Pròleg
Organismes de fulgol marí, també coneguts com a organismes marins, es refereixen a animals, plantes i microorganismes que creixen a les superfícies de les cascades de la nau i a totes les instal·lacions marines . Aquests organismes són generalment nocius . El creixement dels organismes en els bucs de la nau es diu biofouling i la prevenció i eliminació de la biofoguling is anomenada is anomenada is anomenada is anomenada is anomenada is anomena El biofouling anti-fouling . ha estat un perill biològic des que els humans van entrar en contacte amb l'oceà, i el seu perjudici per a vaixells i canonades ha cridat una gran atenció .
En els darrers anys, amb el desenvolupament de les indústries marines i la construcció naval, el biofouling marí ha cridat l’atenció creixent . durant les estacions de creixement màxima, els organismes marins poden cobrir completament els bucs de vaixells, els sistemes de refrigeració de l’aigua de mar i altres estructures dins de 1-2} mesos {{2} d’investiga L’acer . Els organismes que fan fallar provoquen fuites de vàlvules, redueixen el flux d’aigua de refrigeració a les canonades i els intercanviadors de calor, disminuirà l’eficiència de l’intercanvi de calor i, per tant
Tecnologies de tractament anti-fouling
Mitjançant investigacions científiques, s’han desenvolupat més d’una dotzena de mètodes per evitar l’adjunt de l’organisme marí . mentre que cadascuna té certes limitacions, són efectives en diferents graus .
La pintura antifouling consisteix en agents tòxics, pigments, base de pintura, dissolvents i additius, amb els agents tòxics el component més important . que els agents tòxics utilitzats habitualment inclouen compostos de mercuri, DDT i diversos compostos d’organotina {{2} Estructura de la superfície que repel·leix o mata les espores marines o les larves que intenten instal·lar-se . ions de coure, ions de mercuri i altres poden coagular proteïnes en organismes, aconseguint propòsits anti-foques .
Els principals agents tòxics són el clor líquid i la pols de blanqueig . Aquestes substàncies utilitzen les seves fortes propietats oxidants per oxidar la matèria orgànica, destruint els teixits dels organismes marins i provocant la seva mort .
L’aigua de mar conté grans quantitats d’ions de clorur . utilitzant elèctrodes especials amb corrent directe, l’aigua de mar és electrolitzada per produir hipoclorit de sodi . fins i tot a baixes concentracions a l’aigua de mar, l’hipoclorit de sodi pot destruir els organismes marins dels teixits cel·lulars, matant larvae, els ous i les esposes o fent -los perdre l’adherència Capacitat .
Actualment, molts metalls pesants són tòxics ., el mètode més utilitzat és electrolitzar el coure o els seus aliatges mitjançant la instal·lació d'anodes de coure a l'aigua de mar i aplicar el corrent directe per dissoldre els ions de coure a l'aigua de mar . com a agent tòxic, els ions de coure poden reduir l'adherència de molts organismes zoològics, assolint efectes anti-fougl
Aquest mètode s'aplica a les estructures que ja estan fallades per organismes, normalment durant els períodes de tancament normals per a una neteja manual fora de línia o mecànica, orientant -se principalment a invertebrats . Aquest mètode encara compta una gran proporció en la resolució de problemes de fulls .
Es tracta de cavar pous d’aigua de mar profund al llarg de la costa i utilitzar l’efecte de filtratge del sòl i de la grava per eliminar els ous, espores i larves d’organisme marí, evitant el seu creixement dels sistemes de lliurament d’aigua de mar .
Es tracta de circular aigua calenta (o aigua alcalina calenta) a través dels sistemes de lliurament d’aigua de mar ja fallats per organismes marins . Quan la temperatura arriba als 50 graus durant mitja hora, els organismes adjunts són assassinats, seguits de les canonades amb grans quantitats d’aigua de mar per eliminar els residus .
Es tracta de bloquejar els dos extrems de les canonades que s’enfilen amb els organismes . per falta d’oxigen i aliments, els organismes marins moren en pocs dies, després de les quals les canonades s’enfilen per eliminar els residus .
A causa dels canvis mediambientals, els organismes marins moren de forma natural . Alguns vaixells que naveguen alternativament entre les aigües de l’oceà i el riu veuran que els organismes marins o d’aigua dolça moren, però els seus residus s’acumulen a les canonades i s’han de netejar ràpidament .
Segons els requisits de rendiment estructural, es seleccionen metalls o aliatges adequats per fer estructures que utilitzin la seva toxicitat inherent per evitar que les reixes de la pantalla de l’organisme {{0 {0} Mercuri, cobalt, etc .
Els objectes submergits estacionaris pateixen els fulls més greus . mostren que a les velocitats del flux de l’aigua de mar de 2.9-8.5 nusos a les superfícies d’estructura, tota la falla d’animals es veu afectada fins a cert grau . Quan la velocitat arriba a 11 nusos, l’adjunt d’alga es veu afectat .}
En els darrers anys, mentre continua el desenvolupament profund dels tractaments químics, ha sorgit una tecnologia de tractament de l’aigua de refrigeració basada en l’ozó amb una importància conceptualment innovadora. Atreure una atenció creixent .
En comparació amb el clor, l’ozó no només té efectes biocidals d’espectre més ampli, sinó que també la velocitat de matança més ràpida . Els resultats de la investigació mostren que la velocitat d’esterilització de l’ozó és de 3,125 vegades més ràpida que el gas de clor, cosa que significa amb una concentració d’ozó adequada, la seva velocitat de matança es mesura en segons mentre que el clorí en hores . en comparació amb el chlorine, no només amb el chlorine, no només amb el chlorine, el chlorine no només amb el chlorine, l’ozona no només amb el chlorine, l’ozona no només amb el xlorí, el xalí, o el xalí, o el xla, o a la renta. Té una capacitat més forta de destruir oxidativament enzims biològics, però també difon i penetra més ràpidament les parets cel·lulars, de manera natural, tenir una major potència biocida . demostra que l’ús d’ozó per tractar les aigües residuals industrials no requereixen biocides no oxidants addicionals, evitant que es tracti de la contaminació ambiental .}
Així, el mètode d’ozó no només és tècnicament factible, sinó que també és econòmic ., però, cal destacar que el tractament d’ozó encara es troba en l’etapa de desenvolupament, el seu mecanisme no és del tot clar, la tecnologia necessita una millora addicional, i si pot substituir els mètodes químics insegurs ., però com a mètode únic de tractament de l’aigua de refrigeració té vitalitat i s’ha de desenvolupar i s’ha de desenvolupar i utilitzar -lo segons la Xina específica de la Xina Condicions .
Els anti-fouling ultrasònics utilitzen oscil·ladors electrònics per impulsar dispositius d’emissió acústica, creant entorns inadequats per a l’aferrament; UV anti-fouling utilitza 2537 × 10-10 m Llum ultraviolada per alterar certs enllaços químics moleculars, amb activació contínua o periòdica aconseguint efectes anti-fouling complets a llarg termini; Altres mètodes inclouen l'ús de capes de goma tòxiques o recobriments de pel·lícules de plàstic pelables . Aquests mètodes es limiten a certs entorns específics localitzats amb àmbit d'aplicació molt limitat .
Comparació dels mètodes anti-fouling
Atès que els organismes que s’eviten són diverses, i les condicions ambientals, les estructures marines o els equips de floració d’aigua de mar varien molt, qualsevol mètode anti-fouling té certes limitacions . a continuació es mostra una comparació de diversos mètodes més utilitzats .
Aquest és el mètode més aplicable que no requereix cap gestió . amb desenvolupament tecnològic continu, les varietats de recobriment anti-fouling han augmentat i la vida útil ampliada . per a les estructures fàcils d'aplicar i recuperar-se, aquest mètode és més adequat amb una inversió inicial baixa . gairebé totes les botigues de la nau que els feixos utilitzen els recobriments .}}
Limitacions: ① Vida anti-fouling curta; màxim 3-5 anys per recobriment, amb costos elevats de recotació . ② rang anti-fouling limitat; només efectiva en àrees recobertes . ③ Aplicació difícil; Els treballadors exposats a substàncies tòxiques durant l’aplicació, especialment en les condicions de canonades, la sol·licitud de riscos per a la salut . en canonades estretes o la recuperació de canonades grans al servei pot ser difícil o impossible . ④ pot causar contaminació ambiental local; Especialment per a estructures marines fixes o punts de descàrrega de canonades grans, on l’alliberament d’agents tòxics continua pot contaminar l’aigua de mar local . ⑤ residus d’agents tòxics; En algunes regions sense fallades a l’hivern, ja que no es pot controlar la taxa d’alliberament, els agents tòxics continuen lixiviant innecessàriament . Hi ha restriccions internacionals a determinades pintures anti-fouling, com els recobriments d’organotina prohibits en iachts i xarxes de peixos, i limitades en els vasos oceànics i les estructures subaigua .}
Això va ser àmpliament utilitzat, permetent una aplicació de dosis contínues de temporada adequada per a la anti-foguera de canonades amb una cobertura àmplia que no garanteix cap creixement a través dels sistemes d'aigua de mar .
Desavantatges: ① no segur; Emmagatzematge i transport de clor líquid perillós . ② Gestió diària complexa; requerint molts personal per a emmagatzematge, transport i aplicació . ③ Inversió inicial alta; Necessitant sales de cloració, instal·lacions d’emmagatzematge, clorinadors i tancs . ④ costos operatius elevats; Despeses anuals substancials per comprar, transportar i emmagatzemar clor líquid . ⑤ perills de toxicitat; Potencials filtracions que provoquen la contaminació de l’aire local i els riscos per a la salut als operadors . per aquestes raons, aquest mètode s’està substituint gradualment per la cloració de l’electròlisi d’aigua de mar millorada .
Aquest mètode utilitza elèctrodes especials per electrolitzar aigua de mar, produint clor i hipoclorit tòxic que maten organismes marins, evitant un afecció i creixement . Reaccions principals:
L’aigua de mar conté ions de clorur (Cl⁻), que es pot electrolitzar per produir hipoclorit de sodi (NAOCL), un potent biocidi . Les reaccions són les següents:
Ànode (oxidació):
Càtode (Reducció):
Producte mixt (formació d’hipoclorit):
Desenvolupat a la dècada de 1960 al Regne Unit i al Japó, ara àmpliament utilitzat al Regne Unit, als Estats Units, al Japó, Canadà, Itàlia, Rússia, etc ., principalment per a canonades i sistemes de refrigeració d’aigua de mar .
Avantatges: ① segur i fiable; L’electròlisi tancada no suposa riscos per a la salut . ② Fàcil Gestió; Funcionament senzill que permet comprovar periòdics sense personal a temps complet, amb manteniment anual a l’hivern . ③ Econòmic; Utilitzant aigua de mar abundant amb efectivitat a llarg termini, només requereix electricitat i reemplaçament d’elèctrodes periòdics cada 3-5 anys, permetent l’ajust estacional sense residus . ④ Cobertura àmplia; com la cloració, protegir els sistemes sencers . ⑤ respectuosos amb el medi ambient; Concentracions de clor residual baixes inofensives per al medi i el peix .
Desavantatges: ① Alta inversió inicial; Requisits d’electròlisi i equips . ② Consum d’energia . en comparació amb els recobriments, encara necessita una mica de gestió i manteniment .
Àmpliament utilitzat a nivell mundial en vaixells i plataformes de comerciants, oferint costos inferiors a la cloració o l’electròlisi d’aigua de mar, una gestió més fàcil, les despeses de funcionament més baixes, la cobertura àmplia i la instal·lació senzilla amb l’ús mínim d’energia No obstant això
La neteja manual/mecànica, la calefacció, el segellat i els mètodes d’aigua dolça s’apliquen principalment per esborrar bloquejos en grans canonades, amb efecte limitat en l’eficiència de l’intercanviador de calor .
L’electròlisi d’aigua de mar anti-fouling
Actualment, l’electròlisi d’aigua de mar, els anodes de coure i els anodes d’alumini són més pràctics per als sistemes de refrigeració de centrals d’energia i costanera, àmpliament utilitzades internacionalment: el Japó té centenars de MGP (sistemes de prevenció de creixement marí) en vaixells; La Royal Navy del Regne Unit va adoptar l'electròlisi d'aigua de mar des de 1965; Els enviaments nord -americans utilitzen àmpliament generadors d’hipoclorit de sodi; Japó Mitsubishi Gulf Oilfield, alemany Reeder Forshufig, Canadian Bowdril, Italian Snam Progetti i Us Amaco Apliquen tots els anodes de coure/alumini a les naus i plataformes . Aquests sistemes han esdevingut un equipament naval i comercial estàndard a tot el món . Companyia) Combinar els anodes de clor i coure representa la tecnologia anti-fouling moderna .
La anti-fouling electrolítica inclou l’electròlisi d’aigua de mar, els anodes de coure i els anodes d’alumini, de vegades combinats per a Synergy . Els anodes actuals inclouen aliatges de cobalt-silver, ferro recobert d’òxid de plom, platí/titanium, titanium d’òxid de ruteni, titanium d’òxid d’òxid d’òxids i titanium i titanium d’òxids d’òxid d’òxids, i titanium i tità de ruteni, i titani, i titani, i titani, i titani, i titanium abitat d’òxids iridium, i titanium abitat d’òxid d’iridium Platinum/Rutenium/Titani recobert de l’òxid de Palladium . El procés implica: Utilitzar anodes especials per electrolitzar aigua de mar mentre que alhora electrolitzant el coure i els anodes d’alumini . El primer produeix larva i les espores que produeixen clorines; Els anodes de coure generen ions cu²⁺; Els anodes d'alumini produeixen al (OH) ₃ que encapsula el coure alliberat, que flueix a través dels sistemes protegits . Aquest compost altament viscós s'estén en zones de flux lent on es produeix un embussament probablement . A més, els sistemes d'electrodes d'alumini formen les capes d'hidròxid insolubles en les capes de ferro del catode en surfes de ferro del catode en surfes de ferro del catode en surfes de ferro natural, bloquejant la difusió de l'oxigen i la disminució de la concentració i la disminució de la concentració i la disminució de la concentració i la disminució de la concentració i la disminució de la concentració i la disminució de la concentració i la disminució de la concentració de la concentració i la disminució que augmenta la concentració i la disminució que augmenta la concentració i la concentració creixen la concentració de la concentració de la concentració de la concentració de Alodes Polarització per reduir les taxes de corrosió, aconseguint tant anti-fouling com anti-corrosió .
Durant l’electròlisi d’aigua de mar, a causa de la sobrepotencial de clor de l’ànode, sobrepotencial d’hidrogen càtode, la impedància d’aigua de mar i les reaccions latera
Consideracions clau d’implementació:
Els arranjaments de l'elèctrode de cèl·lules de l'electròlisi actuals inclouen tres tipus: conjunts de plaques, conjunts tubulars i conjunts bipolars .
Mètodes d'instal·lació d'elèctrodes:
Tipus directe: elèctrodes instal·lats directament a les canonades principals de l'aigua de mar .
Tipus indirecte: desviar l'aigua de mar parcial per l'electròlisi, després injectar productes d'electròlisi concentrats a les canonades principals .
Mentre que la instal·lació directa més senzilla té inconvenients: els sòlids en suspensió danyen els elèctrodes, els costos elevats de cablejat per a sistemes grans i els efectes de corrent perduts .
Dos mètodes d’electròlisi d’aigua de mar:
① Tipus de membrana: utilitzant amiant, fibra de vidre etc . per separar el càtode i l'anode .
Tipus sense membrana: ja que l'eficiència actual és similar per a tots dos, però l'eficiència general varia molt amb el cabal (temps de retenció), el tipus de membrana s'ha d'utilitzar quan els productes catòdics com mg (OH) ₂ precipiten . desavantatges: estructura de cèl·lules complexes i costos més elevats {{2} Els tipus de membrana no poden utilitzar-se efectivament per produccions Manteniment .
Conclusió
En resum, l’electròlisi d’aigua de mar basada en elèctrodes de titani representa una solució tecnològicament avançada i ambientalment per a aplicacions anti-fouling marines . Aquest mètode aborda efectivament el repte persistent de la biofouling a través de la generació electroquímica d’agents biocides (hipoclorit i ions metàl·lics), alhora que s’aconsegueix les limitacions dels enfocaments tradicionals, com ara els recobriments tòxics i químics i químics i químics i químics i químics i químics i químics i químics, com ara els abastos tradicionals i els productes químics, com ara els abastos tradicionals, com ara els abastos tòxics i els metàl·lics. dosificació .
Els avantatges clau inclouen:
Eficiència operativa: Producció a demanda d’agents anti-fouling amb sortida regulable
Beneficis mediambientals: Reducció de descàrrega tòxica en comparació amb els biocides convencionals
Funcionalitat doble: Inhibició simultània contra la contrapoliació i la corrosió
Viabilitat econòmica: Cost-efectivitat a llarg termini malgrat una inversió inicial més elevada
La versatilitat de la tecnologia es demostra amb la seva reeixida implementació global a través de les plataformes d’enviament, fora de mar i les centrals costaneres . mentre els reptes es mantenen en la durabilitat dels elèctrodes i l’optimització d’energia, els avenços en l’òxid de metall mixt (MMO) i el disseny del sistema continuen millorant el rendiment .
El desenvolupament futur s’hauria de centrar en:
Sistemes de control intel·ligent per a la dosificació adaptativa
Solucions híbrides que combinen electròlisi amb altres mètodes anti-fouling
Materials d’elèctrodes millorats per a la vida del servei ampliat
Estandardització de les avaluacions d’impacte ambiental
Com que les indústries marines s’enfronten a les regulacions mediambientals creixents, l’antifouling electrolític destaca com una solució prometedora que equilibra els requisits operatius amb responsabilitat ecològica . El seu refinament continuat i l’adopció tindran un paper crucial en el manteniment de la infraestructura marina sostenible a tot el món .
