CN108423771A - 电解海水防污系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电解海水防污系统，包括海水导入装置、控温装置、电解槽、供电装置及海水导出装置；所述海水导入装置、控温装置、电解槽、海水导出装置依次连通；并且，所述供电装置与所述电解槽电连接；所述海水导入装置用于导入海水；所述控温装置用于控制来自所述海水导入装置的海水的温度处于设定温度范围，并将处理后的海水输送至所述电解槽；所述电解槽用于对来自所述控温装置的海水进行电解以产生有效氯，并将电解后的海水通过所述海水导出装置导出。上述电解海水防污系统通过设置控温装置来调节海水的温度，可以使得进入电解槽内的海水处于较佳的温度范围，提高了有效氯的产量，从而可以进一步提高海水防污的效果。

Description

电解海水防污系统
技术领域
本发明涉及海水去污领域，特别是涉及一种电解海水防污系统。
背景技术
人类自开发海洋资源以来，一直为海生物附着所引起的污损问题所困扰。船舶、海上平台、海滨电厂等都要受到海水腐蚀和海生物污损的双重危害。所谓污损生物，是指附着在设备金属表面并对设备使用构成危害的生物。因此，在开发海洋资源的同时，如何提高海水防污的效果一直都是人们比较关注的问题。
发明内容
基于此，有必要针对如何提高海水防污的效果的问题，提供一种电解海水防污系统。
一种电解海水防污系统，包括海水导入装置、控温装置、电解槽、供电装置及海水导出装置；所述海水导入装置、控温装置、电解槽、海水导出装置依次连通；并且，所述供电装置与所述电解槽电连接；
所述海水导入装置用于导入海水；所述控温装置用于控制来自所述海水导入装置的海水的温度处于设定温度范围，并将处理后的海水输送至所述电解槽；所述电解槽用于对来自所述控温装置的海水进行电解以产生有效氯，并将电解后的海水通过所述海水导出装置导出。
在其中一个实施例中，所述控温装置包括处理器、温度传感单元、温度调节单元及开关单元；所述温度传感单元、所述温度调节单元、所述开关单元分别与所述处理器电连接；同时，所述温度传感单元、所述温度调节单元、所述开关单元依次连通；
所述温度传感单元用于检测海水的温度，并将检测值发送至所述处理器；所述开关单元用于导通或断开所述温度调节单元与所述电解槽之间的通路；所述处理器用于根据所述检测值判断所述海水的温度未处于所述设定温度范围时，控制所述开关单元断开所述温度调节单元与所述电解槽之间的通路，并控制所述温度调节单元对所述海水的温度进行调节，直至判断所述海水的温度进入所述设定温度范围时控制所述开关单元接通所述温度调节单元与所述电解槽之间的通路。
在其中一个实施例中，所述设定温度范围为6℃至14℃。
在其中一个实施例中，所述电解海水防污系统还包括过滤装置；所述过滤装置设于所述海水导入装置与所述控温装置之间，或者所述过滤装置设于所述控温装置与所述电解槽之间。
在其中一个实施例中，所述过滤装置包括两层或两层以上过滤网；各层所述过滤网沿所述过滤装置的入口至出口的方向依次排列。
在其中一个实施例中，所述电解槽内设有铜阳极和铝阳极。
在其中一个实施例中，所述电解槽内设有铜阳极和析氯活性阳极。
在其中一个实施例中，所述海水导入装置包括第一动力单元及第一开关单元；所述第一动力单元用于抽取海水；所述第一开关单元用于对海水流经的通路进行开关控制。
在其中一个实施例中，所述海水导出装置包括第二动力单元及第二开关单元；所述第二动力单元设于所述电解槽与所述第二开关单元之间；所述第二动力单元用于将所述电解槽内的海水抽出；所述第二开关单元用于对海水流经的通路进行开关控制。
在其中一个实施例中，所述供电装置包括电源及恒流控制单元；所述电源通过所述恒流控制单元与所述电解槽电连接；所述恒流控制单元用于保持所述电源输出的电流恒定。
上述电解海水防污系统具有的有益效果为：在该电解海水防污系统中，电解槽对海水进行电解产生有效氯，当电解后的海水被排入大海中后，有效氯即可杀死污损生物的幼虫或孢子，从而达到防止污损生物附着和生长的目的。同时，由于有效氯的产量取决于电解槽的电流效率，且海水的温度对电解槽的电流效率有一定影响，因此上述电解海水防污系统通过设置控温装置来调节海水的温度，可以使得进入电解槽内的海水处于较佳的温度范围，提高了有效氯的产量，从而可以进一步提高海水防污的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。
图1为一实施方式提供的电解海水防污系统的结构示意图；
图2为图1所示实施方式的电解海水防污系统中控温装置的其中一个实施例的电路框图；
图3为图1所示实施方式的电解海水防污系统的其中一个实施例的结构示意图；
图4为图1所示实施方式的电解海水防污系统中供电装置的其中一个实施例的电路框图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参考图1，一实施方式提供了一种电解海水防污系统，可以设于船舶等需要进行海水防污的应用场景中。该电解海水防污系统包括海水导入装置100、控温装置200、电解槽300、供电装置400及海水导出装置500。其中，海水导入装置100、控温装置200、电解槽300、海水导出装置500依次连通。因此，海水从海水导入装置100流入该电解海水防污系统后，将依次经过控温装置200、电解槽300、海水导出装置500，最终排到大海中。并且，供电装置400与电解槽300电连接。
其中，海水导入装置100用于导入海水。控温装置200用于控制来自海水导入装置100的海水的温度处于设定温度范围，并将处理后的海水输送至电解槽300。设定温度范围可以为使电解槽300的电流效率达到目标值时对应的温度范围。具体地，设定温度范围例如为6℃至14℃。进一步地，设定温度范围可以为10℃。
具体地，控温装置200可以对海水进行升温或降温，如果控温装置200检测到海水的温度低于设定温度范围的最小值，则对海水进行升温；如果控温装置200检测到海水的温度高于设定温度范围的最大值，则对海水进行降温。
电解槽300用于对来自控温装置200的海水进行电解以产生有效氯，并将电解后的海水通过海水导出装置500导出。其中，有效氯是强氧化剂，例如为HClO、ClO-、Cl2等，可以杀死污损生物的幼虫或孢子，达到防止污损生物附着和生长的目的。电解槽300内通常包括阳极和阴极，由于海水中存在氯化物离子和氢氧根离子，一旦对阳极和阴极通电，流入电解槽300内的海水将会发生电解，主要公式包括：
阳极反应：2Cl-→Cl2+2e
4OH-→O2+2H2O+4e
阴极反应：2H2O+2e→2OH-+H2↑
同时，阳极产生的氯气和阴极产生的氢氧根及水反应：
Cl2+2NaOH→NaOCl+NaCl+H2O
其中，NaOCl、NaCl都属于有效氯。因此，电解后的海水被海水导出装置500排放到大海中后，海水电解后产生的活性次氯酸可以将大海中的细菌杀死，同时，利用活性次氯酸的强氧化能力还可以将大海中的有机物氧化分解为二氧化碳和水，从而可以达到污水排放的标准。
在上述海水防污系统中，电解防污的关键问题在于有效氯的产量，有效氯的产量的大小取决于电解槽的电流效率，而海水的温度对电流效率有一定的影响。因此，本实施方式中，采用控温装置200对海水的温度进行调节，可以保证进入电解槽300的海水的温度对电解效果具有较优的影响，从而使得电解后产生的有效氯的产量能够满足目标要求，进而提高了海水防污的效果。
在其中一个实施例中，请参考图2，控温装置200包括处理器210、温度传感单元220、温度调节单元230及开关单元240。其中，温度传感单元220、温度调节单元230、开关单元240分别与处理器210电连接。同时，温度传感单元220、温度调节单元230、开关单元240依次连通。因此，从海水导入装置100中流出的海水将依次经过温度传感单元220、温度调节单元230、开关单元240。
温度传感单元220用于检测海水的温度，并将检测值发送至处理器210。具体地，温度传感单元220可以为温度传感器。
温度调节单元230可以对海水进行升温、降温。具体地，温度调节单元230可以包括一个加热器和一个降温器，其中，加热器用于对海水进行升温，降温器用于对海水进行降温。或者，温度调节单元230可以由一种既可以实现升温又可以实现降温的材料构成，例如石墨烯。
开关单元240用于导通或断开温度调节单元230与电解槽300之间的通路。当开关单元240导通温度调节单元230与电解槽300之间的通路时，经过温度调节单元230的海水将会通过开关单元240流入电解槽300内；若开关单元240断开温度调节单元230与电解槽300之间的通路时，海水将无法流入电解槽300内。其中，开关单元240例如为阀门。
处理器210用于根据检测值判断海水的温度未处于设定温度范围时，控制开关单元240断开温度调节单元230与电解槽300之间的通路，并控制温度调节单元230对海水的温度进行调节，直至判断海水的温度进入设定温度范围时控制开关单元240接通温度调节单元230与电解槽30之间的通路。处理器210例如为单片机等。因此，本实施例中，当海水进入控温装置200后，只有在海水的温度处于设定温度范围的情况下，海水才可以通过控温装置200流入电解槽300内。
可以理解的是，控温装置200的具体实现方式不限于上述一种情况，只要能够保证进入电解槽300内的海水的温度处于设定温度范围即可。
在其中一个实施例中，请参考图3，上述电解海水防污系统还包括过滤装置600。过滤装置600设于海水导入装置100与控温装置200之间，或者过滤装置600设于控温装置200与电解槽300之间。其中，过滤装置600可以对海水进行过滤，以去除杂质或其他无用的物质，从而避免这些物质对电解海水产生不利的影响。
具体地，过滤装置600可以包括两层或两层以上过滤网。各过滤网沿过滤装置600的入口至出口的方向依次排列。换言之，当海水由海水导入装置100进入过滤装置600后，将依次经过每一层过滤网。进一步地，沿过滤装置600入口至出口的方向，各层过滤网的空隙依次减小。因此，当海水由过滤装置600的入口通过第一层过滤网后，将会过滤掉颗粒较大的杂质，通过第二层过滤网，将会过滤掉颗粒较小的杂质，如此，当海水通过最后一层过滤网，将会过滤掉多种不同大小的杂质，从而可以提高海水的提纯效果。
在其中一个实施例中，电解槽300内设有铜阳极和铝阳极。因此，本实施例中，电解槽300采用电解铜-铝防污技术进行电解。其中，电解槽300内可以进行三种电解方式：电解海水、电解铜阳极、电解铝阳极。电解海水可以产生有效氯，从而可以杀死污损生物的幼虫和孢子，起到防污作用。电解铜阳极，可以生成铜离子，电解铝阳极可以产生Al(OH)3，Al(OH)3包封着释放出来的铜离子，具有很高的粘性，随着海水的流动容易进入污损生物栖息的海水流动比较缓慢的区域，既能防污又能防腐。
在其中一个实施例中，电解槽300内设有铜阳极和析氯活性阳极。因此，本实施例中，电解槽300采用电解氯-铜防污技术进行电解。其中，当阳极通入直流电后，铜阳极释放出铜离子，析氯活性阳极电解海水时，产生次氯酸离子。这两种有毒物质同时使用，产生“协同效应”，从而可以增大防污效果。
在其中一个实施例中，请继续参考图3，海水导入装置100包括第一动力单元110及第一开关单元120。第一开关单元120可以设于第一动力单元110与控温装置200之间。需要说明的是，如果电解海水防污系统包括过滤装置600，则第一开关单元120可以设于第一动力单元110与过滤装置600之间。
其中，第一动力单元110用于抽取海水。第一动力单元110例如为水泵。第一开关单元120用于对海水流经的通路进行开关控制。换言之，如果第一开关单元120的入口连接第一动力单元110，第一开关单元120的出口连接控温装置200，则第一开关单元120可以导通或断开第一动力单元110与控温装置200之间的通路。第一开关单元120例如为阀门。
可以理解的是，海水导入装置100的具体组成方式不限于上述情况，例如海水导入装置100还可以包括流量计。
在其中一个实施例中，请继续参考图3，海水导出装置500包括第二动力单元510及第二开关单元520。第二动力单元510设于电解槽300与第二开关单元520之间。
其中，第二动力单元510用于将电解槽300内的海水抽出。第二动力单元510例如为水泵。第二开关单元520用于对海水流经的通路进行开关控制。换言之，第二开关单元520可以导通或断开电解槽300与电解海水防污系统的出口之间的通路。第二开关单元520例如为阀门。
可以理解的是，海水导出装置500的具体组成方式不限于上述情况，例如海水导出装置500还可以包括流量计。
在其中一个实施例中，请参考图4，供电装置400包括电源410及恒流控制单元420。电源410通过恒流控制单元420与电解槽300电连接。其中，电源410输出直流电，例如电源410可以将交流电转换为直流电。或者，电源410也可以将太阳能转换直流电。
恒流控制单元420用于保持电源410输出的电流恒定。因此，在供电装置400中，虽然流过电解槽300的海水的电阻随时都在变化，但是在恒流控制单元420的控制下，可以保证电极表面的电流恒定不变，从而提高了电解的有效性。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电解海水防污系统，其特征在于，包括海水导入装置、控温装置、电解槽、供电装置及海水导出装置；所述海水导入装置、控温装置、电解槽、海水导出装置依次连通；并且，所述供电装置与所述电解槽电连接；
所述海水导入装置用于导入海水；所述控温装置用于控制来自所述海水导入装置的海水的温度处于设定温度范围，并将处理后的海水输送至所述电解槽；所述电解槽用于对来自所述控温装置的海水进行电解以产生有效氯，并将电解后的海水通过所述海水导出装置导出。
2.根据权利要求1所述的电解海水防污系统，其特征在于，所述控温装置包括处理器、温度传感单元、温度调节单元及开关单元；所述温度传感单元、所述温度调节单元、所述开关单元分别与所述处理器电连接；同时，所述温度传感单元、所述温度调节单元、所述开关单元依次连通；
所述温度传感单元用于检测海水的温度，并将检测值发送至所述处理器；所述开关单元用于导通或断开所述温度调节单元与所述电解槽之间的通路；所述处理器用于根据所述检测值判断所述海水的温度未处于所述设定温度范围时，控制所述开关单元断开所述温度调节单元与所述电解槽之间的通路，并控制所述温度调节单元对所述海水的温度进行调节，直至判断所述海水的温度进入所述设定温度范围时控制所述开关单元接通所述温度调节单元与所述电解槽之间的通路。
3.根据权利要求1所述的电解海水防污系统，其特征在于，所述设定温度范围为6℃至14℃。
4.根据权利要求1所述的电解海水防污系统，其特征在于，所述电解海水防污系统还包括过滤装置；所述过滤装置设于所述海水导入装置与所述控温装置之间，或者所述过滤装置设于所述控温装置与所述电解槽之间。
5.根据权利要求4所述的电解海水防污系统，其特征在于，所述过滤装置包括两层或两层以上过滤网；各层所述过滤网沿所述过滤装置的入口至出口的方向依次排列。
6.根据权利要求1至5中任一项权利要求所述的电解海水防污系统，其特征在于，所述电解槽内设有铜阳极和铝阳极。
7.根据权利要求1至5中任一项权利要求所述的电解海水防污系统，其特征在于，所述电解槽内设有铜阳极和析氯活性阳极。
8.根据权利要求1至5中任一项权利要求所述的电解海水防污系统，其特征在于，所述海水导入装置包括第一动力单元及第一开关单元；所述第一动力单元用于抽取海水；所述第一开关单元用于对海水流经的通路进行开关控制。
9.根据权利要求1至5中任一项权利要求所述的电解海水防污系统，其特征在于，所述海水导出装置包括第二动力单元及第二开关单元；所述第二动力单元设于所述电解槽与所述第二开关单元之间；所述第二动力单元用于将所述电解槽内的海水抽出；所述第二开关单元用于对海水流经的通路进行开关控制。
10.根据权利要求1至5中任一项权利要求所述的电解海水防污系统，其特征在于，所述供电装置包括电源及恒流控制单元；所述电源通过所述恒流控制单元与所述电解槽电连接；所述恒流控制单元用于保持所述电源输出的电流恒定。
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