強(qiáng)度；

10、鈦基體形狀及制作較容易，可高精度化；

11、在未受損傷的前提下，基體可以反復(fù)使用；

鈦陽(yáng)極分類(lèi)：

1、釕系涂層鈦電極

該類(lèi)電極具有低的析氯過(guò)電位和高的析氧過(guò)電位，主要用于各種析氯場(chǎng)合，例如氯堿工業(yè)、陰極保護(hù)等。該類(lèi)電極涂層包括最初的釕鈦涂層（Ru-Ti）以及在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的Ru-Ir-Ti、Ru-Co-Ti、Ru-Co-Sn-Ti、Ru-Sn-Ti、Ru-Si-Ti、Ru-Ti-Zr、Ru-Ti-La、Ru-Ti-Ce等涂層。

2、銥系涂層鈦電極

在某些電解工藝中，如電解提取有色金屬、電鍍行業(yè)、電化學(xué)還原制取有機(jī)物等，陽(yáng)極的設(shè)計(jì)反應(yīng)是析氧反應(yīng)，因此希望開(kāi)發(fā)一種析氧過(guò)電位低的陽(yáng)極材料，銥系涂層鈦電極正是在此背景下發(fā)展起來(lái)的。該類(lèi)電極涂層包括Ir-Co、Ir-Ta、Ir-Sn、Ir-Ta-Co、Ir-Ru-Pd-Ti等涂層。其中Ir-Ta涂層鈦電極是最成功的析氧電極。

3、鍍鉑陽(yáng)極：鈦為基材。表面鍍上貴金屬鉑，鍍層厚度一般為1-5um。

三、主要應(yīng)用領(lǐng)域

1、氯堿工業(yè)氯酸鹽工業(yè)次氯酸鈉的電解生產(chǎn)

以電解食鹽水溶液的方法制取氯氣、氫氣和燒堿的化學(xué)工業(yè)稱(chēng)為氯堿工業(yè)，是現(xiàn)代電化學(xué)工業(yè)中規(guī)模最大的領(lǐng)域，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位。

除以上外，進(jìn)而還可以制取下游產(chǎn)品氯化氫（水溶液為鹽酸）、次氯酸鈉、氯化石碏、聚氯乙烯（簡(jiǎn)稱(chēng)PVCPolyvinyl chloride polymer =PVC分子結(jié)構(gòu)）、雙氧水等。

氯堿生產(chǎn)中，以純凈的飽和食鹽水為電解溶液，以鈦電極為陽(yáng)極，以鐵網(wǎng)附石棉絨為陰極，陽(yáng)極室產(chǎn)生氯氣，陰極室產(chǎn)生氫氣和氫氧化鈉，提純后廣泛應(yīng)用于各工業(yè)生產(chǎn)中。

鈦陽(yáng)極的應(yīng)用極大地推進(jìn)了氯堿工業(yè)的發(fā)展，是對(duì)電化學(xué)領(lǐng)域劃時(shí)代的貢獻(xiàn)，電極析氯催化活性高，對(duì)析氯反應(yīng)具有良好的電催化活性、機(jī)械穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性，因而在當(dāng)今氯堿工業(yè)中是不可取代的電極材料，使用壽命在五年以上。

2、電解功能水電解功能水槽

功能水定義為通過(guò)人為處理，獲得各種有用功能的水，電解水作為一種具有滅菌效果好，實(shí)用性強(qiáng)且無(wú)二次污染的殺菌處理技術(shù)受到歡迎。通過(guò)鈦電極電解飲用水或微量淡鹽水產(chǎn)生功能水，廣泛應(yīng)用于電解水機(jī)中。

1）利用電解產(chǎn)生次氯酸根、新生態(tài)氧、羥基自由基等具有強(qiáng)氧化性物質(zhì)對(duì)微生物殺滅。

2）利用電解電極直接作用于微生物，使其死亡。

3）堿性離子水可直接治療多種疾病，有效改善人體新陳代謝功能，消除有害的酸性代謝產(chǎn)物自由基，增強(qiáng)體質(zhì)起預(yù)防和提高抗病能力的作用。

4）酸性離子水具有抑制細(xì)菌生長(zhǎng)的作用，效果與美容的收斂水相同，并應(yīng)用強(qiáng)氧化性進(jìn)行殺菌消毒處理;堿性離子水應(yīng)用于調(diào)節(jié)人體生理機(jī)能。

我公司YC-90型離子水電解槽結(jié)構(gòu)合理、耗能低、適用水質(zhì)范圍廣、性能可靠、壽命長(zhǎng)、易清洗等特點(diǎn)，槽體采用ABS塑料，熱穩(wěn)定性好；電極采用鈦基燒結(jié)鉑族金屬合金，導(dǎo)電率高、無(wú)毒性、抗氧化性好、倒極性能好、使用壽命長(zhǎng)，符合國(guó)家飲用水安全標(biāo)準(zhǔn)。

安裝尺寸:185 X 44 X 70mm / 型號(hào):YC-90 /出水量:90～120 l/h /極板材料:TA1 / 殼體材料:ABS塑料/過(guò)電流密度：5000A /電壓≤24V /ORP值:小于-250毫伏/使用壽命:5-10年（因水質(zhì)而定）/PH值堿性7.5—10酸性6.5—3.5 /槽結(jié)構(gòu):五極四槽/ 重金屬及有毒物析出:無(wú)。

使用說(shuō)明：本電極可導(dǎo)極使用，即直流電源接線(xiàn)任一接線(xiàn)柱為正極，另一端則為負(fù)極。使用三通連接一側(cè)為進(jìn)水口，另一端為酸性水和堿性水出口。各地水質(zhì)差異，水的電阻率不一，因此通水后逐漸調(diào)高電壓（24伏~30伏之間）或電流，直到出水口為合適酸堿性水即可。如對(duì)PH值有進(jìn)一步要求，則加入0.3%的食鹽水繼續(xù)測(cè)定。

3、次氯酸鈉發(fā)生器、二氧化氯發(fā)生器電極制造。（84消毒液）

次氯酸鈉是一種強(qiáng)氧化劑，屬于真正高效、廣譜、安全的強(qiáng)力滅菌、殺病毒藥劑，有很強(qiáng)的殺菌效力，可以代替漂白粉等氧化劑。

根據(jù)化學(xué)測(cè)定，ppm級(jí)濃度的次氯酸鈉在水里幾乎是完全水解成次氯酸，其效率高于99.99%。次氯酸在殺菌、殺病毒過(guò)程中，不僅可作用于細(xì)胞壁、病毒外殼，而且因次氯酸分子小，不帶電荷，還可滲透入菌（病毒）體內(nèi)，與菌（病毒）體蛋白、核酸、和酶等有機(jī)高分子發(fā)生氧化反應(yīng)，從而殺死病原微生物。

產(chǎn)品外觀：板狀、網(wǎng)狀、管狀等，我司為衡陽(yáng)、北京、宜興、重慶、濰坊等企業(yè)長(zhǎng)期供貨，電流密度30~60A,電壓24V。

4、陰極保護(hù)

在海洋、船體、橋梁等鋼材使用環(huán)境中，由于鋼中雜質(zhì)及微電池的腐蝕作用，加上復(fù)雜的自然環(huán)境，雖然選用耐蝕合金鋼，并增加材料厚度涂制優(yōu)良耐蝕油漆，但這些構(gòu)筑物的腐蝕仍非常嚴(yán)重，極大的威脅安全生產(chǎn)，而陰極保護(hù)是對(duì)海洋中永久性鋼構(gòu)筑物進(jìn)行有效保護(hù)方便而重要的措施。

1）利用外加電流，使被保護(hù)金屬結(jié)構(gòu)的整個(gè)表面變成陰極，叫做外加電流陰極保護(hù)。

2）在需要保護(hù)的金屬設(shè)備上連接一種電位更負(fù)的金屬或合金，叫做犧牲陽(yáng)極保護(hù)。

應(yīng)用于以下領(lǐng)域：

1）淡水及海水中，防止船舶、碼頭、平臺(tái)、閘門(mén)和冷卻設(shè)備等的腐蝕。

2）堿及鹽類(lèi)溶液中，防止儲(chǔ)槽、蒸發(fā)罐、熬堿鍋等的腐蝕。

3）土壤及海泥中，防止管線(xiàn)及電纜等的腐蝕。

5、鍍金、鋼板鍍鋅鍍錫

鈦電極具有優(yōu)良的導(dǎo)電性和耐蝕性，使用壽命比鉛陽(yáng)極高得多，可穩(wěn)定工作4000小時(shí)以上，成本低，將是國(guó)內(nèi)外電鍍鋅、錫生產(chǎn)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

鈦電極目前在日本、美國(guó)、德國(guó)、國(guó)內(nèi)使用，不僅大大節(jié)省電鍍能耗，而且由于可以增大電鍍電流密度，為生產(chǎn)厚鍍鋅、錫鋼板創(chuàng)造了條件。

6、有色金屬提取

電解冶金在濕法冶金工業(yè)中占有很大的比重，采用電解冶金生產(chǎn)的有色金屬包括Zn、Cd、Cu、Mn、Co、Ni、Cr等。

電解冶金的優(yōu)點(diǎn)是具有很高的選擇性，可獲得高純金屬，能回收有用的金屬，因此可處理低品位的礦物及組分復(fù)雜的多金屬礦，有利于資源的綜合利用。另外，對(duì)環(huán)境的污染較小，生產(chǎn)較易連續(xù)化和自動(dòng)化。

近些年來(lái)電解提取金屬領(lǐng)域已廣泛使用涂層鈦電極，已成為第二個(gè)大規(guī)模使用鈦電極的工業(yè)領(lǐng)域。

7、電解銅箔

隨著科技發(fā)展，自動(dòng)化程度日益提高，推動(dòng)了電子工業(yè)迅速發(fā)展。大型集成電路的應(yīng)用使得電子及儀表工業(yè)對(duì)銅箔的需求量增加，對(duì)銅箔的質(zhì)量要求也越來(lái)越高。

根據(jù)厚度，可分為105μm、70μm、35μm、18μm、12μm、9μm以及5μm等幾種，其中12μm以下銅箔一般稱(chēng)之為超薄銅箔。

電解銅箔采用部分浸在硫酸銅溶液中不斷旋轉(zhuǎn)的金屬輥筒作為陰極，連續(xù)電解產(chǎn)生箔材。國(guó)際上銅箔生產(chǎn)主要由日本控制，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)約十五家，產(chǎn)能在35000噸左右。

8、污水處理

隨著工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展和人口增長(zhǎng)，人類(lèi)排放的污水量急劇增加，致使許多水域都遭受到不同程度的污染，電化學(xué)處理污水分為直接電解和間接電解。

1）直接電解是指污染物在電極上直接被氧化或還原而從廢水中去除。直接電解可分為陰極過(guò)程和陽(yáng)極過(guò)程。陽(yáng)極過(guò)程指污染物在陽(yáng)極表面氧化而轉(zhuǎn)化成毒性較低的物質(zhì)或易生物降解物質(zhì)，甚至發(fā)生有機(jī)物無(wú)機(jī)化，從而達(dá)到削減污染的目的，陰極過(guò)程是指污染物質(zhì)在陰極表面還原而得以去除，主要用于鹵代烴的還原脫鹵和重金屬的回收。

2）間接電解是指利用電化學(xué)產(chǎn)生的氧化還原物質(zhì)作為反應(yīng)劑或催化劑，使污染物轉(zhuǎn)化成毒性更小的物質(zhì)，間接電解可分為可逆過(guò)程和不可逆過(guò)程?？赡孢^(guò)程指的是氧化還原物質(zhì)在電解過(guò)程中可電化學(xué)再生和循環(huán)使用;不可逆過(guò)程指利用不可逆電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的物質(zhì)氧化有機(jī)物。

應(yīng)用于印染廢水處理、垃圾滲濾液處理、糞便污水處理、含氰廢水處理、制藥廢水處理、醫(yī)院污水處理、有機(jī)廢水處理。

9、PCB電子線(xiàn)路板廠蝕刻廢液回收

蝕刻是印刷線(xiàn)路板生產(chǎn)中一個(gè)重要工序，隨著蝕刻進(jìn)行，廢蝕刻液中含有大量的銅離子或其他金屬離子，可通過(guò)電解的方式進(jìn)行回收利用。通過(guò)此回收環(huán)節(jié)，企業(yè)不僅僅是以回收銅等金屬增加經(jīng)濟(jì)效益，更重要的是排放達(dá)標(biāo)和資源回收利用，具有長(zhǎng)遠(yuǎn)的社會(huì)效益。

廢液包括：酸性蝕刻廢液、堿性蝕刻廢液、低含銅廢液、廢定影液、廢邊框料、含鎳廢液、含金和鈀的廢液、廢退錫水。

四、電極使用注意事項(xiàng)

1、鈦電極經(jīng)氧化燒結(jié)完成后為二氧化釕和二氧化銥或者二氧化銥和五氧化二鉭的黑色表面，黑色一面對(duì)應(yīng)陰極使用；不涂層表面呈藍(lán)色或灰色的二氧化鈦表面，此面不具有電極性能。

2、鈦電極基體一旦酸洗完成，以后所有的生產(chǎn)加工工序及使用工序中，必須嚴(yán)格小心進(jìn)行，挪運(yùn)和安裝及拆卸時(shí)戴干凈手套卡住陽(yáng)極兩端或邊緣處，最好接觸在不涂層的部分，涂層表面嚴(yán)禁任何異物劃傷。

注：鈦基體本身不導(dǎo)電，其外層涂履貴金屬氧化物涂層才具有電催化活性、導(dǎo)電性、抗氧化性，但其厚度只有20微米左右，如遭到劃傷或破壞，則在電解過(guò)程中，電極不但會(huì)從損傷處腐蝕，進(jìn)而影響整個(gè)電極的使用質(zhì)量和效果，而且鈦陽(yáng)極會(huì)因?yàn)樗查g強(qiáng)電流的加載而大大降低使用壽命。

3、電解液保持穩(wěn)定性，尤其不能含有氰離子和氟離子，這些雜質(zhì)會(huì)嚴(yán)重腐蝕鈦基體；

4、電解液進(jìn)入電解槽前加過(guò)濾裝置，不能含有直徑大于0.1mm的金屬粒子，以防止聚集過(guò)多而導(dǎo)致陰陽(yáng)極短路。

5、電解回收銅、鎳、金、銀、鈷等金屬時(shí)，陰極附著物不得過(guò)厚，鈦電極初始使用時(shí)，導(dǎo)電活性最佳，提銅效率高，因此剛開(kāi)始時(shí)尤其要重視剝銅時(shí)機(jī)，以防止極間距過(guò)小或者金屬刺生成導(dǎo)致陰陽(yáng)極短路擊穿。

6、陰陽(yáng)極間距可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)設(shè)定，一般在3-25mm?？傮w來(lái)講，極距大會(huì)增加電壓降，但不宜過(guò)小，否則陰極表面產(chǎn)生的陰極垢容易造成極板短路，從而造成陽(yáng)極陰極表面蜂窩狀電腐蝕；

7、避免倒極使用。貴金屬氧化物涂層一旦作為陰極使用，表面產(chǎn)生還原反應(yīng)，易轉(zhuǎn)變成金屬單質(zhì)，就無(wú)法與鈦基有效的結(jié)合，造成涂層脫落；純鈦材如當(dāng)作陽(yáng)極使用，表面激烈的氧化反應(yīng)會(huì)使得鈦材料特別容易被融解。

8、停機(jī)時(shí)不宜長(zhǎng)時(shí)間以斷電模式浸泡在溶液中，最好加載一個(gè)5A左右的小電流來(lái)保護(hù)極板。

9、停機(jī)或其他檢修狀況時(shí)，加稀酸或用清水清洗電極表面，但不得用尼龍或機(jī)械物質(zhì)等沖刷。

10、電解液工作時(shí)溫度不宜過(guò)高，理想溫度25-40℃，有條件可加換熱裝置以保持電極最佳使用環(huán)境。

11、正常工作電流密度2000A/m2以?xún)?nèi)，電流過(guò)大造成反應(yīng)太激烈，縮短陽(yáng)極壽命；

12、開(kāi)機(jī)時(shí)，給電解槽加載電流時(shí)循序漸進(jìn)，不要一次性升到位，停機(jī)時(shí)亦然。

13、在生產(chǎn)使用當(dāng)中保持陽(yáng)極潔凈，不能沾染油污或其他附著物，以免影響電解效果和電極壽命。

14、在同一電解環(huán)境下，不同的鈦陽(yáng)極具有不同的電導(dǎo)率。貴金屬的添加量越多，則陽(yáng)極的導(dǎo)電性、催化活性、抗氧化性能都會(huì)大大提高，所以在工業(yè)操作中，尤其是陽(yáng)極初次使用階段，要求操作工人密切觀察，掌握規(guī)律，不使發(fā)生陰極附著物過(guò)多或過(guò)快生長(zhǎng)而造成極間擊穿的狀況發(fā)生。

15、陽(yáng)極有生命，保障生產(chǎn)穩(wěn)定性更有益于延長(zhǎng)使用周期。

鈦電極的涂層厚度可有效增強(qiáng)導(dǎo)電率、抗氧化性以及陽(yáng)極的催化活性。

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