基于平臺鋼樁環式電解防污電極的防污裝置及其實現方法制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及基于平臺鋼樁環式電解防污電極的防污裝置，包括：可控電源、導線、陽極和陰極；所述陽極和陰極均為環狀，套于鋼樁外，并分別通過導線與可控電源連接。方法包括：制備陽極和陰極，并與可控電源連接；可控電源輸出直流電壓使可控電源、陽極、陰極形成回路；在陽極上電解海水產生Cl2，陰極上產生OH?，在樁腿周圍形成有效氯濃度梯度，防止平臺的樁腿附著生物。本發明專利技術采用可控電源電解海水產生有效氯達到防治生物附著的效果，可控電源的優點在于可以控制整個閉合回路的通電周期，從而達到實時防污的效果。制備工藝簡單，操作簡單，可控性強，性能可靠，裝置結構簡單、方便管理。

Anti pollution device based on platform steel post ring type electrolytic antifouling electrode and its realizing method

The present invention relates to antifouling device, platform steel pile ring type anti fouling electrolysis electrode based on controllable power supply, wire, anode and cathode; the anode and the cathode are ring set on the steel pile, and respectively with controllable power supply wires. The preparation method comprises: an anode and a cathode, and is connected with a controllable power supply; output DC voltage of the power supply control the controllable power supply, anode and cathode to form a loop; at the anode electrolysis of seawater to produce Cl2, OH cathode, the formation of effective chlorine concentration gradient in the legs around the legs to prevent the attachment of biological platform. The invention adopts a controllable power supply to produce effective chlorine electrolysis of seawater biological adhesion, has the advantages of controllable power supply in power cycle can control the whole closed loop, so as to achieve the effect of real-time pollution. The preparation process is simple, the operation is simple, the controllability is strong, the performance is reliable, the device structure is simple, and the management is convenient.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及海洋環境防污損裝置制備領域，具體的說是一種適用于海洋平臺直接式電解防污裝置及其實現方法，適用于防止海洋環境材料的生物的附著，以及海洋鋼樁橋梁、平臺的陰極保護的監測。
技術介紹
人類自開發利用海洋資源以來，一直為海生物附著所引起的污損問題所困擾。海洋附著性微生物、植物和動物在人造海洋移動和固定設施上的造成附著污損，并對這些人工設施造成種種危害，統稱為海洋生物污損。海洋平臺導管架處于開放式的海水環境中，同時受到海水腐蝕和海生物污損的雙重危害。電解海水防污技術具有防污效果較好，各種海生物(貝類、藻類、黏液類)都能有效地得到防治；不會產生耐藥性細菌、附加一定的電流，或電壓就可控制污損生物；對環境無污染；處理量大等優點，但目前應用范圍主要是海水管道和海水冷卻系統，尚無在開放體系中的應用案例。鑒于平臺的結構特點，亟需開展電解海水防污技術在該方面的應用研究。因此，研制先進的適用于海洋平臺直接式電解防污裝置，可保證重大平臺結構工程長期服役的可靠性和安全性。
技術實現思路
針對上述問題，本專利技術的目的是提供一種適用于海洋平臺直接式電解防污裝置。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是：基于平臺鋼樁環式電解防污電極的防污裝置，包括：可控電源、導線、陽極和陰極；所述陽極和陰極均為環狀，套于鋼樁外，并分別通過導線與可控電源連接。所述陽極和陰極均設有端口，陽極端口、陰極端口分別與可控電源的正輸出端、負輸出端連接。所述陽極為多個，任兩個相鄰的陽極之間間距為0.5m～0.8m。所述陽極為表面涂有二氧化釕涂層的鈦基體。所述陰極為一個，設于多個陽極的下方，且距離最近的陽極0.8m～1.2m。所述陰極為鎳合金電極。所述陽極和陰極設于樁腿浸入海水全浸區位置。基于平臺鋼樁環式電解防污電極的防污實現方法，包括以下步驟：制備陽極和陰極，并與可控電源連接；可控電源輸出直流電壓使可控電源、陽極、陰極各自形成回路；陽極、陰極通過電解，在陽極上電解海水產生Cl2，陰極上產生OH-，在樁腿周圍形成有效氯濃度梯度，防止平臺的樁腿附著生物。所述制備陽極包括以下步驟：1)將氯化釕加入到醇鹽溶解后形成混合溶液；2)將混合溶液均勻涂刷在經過預處理的基體鈦上；3)然后在溫度100℃～200℃烘設定時間；4)最后在溫度300℃～500℃將基體上金屬鹽類進行處理形成二氧化釕；5)將混合溶液均勻涂刷在涂有二氧化釕的基體上，并重復步驟3)-4)直至涂完所有溶液，得到需要的二氧化釕涂層厚度。直流電壓為2～8V。本專利技術具有以下有益效果及優點：1.本專利技術采用可控電源電解海水產生有效氯達到防治生物附著的效果，可控電源的優點在于可以控制整個閉合回路的通電周期，從而達到實時防污的效果。2.本專利技術制備工藝簡單，操作簡單，可控性強，性能可靠，裝置結構簡單、方便管理。3.本專利技術采用鈦-二氧化釕電極，其制備方法簡單、容易成型，電流效率可達90％，使用壽命可達5年。經過嚴格的測試，該電解裝置電解產生的有效率符合國際氯含量的標準要求。4.本專利技術能夠在海洋平臺開放體系有效的控制生物的附著，對海洋平臺鋼樁進行實時監測保護，并且具有良好的穩定性和長達五年壽命等優點。附圖說明圖1是本專利技術的結構示意圖；圖2是本專利技術安裝的示意圖；其中，1平臺，2可控電源，3樁腿，4導線，5陽極，6陰極，7支架。具體實施方式下面結合實施例對本專利技術做進一步的詳細說明。本專利技術涉及海洋環境防污損技術，具體的說是一種適用于海洋平臺導管架工程材料的防污損直接式電解防污裝置及其實現方法。包括可控電源、連接導線、電解用釕鈦陽極、網狀鎳合金為電解陰極，其中可控電源電解海水，通過內部的整流變壓器將交流電壓整流為直流電(輸出直流電壓約為0～60V)，施加到浸在海水中的陰、陽極上。電解用釕鈦陽極、網狀鎳合金電解陰極做成適用于海洋平臺鋼樁的環狀結構，通過導線與可控電源聯結，經過實驗表明電解電流在70～100A/m2范圍(電壓范圍在2V～8V)時，通電一段時間(30～60分種)，在鋼樁周圍會形成0.2-0.3ppm的有效率氯濃度梯度，從而可以阻止海洋生物在鋼樁上的附著。鈦-二氧化釕電極作為電解陽極、網狀鎳合金電解陰極，設計成環狀，與被保護體形成管式組合，為使加工和安裝方便，應將電解陽極加工成可敞口式環狀結構。可控電源與電極之間采用電纜聯結構成閉合回路。如圖1所示，本專利技術包括可控電源、電纜、電解陽極、電解陰極，通過支架固定在海洋平臺結構上。電解陽極固定在樁腿浸入海水全浸區和潮差區的位置,海水潮差區從上至下分為高潮位、中潮位、低潮位，電極置于海水全浸區及海水潮差區的中潮位及以下范圍內，本實施例為海平面以下5-10米的距離。防污所需的有效氯濃度是抑制海生物附著的有效氯濃度加上還原物質產生反應的消耗量的總和，要求既能防污又不會使金屬引起腐蝕，經驗證明此量一般在0.2～0.3ppm左右。本裝置通過整流變壓器將交流電壓整流為直流電(輸出直流電壓約為0～60V)，施加到環狀的陰、陽極上。實驗表明電解電流在70～100A/m2范圍(電壓范圍在2V-8V)時，實驗鋼管無生物附著。選擇可控制電流大小的電源控制箱在此范圍進行實驗，從而選擇最佳的電解電流密度。檢測有效氯含量可以達到防止生物附著的效果。如圖2所示，本專利技術的陽極和陰極做成了適應海洋平臺鋼樁的環狀結構，此結構有利于在鋼樁周圍形成有效率濃度梯度，并方便固定電解陽極，在海浪沖刷的環境下仍能保持正常工作。電解陽極和電解陰極通過絕緣固定支架與鋼樁固定，這樣可以保證通電過程中電解裝置正常工作。陽極和陰極可以是環狀，也可在環狀的電極上設有敞口(豁口)；環狀時電極上設有端口，帶敞口時電極上敞口的一側設有端口；端口通過導線與可控電源連接，陽極接正極，陰極接負極。陽極和陰極的大小相同，內徑大于鋼樁外徑，并留有空隙，本實施例鋼樁的直徑為1米，陽極和陰極的內徑、外徑分別為1米、1.2米；截面可為圓形；陽極可以為多個，水平設于樁腿外，且與樁腿無接觸；本實施例中陽極為3個，陰極為一個，水平置于最下方。任兩個陽極之間的間距相等，且間距范圍為0.5m～0.8m，陰極與最近的陽極之間的間距范圍為0.8m～1.2m。本專利技術為使電解的有效氯較均勻地分散在鋼樁周圍海水介質中，將電解陽極設計成了環狀結構。電解陽極材料是鈦-二氧化釕電極。電解陽極為可敞口式環裝結構。本專利技術的制備方法是：a.在涂刷金屬氧化物之前,必須進行鈦基體的表面處理。所使用的鈦材料為柔性可彎曲鈦材。其目的是除去基體表面油污及氧化膜,使基體處于活性狀態,以改善涂層與鈦基體的結合力,改善電極的導電性,延長電極的使用壽命。鈦基體的預處理步驟為噴砂—脫脂—酸蝕—清洗與烘干。b.采用熱分解法制備金屬氧化物陽極。把金屬釕的氯化物溶解到異丙醇/濃鹽酸混合溶液中(異丙醇和濃鹽酸體積比1:1),金屬釕的氯化物與混合溶液的體積之比為1:1,超聲波攪拌使之混合均勻形成混合溶液,均勻涂刷在經過預處理的基體鈦板上,然后在低溫下略高于溶劑蒸發溫度(100℃～200℃)蒸發溶劑,本實施用紅外燈在溫度100℃烘10min,最后在高溫(300℃～500℃)下馬弗爐中熱氧化10min，將基體上氯化釕熱分解形成相應的氧化物即二氧化釕。此過程重復多次(15～18次)直至涂完所有體積的溶液，得到需要的厚度本文檔來自技高網...

【技術保護點】
基于平臺鋼樁環式電解防污電極的防污裝置，其特征在于包括：可控電源(2)、導線(4)、陽極(5)和陰極(6)；所述陽極(5)和陰極(6)均為環狀，套于鋼樁外，并分別通過導線(4)與可控電源(2)連接。

【技術特征摘要】
1.基于平臺鋼樁環式電解防污電極的防污裝置，其特征在于包括：可控電源(2)、導線(4)、陽極(5)和陰極(6)；所述陽極(5)和陰極(6)均為環狀，套于鋼樁外，并分別通過導線(4)與可控電源(2)連接。2.根據權利要求1所述的基于平臺鋼樁環式電解防污電極的防污裝置，其特征在于所述陽極(5)和陰極(6)均設有端口，陽極(5)端口、陰極(6)端口分別與可控電源(2)的正輸出端、負輸出端連接。3.根據權利要求1所述的基于平臺鋼柱環式電解防污電極的防污裝置，其特征在于所述陽極(5)為多個，任兩個相鄰的陽極(5)之間間距為0.5m～0.8m。4.根據權利要求1所述的基于平臺鋼樁環式電解防污電極的防污裝置，其特征在于所述陽極(5)為表面涂有二氧化釕涂層的鈦基體。5.根據權利要求1所述的基于平臺鋼樁環式電解防污電極的防污裝置，其特征在于所述陰極(6)為一個，設于多個陽極(5)的下方，且距離最近的陽極(5)0.8m～1.2m。6.根據權利要求1所述的基于平臺鋼樁環式電解防污電極的防污裝置，其特征在于所述陰極(6)為鎳合金電極。7.根據權利要求1所述的基于平臺鋼樁環式電...

【專利技術屬性】
技術研發人員：段繼周，張美霞，管方，翟曉凡，張杰，王秀通，王靜，侯保榮，
申請(專利權)人：中國科學院海洋研究所，
類型：發明
國別省市：山東;37