为何在电化学协同（EC）和电化学氧化（EO）阶段之间切换电极极性？优化矿化作用并延长电极寿命

切换电极极性是为了从根本上改变反应器的化学功能，将其从物理分离过程转变为化学破坏过程。这种反转可确保掺硼金刚石（BDD）电极在最后阶段作为阳极产生羟基自由基以降解污染物，同时将铁电极转化为阴极，阻止其溶解。

核心要点 切换极性使一个集成系统能够同时优化两个相互矛盾的目标：释放铁离子进行混凝，以及产生氧化剂进行矿化。这可以保护牺牲性电极免遭不必要的消耗，同时激活金刚石电极的高级氧化能力。

切换的功能机制

优化电化学氧化（EO）阶段

切换极性的主要驱动因素是电化学氧化（EO）阶段的要求。为了使此阶段有效，掺硼金刚石（BDD）电极必须作为阳极运行。

当 BDD 作为阳极时，它有助于产生羟基自由基。这些自由基是强氧化剂，对于分解在初始处理中幸存下来的难降解有机污染物至关重要。

保护铁电极

在初始电化学协同（EC）阶段，铁电极充当牺牲阳极。它溶解到溶液中以促进颗粒聚集。

然而，在 EO 阶段继续这种溶解将是浪费且适得其反的。通过切换极性，铁电极成为阴极。这种电化学反转立即停止了铁的消耗，从而保护了电极材料。

极性反转的次要好处

实现阴极还原

铁电极在 EO 阶段的作用并非完全被动。虽然其作为阴极的主要功能是防止自我消耗，但它也可以有助于处理。

主要参考资料指出，铁阴极可能有助于阴极还原。这种机制可以帮助污染物整体降解，提供与 BDD 阳极发生的氧化相辅相成的处理途径。

理解操作风险

固定极性的后果

集成系统中最显著的缺点是未能有效执行此极性切换。

如果在氧化阶段极性保持不变（铁保持为阳极），铁将继续快速溶解。这会导致电极过度消耗、污泥产量增加，以及无法生成高级氧化所需的羟基自由基。

材料特异性

该策略在很大程度上依赖于特定材料的组合。系统设计假定使用BDD 和铁，正是因为它们具有独特的性质（自由基产生与牺牲性混凝）。

尝试使用缺乏这些双重功能特性的电极材料进行此极性切换策略，很可能导致两个处理阶段的性能均不理想。

为您的目标做出正确选择

为了最大限度地提高集成 EC-EO 处理过程的效率，请考虑以下目标对齐：

• 如果您的主要重点是污染物矿化：确保在最后处理阶段严格控制 BDD 电极作为阳极，以最大限度地产生羟基自由基。
• 如果您的主要重点是降低运营成本：验证控制系统在混凝后立即将铁电极切换为阴极，以防止牺牲性材料的浪费。

集成处理过程的成功不仅在于所使用的材料，还在于其电化学作用的精确时机。

总结表：

特征	电化学协同（EC）阶段	电化学氧化（EO）阶段
铁电极作用	阳极（牺牲性）	阴极（受保护）
BDD 电极作用	阴极	阳极（自由基产生）
主要机制	颗粒聚集/絮凝	矿化/降解
目标污染物	悬浮固体和胶体	难降解有机物
关键结果	铁溶解	羟基自由基产生

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参考文献

1. Edison GilPavas, Miguel Ángel Gómez García. Efficient treatment for textile wastewater through sequential electrocoagulation, electrochemical oxidation and adsorption processes: Optimization and toxicity assessment. DOI: 10.1016/j.jelechem.2020.114578

本文还参考了以下技术资料 Kintek Solution 知识库 .