石墨电极的析氯反应

土壤是具有固、液、气三相的毛细管多孔性胶质体，土壤的空隙为空气和水所充满，水中含有一定的盐，成为电解质〔1〕.地下结构物外加电流阴极保护用阳极通常并不直接埋在土壤中，而是在阳极周围填充碳质回填料而构成阳极地床.碳质回填料通常包括冶金焦碳、石油焦碳和石墨颗粒等.回填料的作用是降低阳极地床的接地电阻，延长阳极的使用寿命〔2〕. 由于阳极和回填料间不可能完全电接触，所以阳极地床工作时，除碳质填料表面产生电化学反应外，电化学反应还发生在阳极表面.对不同的阳极材料，和不同的土壤理化环境以及工作条件，阳极反应也不一样.如消耗性的废钢铁、铝等表面将发生金属溶解氧化反应；而不溶性的铂阳极或混合金属氧化物阳极在含氯离子的土壤中先发生析氯反应，当氯离子浓度很低、或电流密度足够高时，则发生析氧反应.由于土壤中离子的传质过程受到阻碍，一旦阳极周围氯离子消耗后，析氧将成为主要的阳极反应.阳极表面各种电化学反应的结果均将导致氢离子浓度提高〔3，4〕.由于氢离子扩散受阻，在阳极周围将会产生积聚，导致阳极附近酸性增强，使阳极处于极苛刻的环境当中.
针对阳极的工作环境，结合实际工程的要求，理想的埋地用辅助阳极应当具有如下性能〔5，6〕：
(1)良好的导电性能，工作电流密度大，极化小；
(2)在苛刻的环境中，有良好的化学和电化学稳定性，消耗率低，寿命长；
(3)机械性能好，不易损坏，便于加工制造，运输和安装；
(4)综合保护费用低.
石墨阳极
石墨是由碳素在高温加热后形成的晶体材料，其电阻率为3×10-5～8×10-5 Ω.m，密度为1.5～1.7 g/cm3.石墨具有多孔性，孔内电化学反应产生的气体会导致阳极材料机械和化学损伤，使阳极表面软化和膨胀.因此，通常用石蜡、亚麻油或树脂进行浸渍处理，以减少电解质的渗入，增加机械强度.经浸渍处理后，石墨阳极的消耗率将明显减小〔8〕.石墨阳极消耗率与阳极表面电化学反应关系密切，当以析氯反应为主时，消耗率为0.14～0.23 kg/A.a；当以析氧为主时，其消耗率可达到0.9 kg/A.a〔3〕(如在土壤或淡水中)，这是因为石墨中的碳被氧化为二氧化碳的缘故.石墨阳极在地床中的允许电流密度为5～10 A/m2.
石墨阳极价格较低，并易于加工，但软而脆，