CN102409353A - 一种分布式钛合金管路电解防污装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电化学技术领域，涉及到一种分布式钛合金管路电解防污装置，包括直流电源、电解阳极、法兰式阴极、电缆、开关元件和钛合金管路，直流电源正极输出端分别电连通安装有开关元件，在钛合金管路上分别间隔式分布置有十个电解阳极，开关元件通过电缆分别独立连接电解阳极；在钛合金管路的一端处安装有法兰式阴极，法兰式阴极与直流电源的负极输出端电连接；将钛合金管路内壁进行处理，制备成能够电解海水产生氯气和次氯酸根有效防污剂的电解阳极；电解阳极位于钛合金管路连接处，电解阳极的间隔长度由水的最大流量及直流电源的电流输出能力确定，其整体结构简单，使用操作灵活，成本低，防污效果好，使用寿命长，应用范围广。

Description

一种分布式钛合金管路电解防污装置
技术领域：
本发明属于电化学技术领域，涉及到一种分布式钛合金管路电解防污装置。
背景技术：
钛合金具有重量轻和耐海水腐蚀与冲刷的优点，可广泛应用于各种海水冷却***和换热***或其它关键部件的制造，从而缩小管径、增大流速，达到降低重量及减轻腐蚀的作用。但是钛合金在海水中使用时海洋生物附着极为严重，直接电解海水制造次氯酸钠、氯气等强氧化性防污剂防止海生物污损，不仅比传统的添加氯气更为安全和经济，而且装置也相对比较简单。目前广泛使用的电解防污装置是先采用电解槽大电流电解海水，然后将浓度很高的防污剂注入管路的进水口，通过控制出水口防污剂浓度保证防污效果。防污剂次氯酸盐不稳定，在管路中会由于发生歧化反应而损失，且损失量随时间的延长加大。因此在长距离的海水管路中，***的电流需要较大的裕量才能保证防污效果，同时，由于加药管路比较复杂，在空间和重量要求较高的场合使用有很大的限制。大卫·泰勒海军舰船研究与发展中心开展了钛冷凝器的海洋生物污损试验，表明钛换热器管中的海水流速小于1.2m/s时必须提供电解海水防污，在较高流速下工作的热交换器的氯化处理也是合理的选择。日本特许公开公报(A)61-120687提供了一种海水管道防止海生物附着的方法，采用疏水筒式电极直接电解海水防污，采用疏水筒式衬套进行绝缘，阴极材料选用金属管壁或疏水筒式阴极，但是这些技术和设备均基于在进水口采用大电流制备防污剂并注入管路的传统***，且需要另外引入电解防污***中的电极组件，存在着许多有待于改进的技术问题。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求一种分布式钛合金管路电解防污技术和装置，通过分布式电解防污***装置的设计，提高管路电解海水防污的电流效率，延长***使用寿命；通过利用钛合金管路本身作为电解阳极的载体材料，对管路的功能不会产生任何影响，可有效降低钛合金管路防污用电解阳极的成本。
为了实现上述目的，本发明涉及的分布式钛合金管路电解防污装置将钛合金管路内壁进行处理，制备成能够电解海水产生氯气和次氯酸根有效防污剂的电解阳极；电解阳极位于钛合金管路连接处，电解阳极的间隔长度由水的最大流量及直流电源的电流输出能力确定，该分布式钛合金管路电解防污装置的主体结构包括直流电源、电解阳极、法兰式阴极、电缆、开关元件和钛合金管路，在选择的直流电源上的正极输出端分别电连通安装有十个开关元件，构成相对独立的十路正电压输出端，在钛合金管路上分别间隔式分布置有十个电解阳极，开关元件通过电缆分别独立连接电解阳极；在钛合金管路的一端处安装有法兰式阴极，法兰式阴极与直流电源的负极输出端电连接。
本发明涉及的直流电源具有可调的电流输出能力，具备输出电压、短路电流保护功能，多路输出，且每一路输出独立可控，内含恒电流仪的直流电源采用模块化设计，采用功率半导体器件作为开关元件，使每个模块单元作为一个恒电流仪使用；为了防止电解阳极失效导致槽压升高幅度过大，设计每个模块单元的输出电压上限，若超出上限即自动停止输出电流，避免含恒电流仪的直流电源烧毁；为了防止钛合金管路中电解阳极和法兰式阴极短路，保证良好绝缘，在恒电流仪模块单元中加入短路保护模块，一旦发生短路即自动停止输出电流。
本发明涉及的电解阳极通过将部分钛合金管路分段涂覆上活性的电催化活性物质制得，电催化活性物质是金属铂类涂层或混合金属氧化物涂层，其中混合金属氧化物包括RuO2、IrO2、SnO2、PtO2、Ta2O5中的一种或几种，由三氯化钌(RuCl3·3H2O)、氯铱酸(H2IrCl6·xH2O)、二月桂酸二丁基锡(C32H64O4Sn)、氯铂酸(H2PtCl6)和氯化钽(TaCl5)热氧化制得；或采用加热后能形成所需氧化物的化合物；钛合金管路上的涂覆层长度为50cm，为较长钛合金管路的一端，或是单独的一个钛合金管路，活性电催化物质为10～20μm的涂层，对管路的通水能力及其它功能不会产生影响。
本发明涉及的法兰式阴极用来传导防污装置所需的电流，具有良好的导电性能，法兰式阴极制成管状结构，与电解阳极绝缘后装在钛合金管路连接位置的法兰处，与电解阳极靠近以减少电压降，法兰式阴极的材料为镍基合金，耐蚀性较好，析氢过电位低，以HastelloyC镍合金最佳。
本发明与现有技术相比，在钛合金管路的电解防污、电化学污水处理及海水消毒等领域广泛使用时，由于直接利用钛合金管路本身作为电解阳极的载体材料，降低钛合金管路电解防污技术的成本，简化常规电解防污***的安装，避免使用加药支管导致的增重、腐蚀及空间问题；通过分布式电解防污结构的设计，降低有效氯作用长度的要求，从而降低电解阳极的电解电流密度，提高电解效率，延长使用寿命；通过模块化的直流电源控制，便于了解电解防污***各部分的工作状态，检修工作量降低；可广泛应用于钛合金海水管路的防海生物污损领域，尤其适用于海水管路较长的场合，也可在其他材料的海水管路中推广分布式电解防污***，采用独立的钛合金管路式阳极，具有良好的推广使用前景；其整体结构简单，使用操作灵活，安装成本低，防污效果好，电控能力强，使用寿命长，应用范围广。
附图说明：
图1为本发明的主体结构原理示意图。
具体实施方式：
下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步描述。
实施例：
本实施例涉及的分布式钛合金管路电解防污装置先将钛合金管路5的内壁进行处理，制备成能够电解海水产生有效防污剂(如氯气、次氯酸根)的电解阳极4；电解阳极4位于钛合金管路5的连接处，电解阳极4的间隔长度由水的最大流量及电源电流的输出能力确定；装置结构包括直流电源1、电解阳极4、法兰式阴极6、电缆3、开关元件2和钛合金管路5，在选择的直流电源1上的正极输出端分别电连通安装有十个开关元件2，构成独立的十路正电压输出端，在钛合金管路5上分别间隔式分布置有十个电解阳极4，开关元件2通过电缆3分别独立连接电解阳极4；在钛合金管路5的一端处安装有法兰式阴极6，法兰式阴极6与直流电源1的负极输出端电连接。
本实施例的直流电源1具有可调的电流输出能力和电压、短路电流保护功能，采用多路输出且每一路输出独立可控，内部安装置有恒电流仪的直流电源1采用模块化设计并采用功率半导体器件作为开关元件2，每个模块作为一个简化的恒电流仪使用，为了防止电解阳极4的失效导致槽压升高幅度过大，设计每个模块的输出电压上限，若超出即自动停止输出电流，避免恒电流仪模块烧毁；为了防止钛合金管路5中法兰式阴极6和电解阳极4短路，保证良好绝缘，在恒电流仪模块中加入短路保护模块，一旦发生短路即自动停止输出电流。
本实施例的电解阳极4通过将部分钛合金管路5涂覆上活性的活性电催化物质制得，活性电催化物质是金属铂类涂层或混合金属氧化物涂层，其中混合金属氧化物包括RuO2、IrO2、SnO2、PtO2、Ta2O5中的一种或几种，由三氯化钌(RuCl3·3H2O)、氯铱酸(H2IrCl6·xH2O)、二月桂酸二丁基锡(C32H64O4Sn)、氯铂酸(H2PtCl6)和氯化钽(TaCl5)热氧化制得；或采用其它加热后能形成所需氧化物的化合物；钛合金管段的涂覆层长度为50cm，是较长管段的一端，或是单独的一个管段，由于活性的电催化物质仅为10～20μm的涂层，所以对管路的通水能力及其它功能不会产生影响。
本实施例的法兰式阴极6用来传导防污***所需的电流，具有良好的导电性能，法兰式阴极6制成管状结构，与电解阳极4绝缘后装在钛合金管路5的连接位置的法兰处，与电解阳极4靠近以减少欧姆压降，法兰式阴极6的材料选择Hastelloy C镍合金。
本实施例的直流电源1采用功率半导体器件作为开关元件2，将核心设计成受控恒流模块，使输出电流从0～5A连续可调，十路分别可控；采用管段式金属氧化物阳极涂层作为电解阳极4，管径为Φ50mm，涂层长度50cm，Hastelloy C-276作为法兰式阴极6；实验室模拟试验中恒电流仪输出电流为4A，若海水不流动，10分钟后测得有效氯浓度为835ppm，以有效防污浓度最低要求1ppm作为管内平均浓度，若海水流速为1m/s，考虑次氯酸钠分解的因素，可保护管路约300m，一套电源***保护距离在3000m以上；由于该***中的电解阳极4的电流密度仅为52A/m2，因此电解阳极4的使用寿命有望大大提高，或适当增大电解电流量以适应更高流速、更长保护距离的要求。

Claims (4)

1.一种分布式钛合金管路电解防污装置，其特征在于主体结构包括直流电源、电解阳极、法兰式阴极、电缆、开关元件和钛合金管路，在直流电源上的正极输出端分别电连通安装有十个开关元件，构成相对独立的十路正电压输出端，在钛合金管路上分别间隔式分布置有十个电解阳极，开关元件通过电缆分别独立连接电解阳极；在钛合金管路的一端处安装有法兰式阴极，法兰式阴极与直流电源的负极输出端电连接；将钛合金管路内壁进行处理，制备成能够电解海水产生氯气和次氯酸根有效防污剂的电解阳极；电解阳极位于钛合金管路连接处，电解阳极的间隔长度由水的最大流量及直流电源的电流输出能力确定。
2.根据权利要求1所述的分布式钛合金管路电解防污装置，其特征在于直流电源具有可调的电流输出能力和输出电压、短路电流保护功能，多路输出，且每一路输出独立可控，内含恒电流仪的直流电源采用模块化设计，采用功率半导体器件作为开关元件，使每个模块单元作为一个恒电流仪使用；为了防止电解阳极失效导致槽压升高幅度过大，设计每个模块单元的输出电压上限，若超出上限即自动停止输出电流，避免含恒电流仪的直流电源烧毁；为了防止钛合金管路中电解阳极和法兰式阴极短路，保证良好绝缘，在恒电流仪模块单元中加入短路保护模块，发生短路即自动停止输出电流。
3.根据权利要求1所述的分布式钛合金管路电解防污装置，其特征在于电解阳极通过将部分钛合金管路分段涂覆上活性的电催化活性物质制得，电催化活性物质是金属铂类涂层或混合金属氧化物涂层，其中混合金属氧化物包括RuO2、IrO2、SnO2、PtO2、Ta2O5中的一种或多种，由三氯化钌、氯铱酸、二月桂酸二丁基锡、氯铂酸和氯化钽热氧化制得；或采用加热后能形成氧化物的化合物；钛合金管路上的涂覆层长度为50cm，为较长钛合金管路的一端，或是单独的一个钛合金管路，活性电催化物质为10～20μm的涂层，对管路的通水能力及其它功能不会产生影响。
4.根据权利要求1所述的分布式钛合金管路电解防污装置，其特征在于法兰式阴极用来传导防污装置所需的电流，具有导电性能，法兰式阴极制成管状结构，与电解阳极绝缘后装在钛合金管路连接位置的法兰处，与电解阳极靠近以减少电压降，法兰式阴极的材料为镍基合金。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105862067A (zh) * 2016-04-27 2016-08-17 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 基于电化学原位析氯的水下光学窗口的防生物污损装置和方法
CN106082396A (zh) * 2016-08-09 2016-11-09 南京福碧源环境技术有限公司 一种具有余氯功能的软化控制阀
CN106222692A (zh) * 2016-08-22 2016-12-14 中国科学院海洋研究所 基于平台钢桩环式电解防污电极的防污装置及其实现方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61120687A (ja) * 1984-11-16 1986-06-07 Chiyoda Chem Eng & Constr Co Ltd 海水配管への海棲生物付着防止方法
CN1888141A (zh) * 2006-05-24 2007-01-03 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 耐海水污染的氧化物阳极及其制备方法
CN101423267A (zh) * 2008-11-02 2009-05-06 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 一种免维护的长寿命电解防污装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61120687A (ja) * 1984-11-16 1986-06-07 Chiyoda Chem Eng & Constr Co Ltd 海水配管への海棲生物付着防止方法
CN1888141A (zh) * 2006-05-24 2007-01-03 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 耐海水污染的氧化物阳极及其制备方法
CN101423267A (zh) * 2008-11-02 2009-05-06 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 一种免维护的长寿命电解防污装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张桂芳: "电解海水防污技术", 《材料开发与应用》 *
胡德仁等: "电解海水防止海生物污损船舶的研究", 《交通部上海船舶运输科学研究所学报》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105862067A (zh) * 2016-04-27 2016-08-17 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 基于电化学原位析氯的水下光学窗口的防生物污损装置和方法
CN105862067B (zh) * 2016-04-27 2018-01-16 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 基于电化学原位析氯的水下光学窗口的防生物污损装置和方法
CN106082396A (zh) * 2016-08-09 2016-11-09 南京福碧源环境技术有限公司 一种具有余氯功能的软化控制阀
CN106222692A (zh) * 2016-08-22 2016-12-14 中国科学院海洋研究所 基于平台钢桩环式电解防污电极的防污装置及其实现方法
CN106222692B (zh) * 2016-08-22 2018-11-13 中国科学院海洋研究所 基于平台钢桩环式电解防污电极的防污装置及其实现方法

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