专利名称：一种用于电催化高级氧化处理船舶压载水的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及水处理环保技术领域，尤其是一种用于电催化高级氧化处理船舶压载水的装置。
背景技术：
外来有害生物入侵性传播已被世界环保基金(GEF)认定为海洋面临的四大威胁之一，而船舶压载水是造成有害生物入侵最主要的传播途径。每年全球船舶携带的压载水大约有100亿吨，一艘载重10万吨货船携带的压载水量达到5-6万吨，平均每立方米压载水中有浮游动植物1.1亿个。每天全球压载水中含有生物3000-4000种，在一个压载水舱中存活腰鞭毛虫孢子约有3亿个，舱底的沉积物中有22500个/cm3浮游植物孢子，到目前为止确认约有500种生物物种是由船舶压载水传播的。这些生物以不同方式生活在压载水中并随压载水侵入到新的区域，一旦条件适宜就会发生不可控制的“雪崩式”繁殖，它们疯·狂的掠夺本地生物的食物，并可导致有害寄生虫和病原体大面积迅猛传播，甚至引发本地物种灭绝。由于科技进步和货物运输羟济效益的驱使，船舶航行速度加快，促进了有害的外来生物物种的存活与传播，对港口水域的生态平衡和居民健康造成严重危害。外来有害生物入侵造成的灾难性后果引起了全世界的极大关注。国际海事组织环境保护委员会(以下简称MEPC)从1997年第40届会议以来都十分重视船舶压载水管理问题。MEPC成立了压载水工作组，着手制定《船舶压载水和沉淀物控制管理国际公约》草案。2002年3月在英国伦敦MO总部召开了第47届环保会，重点讨论了压载水管理问题。会议审议了有关对船舶压载水和沉淀物予以管理和监控的建议性国际公约文本草案。会议期间还专门召集了工作小组深入开展这项工作，召开了 MO外交大会，审议并通过《船舶压载水和沉淀物控制管理国际公约》。2004年2月在頂O伦敦总部召开了“国际压载水管理大会”，在这次大会上通过了《国际船舶压载水及沉淀物控制和管理公约(草案)》。由于压载水引起的有害生物入侵是一个全球性关注的焦点问题，不少学者进行了大量探索性研究工作，目前船舶压载水的处理方法主要有机械法、物理法和化学法或者上述三种方法结合，国际海事组织(MO)指出治理船舶压载水有害生物入侵是一个全球关注的焦点问题，不提倡不同地域采用不同治理体系治理压载水，其基本要求是在船上处理；成本可取，设备小巧，便于操作；不对海洋近岸水域环境形成新的污染；处理设备及操作安全、可靠。因此，现有的方法均存在不能满足上述条件的问题。由于船舶装载压载水水量巨大，从几十吨每小时到几千吨每小时，而要求处理压载水的时间短，再加上海洋环境和海洋经济可持续发展的制约，现有杀灭微生物的方法(或药剂)不能满足要求。
发明内容为了解决现有技术中的问题，本实用新型的目的是提供一种反应活性高、反应速度快、不产生有毒害反应产物、不会对环境造成二次污染、节约能源、符合低碳环保的要求的用于电催化高级氧化处理船舶压载水的装置。为达到上述目的，本实用新型所述采用的技术手段是一种用于电催化高级氧化处理船舶压载水的装置，包括电源、催化槽、安装在催化槽内与电源连接的电极阳极和电极阴极；所述电极阳极选用阳极催化材料，所述电极阴极选用阴极催化材料。进一步的，所述电源工作时的槽电压设置在O. 5-20V之间。进一步的，所述电极阳极由钛基板及涂覆在钛基板上的阳极涂层制成，所述阳极涂层是钛、金、钼、钨、银、钌、铱、锡、锑、稀土中的一种制成；所述电极阴极由钛基板及涂覆在钛基板上的阴极涂层制成，所述阴极涂层是钛、金、钨、银、铝、铊、稀土中的一种制成。进一步的，所述催化槽内电极阳极和电极阴极安装布置方式是阴极-阳极-阴极，电极阳极和电极阴极平行布置且两电极间间距为3-20_，将电极阳极的接线柱全部连接到一起，将电极阴极的接线柱全部连接到一起，并将电极阳极的导线连接到电源的正极，电 极阴极的导线连接到电源的负极。进一步的，所述催化槽内电极阳极和电极阴极安装布置方式是阴极-中间电极-阳极的方式，电极平行布置且两电极间间距为3-20mm，所述中间电极为两面分别涂有阳极催化材料和阴极催化材料的电极，将电极阳极的接线柱连接到电源的正极，电极阴极的接线柱连接到电源的负极。本实用新型的有益效果在于通过催化槽内电极产生羟基自由基等强氧化性物质使得反应活性高，反应速度快，不产生有毒害反应产物，不会对环境造成二次污染，且羟基自由基等强氧化性物质衰减速度快，压载水卸载时不需要加额外的中和性物质来中和氧化剂；槽电压在O. 5-20V之间，低压运行，降低能耗，节约能源，符合低碳环保的要求。
以下结合附图对本实用新型的技术方案进行说明。
图1是本实用新型装置电催化槽示意图；图2是本实用新型装置电催化槽的并联布置示意图；图3是本实用新型装置电催化槽的串联布置示意图。图中201、电极阳极，202、电极阴极，203、阳极涂层，204、阴极涂层。
具体实施方式
如
图1所示的一种用于电催化高级氧化处理船舶压载水的装置，包括电源、催化槽、安装在催化槽内与电源连接的电极阳极201和电极阴极202 ;所述电极阳极201选用阳极催化材料，所述电极阴极202选用阴极催化材料。进一步的，所述电源工作时的槽电压设置在O. 5-20V之间，在极区内电极阳极201和电极阴极202同时产生强氧化性物质，阴极不析出具有爆炸性危险的副产物氢气。进一步的，所述电极阳极201由钛基板及涂覆在钛基板上的阳极涂层203制成，所述阳极涂层203是钛、金、钼、钨、银、钌、铱、锡、锑、稀土中的一种制成；所述电极阴极202由钛基板及涂覆在钛基板上的阴极涂层204制成，所述阴极涂层204是钛、金、钨、银、铝、铊、稀土中的一种制成。催化槽内的电极的安装布置方式优选两种[0022]如图2所示，催化槽内的电极阳极201和电极阴极202按照阴极-阳极-阴极的方式布置，电极阳极201和电极阴极202平行布置且两电极间间距为3-20mm，将电极阳极201的接线柱全部连接到一起，将电极阴极202的接线柱全部连接到一起，并将电极阳极201的导线连接到电源的正极，电极阴极202的导线连接到电源的负极。如图3所示，催化槽内的电极阳极201和电极阴极202按照阴极-中间电极-阳极的方式布置在电催化槽内，电极平行布置且两电极间间距为3-20mm，其中中间电极为两面分别涂有阳极涂层203和阴极涂层204的钛基板，将电极阳极201的接线柱连接到电源的正极，电极阴极202的接线柱连接到电源的负极。特殊的半导体催化电极在电场的作用下产生“空穴”效应，即特殊的半导体催化电极处于一定强度的电场时，其价带电子会越过禁带进入导带，同时在价带上形成电激空穴，空穴有很强的俘获电子的能力，在水中具有大量的离子状态的0H-，在水中发生的电催化氧化反应中，OH-失去电子生成强氧化性的· 0H。所述水体中的电催化反应，主要是阳极表面H20+h+ — · 0H-Cat+H+............(I)0H-+h+ — · OH-Cat ............(II)阴极表面02+e— ·02 ............(Ill)H20+(V — · ΟΟΗ+ΟΓ............(IV)超氧自由基与水反应产生双氧水和氢氧根离子[0031 ] · 00H+H20+e_ — Η202+0Γ..........(V)双氧水继续反应Η202+θ — · 0Η+0Η ············· (VI)在含有氯离子的水体中继续反应cr+ · OH — C1CT+H+...........(W)船舶压载水中的浮游动植物、细菌、弧菌和孢子等的主要成分为糖类、脂类、蛋白质、核酸以及对生物体内的生化反应起催化和调节作用的酶等，羟基自由基与压载水中微生物的脂质过氧化、氨基酸氧化分解、蛋白质构象变化、DNA的氧化和细胞色素脱色等生化过程；催化反应产生的氧化性物质·0Η、·00Η、H202、C10_，是对微生物进行氧化使其失活和死亡的有效成分。通过催化槽内电极产生羟基自由基等强氧化性物质使得反应活性高，反应速度快，不产生有毒害反应产物，不会对环境造成二次污染，且羟基自由基等强氧化性物质衰减速度快，压载水卸载时不需要加额外的中和性物质来中和氧化剂；槽电压在O. 5-20V之间，低压运行，降低能耗，节约能源，符合低碳环保的要求。
权利要求1.一种用于电催化高级氧化处理船舶压载水的装置，其特征在于包括电源、催化槽、安装在催化槽内与电源连接的电极阳极(201)和电极阴极(202);所述电极阳极(201)选用阳极催化材料，所述电极阴极(202 )选用阴极催化材料。
2.根据权利要求1所述的用于电催化高级氧化处理船舶压载水的装置，其特征在于所述电源工作时的槽电压设置在0. 5-20V之间。
3.根据权利要求1所述的用于电催化高级氧化处理船舶压载水的装置，其特征在于所述电极阳极(201)由钛基板及涂覆在钛基板上的阳极涂层(203)制成，所述阳极涂层(203)是钛、金、钼、钨、银、钌、铱、锡、锑、稀土中的一种制成；所述电极阴极(202)由钛基板及涂覆在钛基板上的阴极涂层(204)制成，所述阴极涂层(204)是钛、金、钨、银、铝、铊、稀土中的一种制成。
4.根据权利要求1所述的用于电催化高级氧化处理船舶压载水的装置，其特征在于催化槽内的电极阳极(201)和电极阴极(202)按照阴极-阳极-阴极的方式布置，电极阳极(201)和电极阴极(202)平行布置且两电极间间距为3-20mm，将电极阳极(201)的接线柱全部连接到一起，将电极阴极(202)的接线柱全部连接到一起，并将电极阳极(201)的导线连接到电源的正极，电极阴极(202)的导线连接到电源的负极。
5.根据权利要求1所述的用于电催化高级氧化处理船舶压载水的装置，其特征在于催化槽内的电极阳极(201)和电极阴极(202)按照阴极-中间电极-阳极的方式布置在催化槽内，电极平行布置且两电极间间距为3-20mm，所述中间电极为两面分别涂有阳极催化材料和阴极催化材料的电极，将电极阳极(201)的接线柱连接到电源的正极，电极阴极(202)的接线柱连接到电源的负极。
专利摘要本实用新型公开了一种用于电催化高级氧化处理船舶压载水的装置，其特征在于包括电源、催化槽、安装在催化槽内与电源连接的电极阳极(201)和电极阴极(202)；所述电极阳极(201)选用阳极催化材料，所述电极阴极(202)选用阴极催化材料。本实用新型通过催化槽内电极产生羟基自由基等强氧化性物质使得反应活性高，反应速度快，不产生有毒害反应产物，不会对环境造成二次污染，且羟基自由基等强氧化性物质衰减速度快，压载水卸载时不需要加额外的中和性物质来中和氧化剂；槽电压在0.5-20V之间，低压运行，降低能耗，节约能源，符合低碳环保的要求。
文档编号C02F1/46GK202849140SQ201220303140
公开日2013年4月3日 申请日期2012年6月27日 优先权日2012年6月27日
发明者杜清华, 刘晓翠, 刘炳言, 曹学磊 申请人:青岛海德威科技有限公司