一種電解海水原位動(dòng)態(tài)析氫的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明屬于海洋生物污損防治技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種電解海水原位動(dòng)態(tài)析氫的方法，防止海洋污損生物對(duì)海洋設(shè)施、設(shè)備和工程的污損和腐蝕。
【背景技術(shù)】
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[0002]海洋生物污損的危害主要有:(I)、增加船舶航行阻力，根據(jù)美國(guó)海軍海洋體系委員會(huì)評(píng)估，船體上的生物污損可降低船舶2%的航速，并增加6% -45%的燃料消耗；(2)、破壞金屬表面的涂層，加速金屬腐蝕和老化；(3)、迫使船舶頻繁地進(jìn)入船塢整修，浪費(fèi)大量的時(shí)間和資源；(4)、在船舶航行和船塢清理過程中，附著生物會(huì)被帶入新的海域或港口，造成生物入侵，病蟲害和疫情的傳播；(5)、堵塞海洋設(shè)施，減小沿海核電站冷卻系統(tǒng)的管道內(nèi)徑，從而降低熱交換效率；(6)、影響水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)，堵塞養(yǎng)殖網(wǎng)箱的網(wǎng)孔并與養(yǎng)殖生物爭(zhēng)奪氧氣和餌料，從而影響?zhàn)B殖生物的生長(zhǎng)甚至導(dǎo)致其大面積死亡。
[0003]人類自從探索海洋世界開始，就在關(guān)注和解決海洋生物污損問題，2008年，歐盟禁止含有機(jī)錫防污涂層的船舶停泊和靠岸，所以，各國(guó)都在致力于研宄開發(fā)新型、高效和環(huán)保的防止海洋污損生物污損海洋設(shè)施、設(shè)備和工程的方法，為了克服海洋設(shè)施、設(shè)備和工程固體涂層深受海洋污損生物喜愛的缺點(diǎn)，氣體涂層應(yīng)運(yùn)而生，海洋污損生物分泌的蛋白質(zhì)或多糖不能以共價(jià)鍵和氫鍵的形式與作為流體的氣體涂層表面鍵合，只能以微弱的范德華力與氣體涂層表面作用，這使得海洋污損生物在氣體涂層表面難以形成穩(wěn)定的附著，即使海洋污損生物在氣體涂層表面附著也會(huì)在在極低的作用力下脫附；靜態(tài)氣體涂層由于存貯氣體量有限，隨著氣體不斷向水相中擴(kuò)散溶解，導(dǎo)致氣體被水相取代，海洋污損生物可污損區(qū)域逐漸擴(kuò)展，嚴(yán)重污損海洋設(shè)施、設(shè)備和工程；動(dòng)態(tài)氣體涂層僅能在海洋污損生物附著界面上進(jìn)行沖擊和擾動(dòng)，對(duì)于最基本、最初始的污損生物膜形成等形式無(wú)法進(jìn)行進(jìn)行沖擊與擾動(dòng)；靜態(tài)納米氣泡在5分鐘的短時(shí)間浸泡過程中能夠有效抑制海洋污損生物附著，但是難以長(zhǎng)效防止海洋污損生物對(duì)海洋設(shè)施、設(shè)備和工程的污損。目前，尚無(wú)電解海水原位動(dòng)態(tài)析氫以達(dá)到防止海洋污損生物污損海洋設(shè)施、設(shè)備和工程的專利文獻(xiàn)和報(bào)道，海洋設(shè)施、設(shè)備和工程大多數(shù)由金屬材料構(gòu)成，即使是非金屬材料，也可以在非金屬材料表面構(gòu)建金屬層，金屬層的導(dǎo)電性為電解海水原位動(dòng)態(tài)析氫提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，析氫的電位控制在金屬層受電位保護(hù)的范圍內(nèi)，金屬層不會(huì)發(fā)生氫脆；因此，研發(fā)一種電解海水原位動(dòng)態(tài)析氫的方法，能夠?qū)崿F(xiàn)防止海洋設(shè)施、設(shè)備和工程污損與腐蝕的目的，促進(jìn)海洋設(shè)施、設(shè)備和工程防污研宄技術(shù)的快速發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，尋求設(shè)計(jì)一種電解海水原位動(dòng)態(tài)析氫的方法，實(shí)現(xiàn)防止海洋設(shè)施的污損與腐蝕，促進(jìn)海洋設(shè)施防污研宄技術(shù)的快速發(fā)展。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明涉及的電解海水原位動(dòng)態(tài)析氫的方法包括基體涂層金屬化和電解海水兩個(gè)步驟:
[0006](I)、基體涂層金屬化:選用常規(guī)的噴涂設(shè)備，在選取噴槍壓力為0.5-3.5Mpa，溫度為100-200°C和噴槍距離基體表面20mm的條件下，采用低速冷噴涂工藝在涂裝有防腐底漆的基體表面上噴涂顆粒為20-48 μπι的金屬粉末，使金屬粉末在基體涂層的表面上形成導(dǎo)電金屬層，實(shí)現(xiàn)基體涂層金屬化；
[0007](2)、電解海水:將步驟(I)制備的涂層金屬化后的基體浸泡在海水環(huán)境中，以導(dǎo)電金屬層為工作電極，控制電位為-1至-1.5V，電流密度為0.5-8mA/cm2,對(duì)電極為Pt (鉑)網(wǎng)或Ti (鈦)網(wǎng)，以飽和甘汞電極為參比電極，采用直流電間歇通電方式每5min通電一次電解海水進(jìn)行原位動(dòng)態(tài)析氫，在陰極極化條件下，基體表面產(chǎn)生的氫氣氣流在基體表面擾動(dòng)海水對(duì)流和海洋污損生物，實(shí)現(xiàn)脫附基體表面上的海洋污損生物和防止海洋污損生物附著到基體表面上。
[0008]本發(fā)明涉及的基體材質(zhì)為低合金鋼和低合金銅；涉及的防腐底漆為鐵紅底漆和鋅黃底漆；涉及的金屬粉末為銅和鋅；涉及的基體表面涂層金屬化，使電解海水原位動(dòng)態(tài)析氫的電位發(fā)生在涂層表面，避免通電對(duì)基體產(chǎn)生不良影響，增加安全性，并且由于基體表面上涂裝有防腐底漆，使得基體涂層兼具防腐蝕和防污損的功效。
[0009]本發(fā)明通過調(diào)節(jié)電位和電流密度的參數(shù)值能控制電解海水進(jìn)行原位動(dòng)態(tài)析氫析出的氫氣量，實(shí)現(xiàn)基體涂層智能化防污損。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過建立固液氣三相并存的動(dòng)態(tài)區(qū)域，實(shí)現(xiàn)廣譜、高效和環(huán)保的防止海洋污損生物污損海洋設(shè)施、設(shè)備和工程的目的；其原理科學(xué)可靠，工藝過程簡(jiǎn)單，適用范圍廣，防污效果良好，環(huán)境友好，生產(chǎn)成本低，具有很高的推廣和應(yīng)用價(jià)值。
【附圖說(shuō)明】
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[0011]圖1為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)防污損的原理示意圖。
[0012]圖2為本發(fā)明脫附海洋污損生物的原理示意圖。
[0013]圖3為本發(fā)明擾動(dòng)海洋污損生物的原理示意圖。
[0014]圖4為本發(fā)明涉及的氫氣氣流擾動(dòng)海水對(duì)流和海洋污損生物的原理示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】:
[0015]下面通過實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0016]實(shí)施例1:
[0017]本實(shí)施例涉及的電解海水原位動(dòng)態(tài)析氫的方法包括基體涂層金屬化和電解海水兩個(gè)步驟:
[0018](I)、基體涂層金屬化:選用常規(guī)的噴涂設(shè)備，選取噴槍壓力為0.5Mpa，溫度為200°C和噴槍距離基體表面20mm，采用低速冷噴涂工藝在涂裝有防腐鐵紅底漆的低合金鋼基體表面上噴涂顆粒為20 μπι的金屬銅粉末，以使金屬銅粉末在基體涂層的表面上形成導(dǎo)電金屬層，實(shí)現(xiàn)基體涂層金屬化；
[0019](2)、電解海水:將步驟(I)制備的基體浸泡在海水環(huán)境中，以導(dǎo)電金屬層為工作電極，控制電位為-1V，電流密度為0.5mA/cm2，對(duì)電極為Pt (鉑)網(wǎng)，以飽和甘未電極為參比電極，采用直流電間歇通電方式每5min通電一次電解海水進(jìn)行原位動(dòng)態(tài)析氫，使得基體表面在陰極極化條件下產(chǎn)生的氫氣氣流在基體表面擾動(dòng)海水對(duì)流和海洋污損生物，實(shí)現(xiàn)脫附基體表面上的海洋污損生物和防止海洋污損生物附著到基體表面上。
[0020]本實(shí)施例涉及的基體表面涂層金屬化，使電解海水原位動(dòng)態(tài)析氫的電位發(fā)生在涂層表面，避免通電對(duì)基體產(chǎn)生不良影響，增加安全性，并且由于基體表面上涂裝有防腐底漆，使得基體涂層兼具防腐蝕和防污損的功效。
[0021]本實(shí)施例通過調(diào)節(jié)電位和電流密度的參數(shù)值來(lái)控制電解海水進(jìn)行原位動(dòng)態(tài)析氫析出的氫氣量，實(shí)現(xiàn)基體涂層智能化防污損。
[0022]本實(shí)施例防污損的作用原理如圖1，將本實(shí)施例制備的基體置于海水環(huán)境中，在短時(shí)間內(nèi)，基體表面被海洋污損生物的生物膜覆蓋，隨后，宏觀的污損在基體表面形成，采用電解海水原位動(dòng)態(tài)析氫的方法陰極極化析出的氫氣