3、阴极结垢及除垢方法的研究

　　电解活性氯杀菌实际应用中的一个关键问题是阴极结垢。电解过程中，阴极区pH 升高，导致阴极表面形成CaCO3 （式6）和Mg（OH）2 （式7） 。

　　Ca2 ＋ ＋ HCO3 － ＋ OH－ → CaCO3 ＋ H2 O （6）

　　Mg2 ＋ ＋ 2OH－ → Mg（OH）2 （7）

　　对于分离式电解，阴极表面即使形成很薄的一层垢，也会降低活性氯的产率。阴极结垢可采用连续旋转刷或旋转叶片、酸洗、脉冲电流、超声、倒极等方法去除。旋转刷或旋转叶片通常用于圆形阴极表面连续除垢，在线除垢及时，但长期能效较低。酸洗通常采用低浓度盐酸定期清洗阴极表面垢，方法简便但存在盐酸废液后处理的问题，而脉冲电流通常会产生大量的气泡。倒极是目前最好的自动化原位除垢方法。在倒极过程中，之前的结垢阴极作为阳极继续电解，附近区域pH 值降低，阴极垢层发生溶解（式8 ，9） ，最终达到阴极除垢。

　　CaCO3 ＋ 2H＋ → Ca2 ＋ ＋ CO2 ＋ H2 O （8）

　　Mg（OH）2 ＋ 2H＋ → Mg2 ＋ ＋ 2H2 O （9）

　　倒极会明显影响电极的催化活性。A ． Kraft 等人研究了倒极对Ti／IrO2 电极和Pt／Ti 电极活性的影响，发现：Pt／Ti 电极倒极后电解生成活性氯的产率瞬时提高，然后迅速下降并趋于平稳；Ti／IrO2 电极倒极后电解产生活性氯的初始产率很低，随后缓慢升高并趋于平稳，但低于倒极前的产率。Pt／Ti 电极的氧化还原可逆性较好，在倒极过程中具有可再生性，催化活性受倒极影响较小。Ti／IrO2 电极的氧化还原可逆性相对较差，在倒极时不可能完全氧化再生，其催化活性受倒极影响相对较大。

　　在选择电极材料时，除了考虑电极活性，还需要考虑电极寿命。倒极会缩短电极寿命，对于氧化还原可逆性较差的Ti／IrO2 、Ti／RuO2 、Ti／IrO2 － RuO2 电极尤为明显。槽电压的迅速升高表明电极材料表面活性膜层的完全剥离，即电极失效。A ．Kraft 等人的研究结果表明，Ti／RuO2 电极的寿命最短，其次是Ti／IrO2 电极（3 个月） ，Ti／IrO2 － RuO2 电极的寿命较长，在1 年左右；Pt／Ti电极的寿命最长，在同样的操作条件下稳定运行了8 年，没有明显衰减现象，这主要是因为金属Pt的氧化还原可逆性较好。

　　4、电解活性氯杀菌在水处理中的应用

　　德国的AquaRotter GmbH 和G ．E ．R ．U ．S mbH公司生产的AQUADES － EL电解活性氯杀菌系统，已经在酒店、医院、兵营、养老院等场所出售安装了400多套。该系统是作为水在循环系统的侧线进行杀菌消毒，电极材料是Ti／IrO2 － RuO2 。电解活性氯杀菌在工业循环冷却水中也有应用。德国的一家造纸厂使用G ．E ．R ．U ．S mbH 公司生产的Hypocell ®B4装置电解活性氯杀菌，处理水样的pH 值在8 ．3 左右，电导率为1 ．9mS · cm－ 1 ，氯离子浓度在280mg · L－ 1 左右。该装置的电极材料是Ti／IrO2 － RuO2 ，侧线处理量为1000L · h－ 1 。国内的江苏油田、胜利油田利用Cl－ 浓度较高的油田采出废水进行电解活性氯杀菌（硫酸盐还原菌） ，成本是常规药剂的1／3 。吉林油田通过电解盐水产生的次氯酸钠杀菌（硫酸盐还原菌） ，其杀菌成本比常规药剂杀菌降低85％ 以上，于2010 年在吉林油田的11 座污水处理站进行了推广应用。河南第一火电建设公司调试所电解海水产生活性氯，投加到发电机组的冷却海水中进行杀菌灭藻，以控制海洋生物在冷却水管道和凝汽器管上的附着繁殖，保障了发电机组的高效运行。神华河北国华沧东发电有限责任公司电解海水淡化浓盐水产生活性氯，用于燃煤发电－ 海水淡化水电联产中发电机组海水冷却水的杀菌灭藻，与直接电解海水相比，大大提高了电解效率。电解海水或海水淡化浓盐水技术对沿海其它工业循环冷却水系统的杀菌灭藻具有一定的借鉴意义。

　　5、结语

　　电化学杀菌较传统的杀菌方法具有很多优势，在饮用水、游泳池用水、工业循环冷却水的实际应用中可实施性强，但目前的商业化程度还不高。综合考虑电极活性和电极寿命，Ti／IrO2 － RuO2 是较为理想的电解活性氯杀菌电极材料。电解活性氯杀菌应用面广、实用性强，目前研究得较多，应用技术相对比较成熟，是最具有推广应用前景的一种电化学杀菌技术。