船舶防海生物装置原理与应用比较.docx
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1、船舶防海生物装置原理与应用比较摘要:文中较为详细的介绍了防海生物装置的设计原理和电流计离子浓度的计算方法,通过对不同形式的防海生物装置的综合分析与比较,说明了正确选择适当防海生物装置的方法。关键词:防海生物、电解、分析与比较前言:舰船的海水管系和海上平台以及港口的海水系统都会受到海洋附着生物的严重污染。在海水系统中附着的海洋生物,会严重腐蚀管道,并且由于海生物堵塞海水进入口、管道、滤器、冷却器,会使海水管道的有效直径缩小,影响海水流量和降低热交换率,导致成本加大和能源浪费,并影响有关设备的正常运行。针对海洋生物对海水管路系统的严重危害,工作人员研究了许多防止海洋生物污染的方法,目前较为成熟且为
2、广泛应用的方法主要有3种:1)电解海水防污法,即采用次氯酸钠防污法;2)电解铜、铝铁电极防污法;3)电解海水和电解铜、铝联合防污法。目前最常用的防海生物装置主要有2种:即电解海水装置防污装置和电解铜、铝铁防污装置。防海生物装置的类型及其处理量是根据船舶和海上设施的海水的用量及其用途而决定的。一、电解海水防海生物装置的基本原理海水中含有大量的氯化钠为主的盐类,其中氯化钠含量最高为%左右,占总盐度的%,其次是氯化镁,为%左右,占总盐度的%,在海水的组成中,氯离子含量最高,氯浓度达19%左右,占离子总含量的55%,电解海水防海生物装置,它用镀铂钦电极或特制的电极将海水电解,以产生次氯酸钠、氯气和次氯
3、酸,这些有效氯是强氧化剂,能杀死或击晕海生物的幼虫和抱子,达到防污染的目的。根据实验室试验研究结果表明,有效氯20mg/l的处理海水,能杀灭海水中几乎所有的细菌和海生物。1、电解海水的电解原理电解海水的总反应式:电极反应:阳极:阴极:溶液反应:2、产生氮离子浓度的计算公式电解槽出水口流出的海水中的氯素浓度,可由以下公式中计算得出:二、电解铜铝铁防海生物装置的基本原理电解铜铝铁防海生物装置是通过铜阳极在海水中电解,产生微量铜离子,铝或铁阳极电解后生成少量氢氧化铝或氢氧化铁絮状物,海水带着这种具有很高勃性的铜、铝絮状物从系统中通过时,絮状物就散布开来,粘在海生物幼虫可能栖生的海水流得较缓慢的区域,
4、随着电解时间的加长,这些絮状物就附着在海水管系内壁上,从而在整个系统中形成一层很薄的保护层,进而防止海生物附着及海水腐蚀的双重作用。根据试验研究结果表明,当海水中铜离子含量达2mg/m3时,铜离子能有效地抑制海生物在海水管系中的生长。如果海水管系的材质是钢,则需选用铝阳极。如果海水管系的材质是铝或铜,则需选用铁阳极。所以根据海水管系的材质的不同,须正确选择使用的阳极。1、电解铜铝的电解原理电解铜铝的其总反应表达如下:电极反应:铜阳极反应:阳极:在海水中阳极处于正常溶解时,生成铜离子:铝阳极反应:在海水中阳极处于正常溶解时,生成铝离子:与阴极产生的氢氧根离子形成氢氧化铝,反应式如下:阴极:2、产
5、生离子浓度的计算公式:3、电极消耗量的计算方法电解时,在电极上析出或溶解掉的物质的量,与通过电极的电量成正比如果通过的电量相同,则析出或溶解掉的不同物质的化学克当量数相同。电解1克当量的物质,所需用的电量叫1个“法拉第”,等于96484C。即96484C=96484AS=H电化当量=克当量/化合价/法拉第常数年消耗率=电化当量*24*365以铜为列1克当量的铜的质量为对2价铜,其电化当量为/2/=若以年为单位,其化当量为*24*365=20389=三、直接式电解铜、铝防海生物装置1、直接式电解海水防污装置直接式电解海水防海生物装置将电解阳极直接安装在海水过滤器或海水管路或船舶的海底阀箱中,以海
6、水管道本身作为阴极,利用海水构成回路,电解产生的有效氯直接混合在海水中。直接式电解海水防海生物装置具有结构简单、安装方便、成本低的特点,还能使管道得到一定的阴极保护,但维修不便。图1直接电解式防海生物原理图2、直接式电解铜、铝防海生物装置直接式电解铜、铝防海生物装置是将电解阳极直接安装在海水管路或船舶的海底阀箱内,电解产生铜离子和氢氧化铝直接混合在海水中。直接式电解铜、铝装置具有结构简单、安装方便、成本低等特点,不需要专门的摆放空间,但更换阳极不便,且海水处理量小。如果将直接式电解铜、铝防海生物装置安装在船舶的海底阀箱内,更换阳极需在船舶进坞后进行。四、间接式防海生物装置1、间接式电解海水防海
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