CN1033569C - 减少海洋生物粘垢的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及减少海洋生物粘垢的方法，对于岸上使用大量海水的设施和海上长期与海水接触的设施和船舶，微生物和较大型生物的粘垢是一个重要问题。它降低岸上设施的效率，侵蚀岸上和海上设施及船舶。本发明旨在提供一种减少海洋生物粘垢的方法，本发明同时向海水释放铜离子和氯离子，这两种离子协同作用达到了毒杀粘垢生物体的意外效果。大大超过单独使用铜离子或氯离子时的效果。

Description

减少海洋生物粘垢的方法

本发明涉及减少海洋生物粘垢的方法。

一些海上或岸上利用海水的设施，如海水淡化工厂，用海水生产氧化镁或象电站等中的用海水作为冷却水的冷却系统。在这些设施中，需将大量海水输入设施内，这就不可避免地会在系统中产生一种或二种形式的粘垢，即由于大的生物体和微生物体的附着物使系统的管道壁上产生海洋生物粘垢。若忽视这种生物粘垢的沉积，就可能导致阻碍甚至阻塞管道系统。而停机清除它们既费时又费钱。此外，还有一种所谓侵蚀性粘垢，它使系统管路表面本身与海水中的物质起反应，导致该表面产生积垢或直接被剥蚀。与微生物的生物粘垢密切相关的这两种形式的粘垢几乎不可免地导致生成侵蚀性粘垢，这是一种通常所知的微生物引起的侵蚀现象。

类似的问题也存在于船上的海水系统、船壳及与海水长期接触的钻油平台等海上结构物上。

上述的粘垢构成了一个重要的经济问题，据估算，目前由于粘垢而造成的下述一系列麻烦带来的经济损失在世界上仅石油化工行业就超过了1.4×10¹²美元：由于增加了过水摩擦阻力而带来的能量损失；由于增加了热阻，需提供更多的热传导设备的表面面积以补偿热损失；由于粘垢而提早更换部件；由于停机而造成的动力和产量的损失；在热交换器及与其相关的装置这类部件中，由于侵蚀而产生安全事故，为消除这种事故而采取的措施。

为减轻结成海洋生物粘垢的程度，公知的措施是在设施的海水输入口、船的冷却系统海水输入口或在处于海水中的结构物表面设置通以直流电流的铜电极，以此向海水释放出对海洋粘垢生物体有毒的铜离子。但是，微小的生物粘垢生物体能产生具有一定免疫性能的抗毒性外膜，电极材料本身也会逐渐损耗。

本发明的目的在于：提供一种更有效地减少海水系统、船壳、海上平台的外表面和其它海上设施上的海洋生物粘垢和与此相关的侵蚀性粘垢的方法。

本发明的关于防止与海水接触的结构物上生成海洋生物粘垢的方法包括：同时向海水释放铜离子和氯离子，来产生对潜在的海洋生物粘垢的生物体有害的环境。

同时释放铜离子和氯离子的效果，在于它们以意外的协同方式产生了毒杀海洋生物的效果，这种效果大大高于可以想得到的分别使用铜离子和氯离子时的效果。

最好是在海水中结构物上关键地方设置适当的电极，例如在海水系统的入口处或间隔地分布在结构物表面上，通过给电极施加适当的电流，来释放铜离子和氯离子。

本发明方法的另一种方案，即一种防止与海水接触的结构物上生成海洋生物粘垢及与其相关的侵蚀性粘垢的方法；是在海水中结构物上关键部位设置电极，在两个电极间通上直流和交流电来向结构物周围或结构物内部的海水可控地释放所需量的铜离子和氯离子，来造成对潜在的海洋生物粘垢的生物体有害的环境。

此外，最好有同时释放铝离子的第三电极，这样可大大提高海水的碱性，从而进一步增强铜离子和氯离子的毒杀作用。微生物能产生外膜来抵抗海水的酸性，或抵抗铜等污染物，然而对碱性却十分敏感。在系统内部或设施周围保证一定高的碱性，能大大增强铜离子和氯离子共同作用的效果。

调节直流电流产生的电场，以破坏生物的沉积状态，但不使之达到足以杀死生物的强度。在这样的一般电流强度可确信在神经/肌肉界面上有足够的作用电位破坏作用来帮助防止生物体粘附在系统的壁上。甚至能使生物体对同时出现的铜离子和氯离子的毒杀作用更为敏感。

本发明中用于电流产生装置上的电极可选用下列有用的材料：如释放铜离子的铜或砷铜、释放氯离子的镀铂钛及当需要时用来释放铝离子的铝。在单纯的直流电系统中，可控地将直流电流通过每个电极，以最小的电极腐蚀释放出所需的铜离子和氯离子。在直/交流共同作用系统中，将直/交流电流通过铜电极而将直流电流通过镀铂钛电极和铝电极，这样，就可通过向铜电极施加较高的交流电流来达到电击效果，而施加较低的直流电流来释放铜离子，这时，随着可予测的电极腐蚀，产生对海洋生物最大的破坏作用，而施加在电极上的上述电流要低于使用在单纯直流系统中的电流，这样就大大延长了电极工作寿命。只要注意控制电流，电极仅产生很少的氢气和氯气，这种气体在如海水系统这类设施中积累到相当的程度时，会产生危险。

在电极间形成的电场会产生具有一定密度的电流，其值取决于电极型式、形状、施加的电流值、由海水含盐度决定的电阻和电极间距。这种作用据信是使海洋粘垢生物体敏感，使海洋生物对释放于海水中的铜和氯离子的共同作用更为敏感，以此加强了毒杀作用。虽然难以定量描述上述作用的效果，但可以确信，在生物体的神经和肌肉界面上有作用电位的破坏作用，从而减弱了生物体粘附到海水系统壁上的能力。

本发明在下述一系列试验中，以每秒1米的速度和每小时2～3立方米的流量使海水流过钢结构，在两个月和四个月后检查粘垢程度。上述粘垢程度用以作为控制因素。同时，在以下实验中，海水以相同流速流过钢结构。在试验1中用砷铜电极和一个放大交流电流发生系统；在试验2中用镀铂钛电极和一个放大直流电流发生系统；在试验3中用一个砷铜电极和一个铝电极，砷铜电极带有50mA直流电流发生系统，而铝电极带有50mA的直流电流发生系统；在试验4中，一个砷铜电极带有50mA的放大直流电流发生系统，一个镀铂钛电极带有0.5A的直流电流发生系统，一个铝电极带有一个2.5mA的直流电流发生系统。

在2和4个月后测得并比较粘结程度，其结果如下，控制因素表示程度为100％的粘垢。

         2个月                           4个月控制因素      100                            100Cu          32.62                          88.2Cl          24.28                          62.1Cu+Al         28.52                          68.5Cu+Cl+Al      8.14                           25.5

这样，两个月后有电击作用的铜/交流电流系统降低粘垢到为控制系统粘垢的32％，基本上没有电极材料消耗。4个月后，对比于控制因素，粘垢程度约减少了22％。

按本发明方法，2个月后粘垢程度约降低到控制因素的8％，在4个月后约降低到25.5％。用作比较的其余被试验电极，与控制因素相比较，显示了粘垢的减少，具有与本发明第二种方法相比大得多的粘垢程度。本发明的第二种方法显示出2个月和4个月后降低粘垢程度的效果，这种效果是从仅单独考虑采用一种电极时无法预见的。

Claims (8)

1.一种防止与海水接触的结构物生成海洋生物粘垢的方法，包括：向所述结构周围或之内的海水释放铜离子，并且同时使用一个敷料钛阳极向所述结构周围和之内的海水释放氯离子，这些离子以协作的方式配合共同作用以造成对潜在的海洋生物粘垢中的生物体有害的环境。

2.如权利要求1所述的方法，还包括同时释放铝离子，借此进一步加强铜离子和氯离子的毒杀作用的程度。

3.一种防止与海水接触的结构物生成海洋生物粘垢及与其相关的侵蚀性粘垢的方法，包括向设在海水中结构物关键部位处的电极间通上直流和交流电来向结构物周围或结构物内的海水可控地释放所需量的铜离子和氯离子，以造成对潜在的海洋粘垢生物体有害的环境。

4.如权利要求3所述的方法，其中：用第三电极同时向海水中释放铝离子，借此将海水的碱性大大提高到可以进一步加强铜离子和氯离子的毒杀作用的程度。

5.如权利要求3或4中任一项所述的方法，其中，加有交流或直流电用以释放铜离子的电极材料为铜或砷铜，加有直流电用以释放氯离子的电极材料为镀铂钛。

6.如权利要求4所述的方法，其中电极材料是铝，向铝电极上施加直流电流以释放铝离子。

7.如权利要求1的方法，其中所述的敷料钛阳极为镀铂钛。

8.如权利要求1的方法，包括使用一个含铜的阳极用于释放所述的铜离子。