电化学三位一体除氧器工艺原理及核心优势

一、电化学三位一体除氧器工艺原理

电化学三位一体除氧器是基于电化学氧化、阴极还原、催化分解三大核心机制协同作用的新型水处理设备，无需添加化学药剂，仅通过电场作用即可实现水中溶解氧(DO)的高效去除，同时兼具杀菌、除垢功能，具体原理可分为三个关键环节：

1. 电化学氧化：污染物的初步降解

设备内部设有钛基涂层阳极(如 RuO₂-IrO₂涂层)，在通入直流电流后，阳极表面会发生强烈的氧化反应：

水分子在阳极被氧化生成羟基自由基(・OH) 和氧气，反应式为：2H₂O - 4e⁻ = O₂↑ + 4H⁺;

羟基自由基具有极强的氧化性(氧化还原电位高达 2.8V)，可快速氧化水中的有机物、微生物细胞壁及还原性杂质(如亚硝酸盐)，破坏微生物的代谢系统，实现初步杀菌和有机物降解，为后续除氧创造清洁的水质环境。

2. 阴极还原：溶解氧的定向消除

与阳极相对应的不锈钢或多孔石墨阴极，在电场作用下成为电子富集区域，水中的溶解氧会被阴极捕获并发生还原反应：

酸性或中性条件下，反应式为：O₂ + 4H⁺ + 4e⁻ = 2H₂O;

碱性条件下，反应式为：O₂ + 2H₂O + 4e⁻ = 4OH⁻;

该过程将溶解氧直接转化为无害的水分子，无需依赖化学药剂，DO 去除率可达 99.5% 以上，能将水中 DO 含量从 8-12mg/L 降至 0.02mg/L 以下，远低于工业用水的严苛标准。

3. 催化分解：残留氧与副产物的深度处理

在阴阳两极之间填充纳米级催化填料(如 Pt/C、MnO₂)，其作用是：

催化分解阳极氧化产生的少量臭氧(O₃)和过氧化氢(H₂O₂)，避免副产物对后续设备的腐蚀;

对阴极未完全还原的残留溶解氧进行二次催化还原，进一步提升除氧效率;

同时催化水中的钙、镁离子形成稳定的微晶沉淀，随水流排出，实现除垢功能，有效防止管道和设备结垢堵塞。

二、电化学三位一体除氧器的核心优势

相较于传统除氧技术(热力除氧、化学除氧、常温过滤除氧)，电化学三位一体除氧器在工业锅炉给水、循环冷却水、油田注水等场景中，展现出以下独特优势：

1. 多功能集成，性价比高

集除氧、杀菌、除垢三大功能于一体，无需额外安装杀菌设备(如紫外线杀菌器)和除垢设备(如软化水设备)，大幅降低设备投资成本，减少占地面积;

一次性解决水中溶解氧、微生物滋生、结垢三大水处理难题，避免因单一设备故障导致的连锁问题，提升系统运行稳定性。

2. 无化学药剂添加，环保安全

全程无需添加任何化学除氧剂(如亚硫酸钠)、杀菌剂(如氯气)和除垢剂(如阻垢剂)，从根本上避免化学药剂残留对水质的污染，以及对管道和设备的腐蚀;

反应产物仅为水和少量无害的微晶沉淀，无有毒有害气体(如氯气、氨气)或化学污泥产生，符合环保要求，降低固废处理成本。

3. 除氧效率高，适应范围广

不受进水温度、pH 值、水质硬度等参数波动影响，在 5-80℃、pH 值 4-11 的范围内，均能保持稳定的除氧效率，DO 去除率长期稳定在 99% 以上;

可适应高流量、高 DO 含量的水质条件，单台设备处理水量可达 10-100m³/h，满足不同规模工业企业的用水需求，尤其适合高盐、高硬度的复杂水质场景(如油田注水)。

4. 能耗低，运行成本低

仅需消耗少量电能维持电场，能耗仅为热力除氧的 1/30-1/10，远低于真空除氧和化学除氧的运行成本;

催化填料使用寿命长达 3-5 年，无需频繁更换，阳极涂层采用耐腐蚀材料，设备主体使用寿命可达 10 年以上，大幅降低维护和更换成本。

5. 自动化程度高，操作简便

配备在线 DO 监测仪、pH 计、电导率仪等传感器，结合 PLC 控制系统，可实现 “进水参数监测→电流电压自动调节→出水水质反馈→故障报警” 的全流程自动化控制，无需人工值守;

设备结构紧凑，安装便捷，可直接接入现有水处理系统，无需大规模改造，适合老旧工厂的系统升级。

6. 无二次污染风险，延长设备寿命

避免了化学药剂与水中溶解氧反应产生的腐蚀性物质(如硫酸盐、亚硝酸盐)对管道和设备的腐蚀，同时通过除垢功能防止结垢导致的传热效率下降和设备损坏;