CN100509555C - 电子激发制备羟基自由基处理压舱水藻类微生物的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电子激发制备羟基自由基处理压舱水藻类微生物的装置，包括壳体，壳体内具有水通道，壳体上设置有进水口和出水口，其特征在于：在水通道内分布有电子激发区，该电子激发区包括电场发射区和电场接收区，该电场发射区和电场接收区分别与恒流电源设备相连接。利用电子、粒子双子效应的原理激发海水中的H、O、Cl生成·OH、·O、H2O2对水体中浮游生物，硅藻，甲藻、蓝藻、金藻、隐藻、原生动物进行有效的杀灭，为防治赤潮起到积极的作用。
Description
技术领域
本发明涉及羟基自由基的制备技术及利用羟基自由基对蓝藻、病菌、病毒处理的装置，特别是一种电子激发制备羟基自由基处理压舱水藻类微生物的装置。采用该装置对远洋运输船、远洋捕捞、军舰、潜艇中的压舱水进行对蓝藻、外来物种所带的病毒、病菌处理达到杀灭的作用。为环境保护和船体设施保护起到积极的作用。
背景技术
压舱水一般来自船舶的始发港或途径的沿岸水域。据估计世界上每年由船舶转移的压舱水有100亿吨之多。因此许多细菌和动植物也被吸入并转移到下一个挂靠的港口。我国沿岸海域有害赤潮生物有16种左右，其中绝大部分主要是通过压舱水等途径在全世界各沿岸海域传播。外来赤潮生物种加剧了我国沿海赤潮现象的发生。携带的方式主要通过压舱水的异地排放。船上装载的生物繁殖体有时可能被丢弃，或在船沉没后逸出，随浪冲出海岸。东海和南海一些无人小岛上生长的匙叶伽兰菜(Kalanchoe spathulata)和芦荟等，便可能是早年海船上的弃物。
中国是世界上物种多样性特别丰富的国家之一。目前严重危害我国的外来动物约有40余种，昆虫类包括美国白蛾、松突圆蚧、湿地松粉蚧、稻水象甲、美洲斑潜蝇、松材线虫、蔗扁蛾、苹果绵蚜、葡萄根瘤蚜、二斑叶螨、马铃薯甲虫、小楹白蚁、红脂大小蠹等。其它外来动物，还有原产于南美洲的大瓶螺，原产于东非的褐云玛瑙螺，原产于北美洲的麝鼠，原产于前苏联的松鼠，原产南美洲的海狸鼠等。引进外来鱼类对湖泊的本地鱼种和生态系统也构成了巨大威胁，云南水域的生物多样性最大的威胁就来自于外来入侵的鱼类。在我国浩繁的生物种类中到底有多少外来物种尚不得而知。同时，中国很容易遭受外来物种的侵害。由于我国南北跨度5500km，东西距离5200km，跨越50个纬度及5个气候带(寒温带、温带、暖温带、亚热带和热带)，来自世界各地的大多数外来种都可能在我国找到合适的栖息地。
在海洋中，经过亿万年所形成的数以万计的物种，由于受到外界环境的限制，如海洋间大陆的阻隔、温度的差别以及低盐的河口径流等，使许多种生物仅能生活在一个局部的海域，成为该海域的地方种或本地种。也有些生物，由于其成体或幼体游动或漂浮，海流和海潮的传送，以及某些动物(如海龟、鲸和海鸟等)的携带，使其分布范围扩大，成为广布种。但是有些种类的转移却与人类的船只携带有关。
发明内容
本创新发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种电子激发制备羟基自由基处理压舱水藻类微生物的装置，利用电子、粒子双子效应的原理激发海水中的H、O、Cl生成·OH、·O、H2O2对水体中浮游生物，硅藻，甲藻、蓝藻、金藻、隐藻、原生动物进行有效的杀灭，为防治赤潮起到积极的作用。
本创新发明的技术构思为，利用纳米级别的贵金属或是稀土金属涂覆烧结在金属板材的表面，形成高电流密度的电子激发场，在通电状态下使活跃的贵金属电子诱导水体中粒子做效应向接收电子的另端跳跃转移过程中形成空穴，激发水体中的氢原子、氧原子反应生成·OH、·O、H2O2中对水体中的藻类、病毒、病菌进行强氧化反应致使其被杀灭。
本发明的技术方案如下：
电子激发制备羟基自由基处理压舱水藻类微生物的装置，包括壳体，壳体内具有水通道，壳体上设置有进水口和出水口，其特征在于：在水通道内分布有电子激发区，该电子激发区包括电场发射区和电场接收区，该电场发射区和电场接收区分别与恒流电源设备相连接；所述电场发射区包括金属基材，该金属基材表面涂覆烧结了贵金属或是稀土金属，从而形成一定密度的电流放电场；所述电场接收区包括金属基材，该金属基材表面涂覆高分子导电材料形成电子接收区。
所述金属基材为板材，所述的电场发射区和电场接收区之间的距离为10-50mm。
所述金属基材为板材，所述的电场发射区和电场接收区之间的距离为30mm。
所述电场发射区为2mm厚的任何一种金属板材，在其表面首先涂覆烧结导电性较高的高分子材料作为底层，涂覆厚度小于1mm，再在该底层上涂覆烧结贵金属或稀土金属材料作为电场发射区，涂覆厚度小于2mm，荷载电流密度每平方厘米在5mV到10mV之间。
所述的电场接收区为3mm厚的任何一种金属板材，在其表面涂覆烧结导电性较高的高分子材料，涂覆的厚度1-2mm。
所述恒流电源设备提供可调电流，电流调节范围在0—50A之间；输入电压为220V或380V，输出电压为24V或12V；在恒流电源设备和壳体之间做了绝缘和防水处理。
所述壳体采用PVC或是防腐处理后的金属焊接成。
本发明的技术效果如下：
由于本创新发明的电子激发制备羟基自由基处理压舱水藻类微生物的装置采用了量子物理的原理，所产生的·OH、·O、H2O2浓度达到了随意控制的程度，浓度的高低可由电流强弱来调节，对水体中蓝藻、外来物种所带的病毒、病菌的杀灭率达到98％以上。
本创新发明解决了羟基自由基制备过程中的瓶颈技术—电流偏大，制备成本过高的困难。本创新发明的技术处理吨水的费用不到0.01元(折合电费)，核算处理吨水的耗电量为3.5V×10A/200吨/小时。产生的羟基自由基浓度比值可以在0.05mg/L至5mg/L范围内调节。
本创新发明的电子激发制备羟基自由基处理压舱水藻类微生物的装置可广泛用于远洋运输轮、远洋捕捞轮、军舰、潜艇等远洋作业的船只。
附图说明
图1为本发明电子激发制备羟基自由基处理压舱水藻类微生物的装置的结构示意图。
图2为羟基自由基与藻细胞、叶绿素、叶黄素的浓度-致死率关系曲线图。
图3为羟基自由基与藻细胞、叶绿素、叶黄素的反应时间-致死率关系曲线图。
附图标记列示如下：
1-进水口，2-壳体，3-接线端子，4-恒流电源设备，5-电极，6-羟基发生室，7-绝缘墙，8-出水口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
如图1所示，本发明电子激发制备羟基自由基处理压舱水藻类微生物的装置，包括壳体2，壳体2内具有水通道，壳体上设置有进水口1和出水口8，在水通道内分布有电子激发区，该电子激发区包括电场发射区和电场接收区，该电场发射区和电场接收区分别与恒流电源设备4相连接，图中标明了接线端子3和电极5的位置(由置于水中的电极作为电场发射区或电场接收区)，电极5分布的区域构成羟基发生室6。电场发射区包括金属基材，该金属基材表面涂覆烧结了贵金属或是稀土金属，从而形成一定密度的电流放电场；所述电场接收区包括金属基材，该金属基材表面涂覆高分子导电材料形成电子接收区。金属基材为板材，电场发射区和电场接收区之间的距离为10-50mm。当电场发射区和电场接收区之间的距离选择为30mm时，能够取得较好的效果。
电场发射区为2mm厚的任何一种金属板材，在其表面首先涂覆烧结导电性较高的高分子材料作为底层，涂覆厚度小于1mm，再在该底层上涂覆烧结贵金属或稀土金属材料作为电场发射区，涂覆厚度小于2mm，荷载电流密度每平方厘米在5mV到10mV之间。电场接收区为3mm厚的任何一种金属板材，在其表面涂覆烧结导电性较高的高分子材料，涂覆的厚度1-2mm。
所述恒流电源设备4提供可调电流，电流调节范围在0—50A之间；输入电压为220V或380V，输出电压为24V或12V；在恒流电源设备4和壳体2之间做了绝缘和防水处理，图中标明了绝缘墙7的位置。
图2表示了羟基自由基与藻细胞、叶绿素、叶黄素的浓度-致死率关系曲线，图3表示了羟基自由基与藻细胞、叶绿素、叶黄素的反应时间-致死率关系曲线，从图中可以看出本发明的显著效果。
实施例一
实验器具：天然海水水体、自吸水泵、连接管道、流量计、电子激发制备羟基自由基处理压舱水藻类微生物的装置、恒流源电源、取样瓶(500mL)。样品水水样来源天津新港远洋船舱底水。
实验步骤：将系统固定在实验台前，接通电源。流量为6升/分，流速≤2米/秒，实验装置容积50升。输入电压220V。
调节电流10A，电压为3.5V。
取原水水样500mL。处理水500mL。送谱尼检测中心检测。
检测结果：
实施例二
实验地点：上地中学东侧花园水塘
实验器具：自吸水泵、连接管道、流量计、电子激发制备羟基自由基处理压舱水藻类微生物的装置、恒流源电源、取样瓶(500mL)。
实验步骤：将系统固定在水塘岸边，接通电源。流量为6升/分，流速≤2米/秒，实验装置容积50升。输入电压220V。调节电流8A，电压为11V。
取原水水样500mL，处理水500mL。送北京科技大学应用学院生物科学与技术系检测。检测结果：
应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本创新发明，但不以任何方式限制本创新发明。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本创新发明已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同替换；而一切不脱离本创新发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本创新发明专利的保护范围当中。
Claims (6)
1.电子激发制备羟基自由基处理压舱水藻类微生物的装置，包括壳体，壳体内具有水通道，壳体上设置有进水口和出水口，其特征在于：在水通道内分布有电子激发区，该电子激发区包括电场发射区和电场接收区，该电场发射区和电场接收区分别与恒流电源设备相连接；所述电场发射区包括金属基材，该金属基材表面涂覆烧结了贵金属或是稀土金属，从而形成一定密度的电流放电场；所述电场接收区包括金属基材，该金属基材表面涂覆高分子导电材料形成电子接收区。
2.根据权利要求1所述的电子激发制备羟基自由基处理压舱水藻类微生物的装置，其特征在于：所述金属基材为板材，所述的电场发射区和电场接收区之间的距离为10-50mm。
3.根据权利要求1所述的电子激发制备羟基自由基处理压舱水藻类微生物的装置，其特征在于：所述金属基材为板材，所述的电场发射区和电场接收区之间的距离为30mm。
4.根据权利要求1所述的电子激发制备羟基自由基处理压舱水藻类微生物的装置，其特征在于：所述电场发射区为2mm厚的任何一种金属板材，在其表面首先涂覆烧结导电性较高的高分子材料作为底层，涂覆厚度小于1mm，再在该底层上涂覆烧结贵金属或稀土金属材料作为电场发射区，涂覆厚度小于2mm，荷载电流密度每平方厘米在5mV到10mV之间。
5.根据权利要求1所述的电子激发制备羟基自由基处理压舱水藻类微生物的装置，其特征在于：所述的电场接收区为3mm厚的任何一种金属板材，在其表面涂覆烧结导电性较高的高分子材料，涂覆的厚度1-2mm。
6.根据权利要求1所述的电子激发制备羟基自由基处理压舱水藻类微生物的装置，其特征在于：所述恒流电源设备提供可调电流，电流调节范围在0—50A之间；输入电压为220V或380V，输出电压为24V或12V；在恒流电源设备和壳体之间做了绝缘和防水处理。
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| 电生羟基自由基在有机废水处理中的应用. 张云山等.化工时刊，第19卷第6期. 2005 |
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