CN110935694A - 一种利用冷等离子体降低水生污损生物剪切粘附强度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种利用冷等离子体降低水生污损生物剪切粘附强度的方法，属于水生污损生物的清除技术领域。该方法利用冷等离子体处理粘附在水下设备表面的水生污损生物。该方法主要用于水下设备表面的水生污损生物的去除，可通过冷等离子体降低水生污损生物的粘附强度同时杀死污损生物幼体等本体，操作简单，适用范围广，高效环保，可显著降低水生污损生物的剪切粘附强度，便于后期彻底清除粘附在水下设备表面的污损生物。

Description

一种利用冷等离子体降低水生污损生物剪切粘附强度的方法
技术领域
本发明属于水生污损生物清除技术领域，具体涉及一种利用冷等离子体降低水生污损生物剪切粘附强度的方法。
背景技术
水生污损生物，是指长时间在水利设施、水下设备等的表面粘附与繁殖的生物，包括沼蛤、螺蛳、藤壶、鲍鱼、帽贝、牡蛎、贻贝和藻类等。水生污损生物不仅会增加设施的负载、加速设施的腐蚀、降低设备灵敏度，而且清理难度大、需要耗费大量的人力、物力、财力等。
不同种类的水生污损生物以及同种水生污损生物的不同生长阶段，其粘附机理各不相同。例如，沼蛤与贻贝通过足丝粘附、螺蛳和帽贝以及鲍鱼通过腹足粘附、牡蛎和藤壶通过分泌有机胶粘附；藤壶的幼虫通过触角顶端的吸盘粘附。污损生物的体型大小不同，粘附强度也不同，尤其是体型较小的污损生物，当其粘附在设备的角落时很难将其清除干净。故单一的物理或化学方法很难有效全面地清除水生污损生物。
现有的降低水生污损生物的剪切粘附强度，提高清除效率的方法存在诸多问题。如机械清除方法操作复杂，且很难将体型微小的污损生物幼体以及污损生物的基座清理干净，清除效率低。又如防污涂层方法使用和维护成本较高、周期长、所需的辅助设备十分庞杂，有些涂层还会造成水资源污染。
因而，开发一种既适于多种水生污损生物，又能高效环保地降低水生污损生物剪切粘附强度的方法具有重要的实用价值。
发明内容
本发明提出利用冷等离子体降低水生污损生物剪切粘附强度的方法，可破坏或降低水生污损生物粘附强度的同时杀死其幼体等本体，操作简单，高效环保，适用范围广。
本发明提出一种利用冷等离子体降低水生污损生物剪切粘附强度的方法，包括利用冷等离子体处理粘附在水下设备表面的水生污损生物。
进一步地，冷等离子体处理的时间为120s～180s。
进一步地，冷等离子体处理的电压为7-10kV，冷等离子体处理的频率为35-40kHz。
进一步地，冷等离子体处理通过等离子体发生器完成。
进一步地，等离子体发生器的气体工作介质包括空气、氩气。
进一步地，等离子体发生器的冷等离子体喷口与待处理表面之间夹角小于90°。
进一步地，等离子体发生器的冷等离子体喷口与待处理表面的工作距离为1～15mm。
进一步地，水下设备包括海洋设备和淡水设备。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
本发明提出的降低水生污损生物剪切粘附强度的方法，可通过冷等离子体降低水生污损生物的粘附强度同时杀死污损生物各生长阶段的生物本体，操作简单，适用范围广，高效环保，可显著降低水生污损生物的剪切粘附强度，便于后期彻底清除粘附在水下设备表面的污损生物。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明实施例提出一种降低水生污损生物剪切粘附强度的方法，包括利用冷等离子体处理粘附在水下设备表面的水生污损生物。
本发明实施例提出的降低水生污损生物剪切粘附强度的方法，可通过冷等离子体降低水生污损生物的粘附强度同时杀死污损生物幼体、成熟体、藻类等以及他们各生长阶段的生物本体，适用范围广，高效环保，可显著降低水生污损生物的剪切粘附强度，便于后期彻底清除粘附在水下设备表面的污损生物。该方法设备简单，易于安装，使用方便。
具体而言，本发明实施例中，冷等离子体中的活性基团、高能电子辐射、紫外光解、臭氧氧化作用能够有效破坏并杀死污损生物的幼体、成熟体、藻类，甚至大多数的细菌、真菌和病毒等各生长阶段污损生物本体，尤其是生物幼体，杀灭幼体可减少清污的次数。同时，冷等离子体可破坏污损生物分泌在粘附表面的有机胶层，使得水生污损生物剪切粘附强度降低，这一过程会使污损生物温度升高。并且，冷等离子体击穿污损生物过程中，会有电流穿过其身体，此过程中产生的热量使污损生物温度升高，而温度的升高会导致污损生物的粘附强度急剧下降。此外，冷等离子体处理过程中，生物体内以及基底表面附近水中氯离子被电解，产生微量的次氯酸，在腐蚀生物壳体的同时，可进一步杀死基底表面的生物幼体及藻类。
在本发明一优选实施例中，冷等离子体处理的时间为120s～180s。具体可以为120s、140s、160s、180s等。处理时间增加会使得污损生物温度适当升高，此时间范围内，即可保证有效降低污损生物剪切粘附强度，又不会导致温度过高造成的设备表面的破坏。故可根据设备表面实际的污损程度以及设备的耐温、污损生物粘附密度、尺寸、种类等情况，选用不同的冷等离子体处理时间。
本发明一实施例中，冷等离子体处理的电压为7-10kV，频率为35-40kHz。此电压范围内，既不会对设备表面造成破坏，又更利于杀死污损生物。电压过低，不能保证击穿气体介质，处理强度不够。电压过高，会对设备表面造成破坏。实际操作过程中，可结合处理时间和电压的共同作用，选择适宜不同污损生物的操作条件。
本发明一实施例中，冷等离子体处理通过等离子体发生器完成。等离子体发生器可根据施工地点和施工环境，灵活选取以及搭配不同的搭载工具，设备简单，便于使用。
本发明一实施例中，等离子体发生器包括电源系统、调压系统、供气系统。电源系统用于为等离子体发生器提供工作用电；调压系统用于调节等离子体发生器供电电压；供气系统用于为等离子体发生器提供气体工作介质。
本发明一实施例中，等离子体发生器的气体工作介质可以为空气、氩气。可以根据处理对象，有针对性地选用不同气体介质等。
本发明一实施例中，等离子体发生器的冷等离子体喷口与待处理表面之间的夹角小于90°。此角度范围能够使等离子体与待处理表面形成夹角，能够以更小的工作距离处理表面，从而充分接触污损生物的基座与有机胶层，有利于降低其粘附强度。
本发明一实施例中，等离子体发生器的冷等离子体喷口与待处理表面之间的工作距离为1～15mm。此范围内既能保证活性基团的作用，又不至于喷口被污损生物剐蹭损伤设备。该方法不受基底表面形貌的影响，能够轻易处理夹杂在缝隙之中的污损生物，可以根据实际使用条件，调节处理的位置、高度与强度。
本发明一实施例中，等离子体发生器可以配备发电设备，如采用车载式、船载式或手持式等方式搭载。等离子体发生器灵活多样，体积小、布置灵活，可根据实际使用地点和使用环境而定，设计简单合理，使用便捷。
本发明一实施例中，水下设备包括海洋设备和淡水设备。具体地，水下设备包括船体、海洋平台。对水下设备进行水生污损生物的去除，根据工程需要，可现场施工或将待处理设备拆卸运输至处理车间进行处理。
下面将结合实施例详细阐述本发明。
实施例1一种利用冷等离子体降低水生污损生物剪切粘附强度的方法
采用等离子体发生器处理船体表面的藤壶。
等离子体发生器的喷口与待处理船体表面成夹角70°，使得冷等离子体能够接触到藤壶底座的有机胶层；喷口与待处理表面保持12mm工作距离；控制冷等离子体处理时间160s以防止待处理表面温度过高；等离子体处理电压为10kV以上，频率为39kHz；利用冷等离子体多重作用降低藤壶的剪切粘附强度以及杀死藤壶的幼体。
实施例2一种利用冷等离子体降低水生污损生物剪切粘附强度的方法
采用等离子体发生器处理船体表面的牡蛎。
等离子体发生器的喷口与待处理船体表面成夹角60°，使得冷等离子体能够接触到牡蛎底座的有机胶层；喷口与待处理表面保持15mm的工作距离；控制冷等离子体处理时间150s以防止待处理表面温度过高；等离子体处理电压为8kV以上，频率为35kHz；利用冷等离子体多重作用降低牡蛎的剪切粘附强度以及杀死牡蛎的幼体。
实施例3一种利用冷等离子体降低水生污损生物剪切粘附强度的方法
采用等离子体发生器处理海洋平台表面的海藻。
等离子体发生器的喷口与待处理船体表面成夹角70°，使得冷等离子体能够接触到海藻的附着部位；喷口与待处理表面保持5mm的工作距离；控制冷等离子体处理时间150s以防止待处理表面温度过高。等离子体处理电压为7kV以上，频率为36kHz；利用冷等离子体多重作用降低海藻的剪切粘附强度以及杀死海藻的幼体。
下面将结合具体实验详细阐述本发明。
以实施例1为例，冷等离子体处理前，先测试污损生物剪切粘附力F以及粘附面积S，进而得到其粘附强度σ，具体如下式：
Figure BDA0002282411040000041
冷等离子体处理后，首先测量其温度，再按步骤1进行粘附强度测试。
实施例1，处理后温度上升至70～85，℃剪切粘附强度由1.39±0.46MPa下降至0.57±0.14MPa。
需要说明，本发明实施例1具有上述实验效果，各实施例之间与上述实验效果差异性不大。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种利用冷等离子体降低水生污损生物剪切粘附强度的方法，其特征在于，包括利用冷等离子体处理粘附在水下设备表面的水生污损生物。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述冷等离子体处理的时间为120s～180s。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述冷等离子体处理的电压为7-10kV，所述冷等离子体处理的频率为35-40kHz。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述冷等离子体处理通过等离子体发生器完成。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
所述等离子体发生器的气体工作介质包括空气、氩气。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
所述等离子体发生器的冷等离子体喷口与待处理表面之间夹角小于90°。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
所述等离子体发生器的冷等离子体喷口与待处理表面的工作距离为1～15mm。
8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，
所述水下设备包括海洋设备和淡水设备。
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