專利名稱：一種用于電催化高級(jí)氧化處理船舶壓載水的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及水處理環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種用于電催化高級(jí)氧化處理船舶壓載水的裝置。
背景技術(shù)：
外來(lái)有害生物入侵性傳播已被世界環(huán)?；?GEF)認(rèn)定為海洋面臨的四大威脅之一，而船舶壓載水是造成有害生物入侵最主要的傳播途徑。每年全球船舶攜帶的壓載水大約有100億噸，一艘載重10萬(wàn)噸貨船攜帶的壓載水量達(dá)到5-6萬(wàn)噸，平均每立方米壓載水中有浮游動(dòng)植物1.1億個(gè)。每天全球壓載水中含有生物3000-4000種，在一個(gè)壓載水艙中存活腰鞭毛蟲孢子約有3億個(gè)，艙底的沉積物中有22500個(gè)/cm3浮游植物孢子，到目前為止確認(rèn)約有500種生物物種是由船舶壓載水傳播的。這些生物以不同方式生活在壓載水中并隨壓載水侵入到新的區(qū)域，一旦條件適宜就會(huì)發(fā)生不可控制的“雪崩式”繁殖，它們瘋·狂的掠奪本地生物的食物，并可導(dǎo)致有害寄生蟲和病原體大面積迅猛傳播，甚至引發(fā)本地物種滅絕。由于科技進(jìn)步和貨物運(yùn)輸羥濟(jì)效益的驅(qū)使，船舶航行速度加快，促進(jìn)了有害的外來(lái)生物物種的存活與傳播，對(duì)港口水域的生態(tài)平衡和居民健康造成嚴(yán)重危害。外來(lái)有害生物入侵造成的災(zāi)難性后果引起了全世界的極大關(guān)注。國(guó)際海事組織環(huán)境保護(hù)委員會(huì)(以下簡(jiǎn)稱MEPC)從1997年第40屆會(huì)議以來(lái)都十分重視船舶壓載水管理問題。MEPC成立了壓載水工作組，著手制定《船舶壓載水和沉淀物控制管理國(guó)際公約》草案。2002年3月在英國(guó)倫敦MO總部召開了第47屆環(huán)保會(huì)，重點(diǎn)討論了壓載水管理問題。會(huì)議審議了有關(guān)對(duì)船舶壓載水和沉淀物予以管理和監(jiān)控的建議性國(guó)際公約文本草案。會(huì)議期間還專門召集了工作小組深入開展這項(xiàng)工作，召開了 MO外交大會(huì)，審議并通過(guò)《船舶壓載水和沉淀物控制管理國(guó)際公約》。2004年2月在頂O倫敦總部召開了“國(guó)際壓載水管理大會(huì)”，在這次大會(huì)上通過(guò)了《國(guó)際船舶壓載水及沉淀物控制和管理公約(草案)》。由于壓載水引起的有害生物入侵是一個(gè)全球性關(guān)注的焦點(diǎn)問題，不少學(xué)者進(jìn)行了大量探索性研究工作，目前船舶壓載水的處理方法主要有機(jī)械法、物理法和化學(xué)法或者上述三種方法結(jié)合，國(guó)際海事組織(MO)指出治理船舶壓載水有害生物入侵是一個(gè)全球關(guān)注的焦點(diǎn)問題，不提倡不同地域采用不同治理體系治理壓載水，其基本要求是在船上處理；成本可取，設(shè)備小巧，便于操作；不對(duì)海洋近岸水域環(huán)境形成新的污染；處理設(shè)備及操作安全、可靠。因此，現(xiàn)有的方法均存在不能滿足上述條件的問題。由于船舶裝載壓載水水量巨大，從幾十噸每小時(shí)到幾千噸每小時(shí)，而要求處理壓載水的時(shí)間短，再加上海洋環(huán)境和海洋經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的制約，現(xiàn)有殺滅微生物的方法(或藥劑)不能滿足要求。
發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種反應(yīng)活性高、反應(yīng)速度快、不產(chǎn)生有毒害反應(yīng)產(chǎn)物、不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染、節(jié)約能源、符合低碳環(huán)保的要求的用于電催化高級(jí)氧化處理船舶壓載水的裝置。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所述采用的技術(shù)手段是一種用于電催化高級(jí)氧化處理船舶壓載水的裝置，包括電源、催化槽、安裝在催化槽內(nèi)與電源連接的電極陽(yáng)極和電極陰極；所述電極陽(yáng)極選用陽(yáng)極催化材料，所述電極陰極選用陰極催化材料。進(jìn)一步的，所述電源工作時(shí)的槽電壓設(shè)置在O. 5-20V之間。進(jìn)一步的，所述電極陽(yáng)極由鈦基板及涂覆在鈦基板上的陽(yáng)極涂層制成，所述陽(yáng)極涂層是鈦、金、鉬、鎢、銀、釕、銥、錫、銻、稀土中的一種制成；所述電極陰極由鈦基板及涂覆在鈦基板上的陰極涂層制成，所述陰極涂層是鈦、金、鎢、銀、鋁、鉈、稀土中的一種制成。進(jìn)一步的，所述催化槽內(nèi)電極陽(yáng)極和電極陰極安裝布置方式是陰極-陽(yáng)極-陰極，電極陽(yáng)極和電極陰極平行布置且兩電極間間距為3-20_，將電極陽(yáng)極的接線柱全部連接到一起，將電極陰極的接線柱全部連接到一起，并將電極陽(yáng)極的導(dǎo)線連接到電源的正極，電 極陰極的導(dǎo)線連接到電源的負(fù)極。進(jìn)一步的，所述催化槽內(nèi)電極陽(yáng)極和電極陰極安裝布置方式是陰極-中間電極-陽(yáng)極的方式，電極平行布置且兩電極間間距為3-20mm，所述中間電極為兩面分別涂有陽(yáng)極催化材料和陰極催化材料的電極，將電極陽(yáng)極的接線柱連接到電源的正極，電極陰極的接線柱連接到電源的負(fù)極。本實(shí)用新型的有益效果在于通過(guò)催化槽內(nèi)電極產(chǎn)生羥基自由基等強(qiáng)氧化性物質(zhì)使得反應(yīng)活性高，反應(yīng)速度快，不產(chǎn)生有毒害反應(yīng)產(chǎn)物，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染，且羥基自由基等強(qiáng)氧化性物質(zhì)衰減速度快，壓載水卸載時(shí)不需要加額外的中和性物質(zhì)來(lái)中和氧化劑；槽電壓在O. 5-20V之間，低壓運(yùn)行，降低能耗，節(jié)約能源，符合低碳環(huán)保的要求。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行說(shuō)明。


圖1是本實(shí)用新型裝置電催化槽示意圖；圖2是本實(shí)用新型裝置電催化槽的并聯(lián)布置示意圖；圖3是本實(shí)用新型裝置電催化槽的串聯(lián)布置示意圖。圖中201、電極陽(yáng)極，202、電極陰極，203、陽(yáng)極涂層，204、陰極涂層。
具體實(shí)施方式
如
圖1所示的一種用于電催化高級(jí)氧化處理船舶壓載水的裝置，包括電源、催化槽、安裝在催化槽內(nèi)與電源連接的電極陽(yáng)極201和電極陰極202 ;所述電極陽(yáng)極201選用陽(yáng)極催化材料，所述電極陰極202選用陰極催化材料。進(jìn)一步的，所述電源工作時(shí)的槽電壓設(shè)置在O. 5-20V之間，在極區(qū)內(nèi)電極陽(yáng)極201和電極陰極202同時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)氧化性物質(zhì)，陰極不析出具有爆炸性危險(xiǎn)的副產(chǎn)物氫氣。進(jìn)一步的，所述電極陽(yáng)極201由鈦基板及涂覆在鈦基板上的陽(yáng)極涂層203制成，所述陽(yáng)極涂層203是鈦、金、鉬、鎢、銀、釕、銥、錫、銻、稀土中的一種制成；所述電極陰極202由鈦基板及涂覆在鈦基板上的陰極涂層204制成，所述陰極涂層204是鈦、金、鎢、銀、鋁、鉈、稀土中的一種制成。催化槽內(nèi)的電極的安裝布置方式優(yōu)選兩種[0022]如圖2所示，催化槽內(nèi)的電極陽(yáng)極201和電極陰極202按照陰極-陽(yáng)極-陰極的方式布置，電極陽(yáng)極201和電極陰極202平行布置且兩電極間間距為3-20mm，將電極陽(yáng)極201的接線柱全部連接到一起，將電極陰極202的接線柱全部連接到一起，并將電極陽(yáng)極201的導(dǎo)線連接到電源的正極，電極陰極202的導(dǎo)線連接到電源的負(fù)極。如圖3所示，催化槽內(nèi)的電極陽(yáng)極201和電極陰極202按照陰極-中間電極-陽(yáng)極的方式布置在電催化槽內(nèi)，電極平行布置且兩電極間間距為3-20mm，其中中間電極為兩面分別涂有陽(yáng)極涂層203和陰極涂層204的鈦基板，將電極陽(yáng)極201的接線柱連接到電源的正極，電極陰極202的接線柱連接到電源的負(fù)極。特殊的半導(dǎo)體催化電極在電場(chǎng)的作用下產(chǎn)生“空穴”效應(yīng)，即特殊的半導(dǎo)體催化電極處于一定強(qiáng)度的電場(chǎng)時(shí)，其價(jià)帶電子會(huì)越過(guò)禁帶進(jìn)入導(dǎo)帶，同時(shí)在價(jià)帶上形成電激空穴，空穴有很強(qiáng)的俘獲電子的能力，在水中具有大量的離子狀態(tài)的0H-，在水中發(fā)生的電催化氧化反應(yīng)中，OH-失去電子生成強(qiáng)氧化性的· 0H。所述水體中的電催化反應(yīng)，主要是陽(yáng)極表面H20+h+ — · 0H-Cat+H+............(I)0H-+h+ — · OH-Cat ............(II)陰極表面02+e— ·02 ............(Ill)H20+(V — · ΟΟΗ+ΟΓ............(IV)超氧自由基與水反應(yīng)產(chǎn)生雙氧水和氫氧根離子[0031 ] · 00H+H20+e_ — Η202+0Γ..........(V)雙氧水繼續(xù)反應(yīng)Η202+θ — · 0Η+0Η ············· (VI)在含有氯離子的水體中繼續(xù)反應(yīng)cr+ · OH — C1CT+H+...........(W)船舶壓載水中的浮游動(dòng)植物、細(xì)菌、弧菌和孢子等的主要成分為糖類、脂類、蛋白質(zhì)、核酸以及對(duì)生物體內(nèi)的生化反應(yīng)起催化和調(diào)節(jié)作用的酶等，羥基自由基與壓載水中微生物的脂質(zhì)過(guò)氧化、氨基酸氧化分解、蛋白質(zhì)構(gòu)象變化、DNA的氧化和細(xì)胞色素脫色等生化過(guò)程；催化反應(yīng)產(chǎn)生的氧化性物質(zhì)·0Η、·00Η、H202、C10_，是對(duì)微生物進(jìn)行氧化使其失活和死亡的有效成分。通過(guò)催化槽內(nèi)電極產(chǎn)生羥基自由基等強(qiáng)氧化性物質(zhì)使得反應(yīng)活性高，反應(yīng)速度快，不產(chǎn)生有毒害反應(yīng)產(chǎn)物，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染，且羥基自由基等強(qiáng)氧化性物質(zhì)衰減速度快，壓載水卸載時(shí)不需要加額外的中和性物質(zhì)來(lái)中和氧化劑；槽電壓在O. 5-20V之間，低壓運(yùn)行，降低能耗，節(jié)約能源，符合低碳環(huán)保的要求。
權(quán)利要求1.一種用于電催化高級(jí)氧化處理船舶壓載水的裝置，其特征在于包括電源、催化槽、安裝在催化槽內(nèi)與電源連接的電極陽(yáng)極(201)和電極陰極(202);所述電極陽(yáng)極(201)選用陽(yáng)極催化材料，所述電極陰極(202 )選用陰極催化材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電催化高級(jí)氧化處理船舶壓載水的裝置，其特征在于所述電源工作時(shí)的槽電壓設(shè)置在0. 5-20V之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電催化高級(jí)氧化處理船舶壓載水的裝置，其特征在于所述電極陽(yáng)極(201)由鈦基板及涂覆在鈦基板上的陽(yáng)極涂層(203)制成，所述陽(yáng)極涂層(203)是鈦、金、鉬、鎢、銀、釕、銥、錫、銻、稀土中的一種制成；所述電極陰極(202)由鈦基板及涂覆在鈦基板上的陰極涂層(204)制成，所述陰極涂層(204)是鈦、金、鎢、銀、鋁、鉈、稀土中的一種制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電催化高級(jí)氧化處理船舶壓載水的裝置，其特征在于催化槽內(nèi)的電極陽(yáng)極(201)和電極陰極(202)按照陰極-陽(yáng)極-陰極的方式布置，電極陽(yáng)極(201)和電極陰極(202)平行布置且兩電極間間距為3-20mm，將電極陽(yáng)極(201)的接線柱全部連接到一起，將電極陰極(202)的接線柱全部連接到一起，并將電極陽(yáng)極(201)的導(dǎo)線連接到電源的正極，電極陰極(202)的導(dǎo)線連接到電源的負(fù)極。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電催化高級(jí)氧化處理船舶壓載水的裝置，其特征在于催化槽內(nèi)的電極陽(yáng)極(201)和電極陰極(202)按照陰極-中間電極-陽(yáng)極的方式布置在催化槽內(nèi)，電極平行布置且兩電極間間距為3-20mm，所述中間電極為兩面分別涂有陽(yáng)極催化材料和陰極催化材料的電極，將電極陽(yáng)極(201)的接線柱連接到電源的正極，電極陰極(202)的接線柱連接到電源的負(fù)極。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于電催化高級(jí)氧化處理船舶壓載水的裝置，其特征在于包括電源、催化槽、安裝在催化槽內(nèi)與電源連接的電極陽(yáng)極(201)和電極陰極(202)；所述電極陽(yáng)極(201)選用陽(yáng)極催化材料，所述電極陰極(202)選用陰極催化材料。本實(shí)用新型通過(guò)催化槽內(nèi)電極產(chǎn)生羥基自由基等強(qiáng)氧化性物質(zhì)使得反應(yīng)活性高，反應(yīng)速度快，不產(chǎn)生有毒害反應(yīng)產(chǎn)物，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染，且羥基自由基等強(qiáng)氧化性物質(zhì)衰減速度快，壓載水卸載時(shí)不需要加額外的中和性物質(zhì)來(lái)中和氧化劑；槽電壓在0.5-20V之間，低壓運(yùn)行，降低能耗，節(jié)約能源，符合低碳環(huán)保的要求。
文檔編號(hào)C02F1/46GK202849140SQ201220303140
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月27日
發(fā)明者杜清華, 劉曉翠, 劉炳言, 曹學(xué)磊 申請(qǐng)人:青島海德威科技有限公司