Préface
Les organismes de faute marine, également connus sous le nom d'organismes marins attachés, se réfèrent aux animaux, aux plantes et aux micro-organismes qui se développent sur les surfaces des coques de navires et de toutes les installations marines . Ces organismes sont généralement nocifs . La croissance des organismes sur les coques est appelée biofouling, et la prévention et le retrait de la biofous La biofouling anti-fouling . a été un risque biologique depuis que les humains sont entrés en contact avec l'océan, et son mal aux navires et aux pipelines a longtemps attiré une grande attention .
Ces dernières années, avec le développement des industries marines et de la construction navale, le biofouage marin a attiré l'attention croissante . pendant les saisons de croissance de pointe, les organismes marins peuvent complètement couvrir les coques des navires, les systèmes de refroidissement de l'eau de mer et d'autres structures dans les organismes marins qui affectent significative L'acier . les organismes d'encrassement provoquent des fuites de valve, réduisent le flux d'eau de refroidissement dans les pipelines et les échangeurs de chaleur, diminuer l'efficacité de l'échange de chaleur et, par conséquent, la consommation de carburant . doit parfois arrêter les opérations pour le nettoyage, les instruments d'équipement peuvent subir des composants endommagés et rotatifs
Technologies de traitement anti-flou
Grâce à des recherches scientifiques, plus d'une douzaine de méthodes ont été développées pour empêcher l'attachement des organismes marins . alors que chacun a certaines limites, ils sont tous efficaces à des degrés divers .
Anti-fouling paint consists of toxic agents, pigments, paint base, solvents and additives, with toxic agents being the most important component. Commonly used toxic agents include mercury compounds, DDT, and various organotin compounds. Their function relies on the continuous leaching of toxic agents from the paint film to form a toxic thin layer on the structure surface that repels ou tue des spores ou des larves d'organisme marin tentant de s'installer . ions cuivre, les ions de mercure et d'autres peuvent coaguler les protéines dans les organismes, réalisant des fins anti-fouling .
Les principaux agents toxiques sont le chlore liquide et la poudre de blanchiment . Ces substances utilisent leurs fortes propriétés oxydantes pour oxyder la matière organique, détruisant les tissus des organismes marins et provoquant leur mort .
L'eau de mer contient de grandes quantités d'ions chlorure . en utilisant des électrodes spéciales avec un courant direct, l'eau de mer est électrolysée pour produire de l'hypochlorite de sodium . Même à de faibles concentrations dans l'eau de mer, l'hypochlorite de sodium peut détruire les organisme maritime des tissus cellulaires, les larves, les œufs et les spores ou les perdants des attaches marines {2}
De nombreux métaux lourds sont toxiques . Actuellement, la méthode la plus couramment utilisée est l'électrolyzer le cuivre ou ses alliages en installant des anodes de cuivre dans l'eau de mer et en appliquant un courant direct pour dissoudre les ions de cuivre dans les eaux de mer . en tant qu'agent toxique, les ions de cuivre peuvent réduire les effets de zofloogical, les effets d'antifoug
Cette méthode est appliquée aux structures déjà encrassées par les organismes, généralement pendant les périodes d'arrêt normales pour le nettoyage manuel ou mécanique hors ligne, ciblant principalement les invertébrés . Cette méthode explique toujours une grande proportion de résolution de problèmes d'encrassement .
Cela consiste à creuser des puits d'eau de mer profonds le long de la côte et à utiliser l'effet de filtrage du sol et du gravier pour éliminer les œufs, les spores et les larves d'organisme marin, empêchant leur croissance dans les systèmes d'administration d'eau de mer .
Cela implique la circulation de l'eau chaude (ou de l'eau alcaline chaude) à travers des systèmes d'administration d'eau de mer déjà encrassés par les organismes marins . lorsque la température atteint 50 degrés pendant une demi-heure, les organismes attachés sont tués, suivis par le rinçage des tuyaux avec de grandes quantités d'eau de mer pour éliminer les résidus .
Cela implique de bloquer les deux extrémités des tuyaux encombrés d'organismes . En raison du manque d'oxygène et de nourriture, les organismes marins meurent en quelques jours, après quoi les tuyaux sont rincés pour éliminer les résidus .
En raison de changements environnementaux, les organismes marins meurent naturellement . Certains navires naviguant alternativement entre les eaux de l'océan et de la rivière verront les organismes marins ou d'eau douce meurent, mais leurs résidus s'accumulent dans les tuyaux et doivent être nettoyés rapidement .
Selon les exigences de performance structurelles, les métaux ou alliages appropriés sont sélectionnés pour fabriquer des structures qui utilisent leur toxicité inhérente pour empêcher l'attachement des organismes d'encrassement . par exemple, en utilisant des alliages de cuivre anti-floue pour fabriquer des grilles d'écran d'admission . etc .
Les objets immergés stationnaires souffrent de l'encrassement les plus graves .} montrent qu'à la vitesse d'écoulement de l'eau de mer de 2.9-8.5} sur les surfaces de structure, tous les encrassement des animaux sont affectés dans une certaine mesure . lorsque la vitesse atteint 11 nœuds, l'attachement des algues est affecté .}
Ces dernières années, alors que le développement en profondeur des traitements chimiques se poursuit, une technologie de traitement de l'eau de refroidissement à base d'ozone avec une signification conceptuellement innovante a émergé à l'étranger ., il a été constaté que l'introduction de l'ozone dans l'eau de refroidissement peut non seulement tuer les bactéries et les virus dans l'eau, mais aussi pour inhiber ou éliminer les émeubles, la corrosion de contrôle, sans besoin les coûts, attirant ainsi une attention croissante .
Comparé au chlore, l'ozone a non seulement des effets biocides de spectre plus large, mais aussi une vitesse de tuer plus rapide . Les résultats de la recherche montrent que la vitesse de stérilisation de l'ozone est 3 125 fois plus rapide que le chlore gaz Détruiser oxydativement les enzymes biologiques mais diffuse et pénètre également plus rapidement les parois cellulaires, la pratique ., ayant naturellement une plus grande puissance biocide . prouve que l'utilisation d'ozone pour traiter les eaux usées industrielles ne nécessite pas de biocides supplémentaires non oxydants, évitant les problèmes de pollution environnementale .}
Ainsi, la méthode d'ozone est non seulement techniquement faisable mais aussi économique . cependant, il convient de noter que le traitement d'ozone est toujours au stade de développement, son mécanisme n'est pas entièrement clair Conditions .
L'anti-Fouling ultrasonique utilise des oscillateurs électroniques pour conduire des dispositifs d'émission acoustiques, créant des environnements impropres à l'attachement; UV anti-Fouling utilise 2537 × 10-10 M Lumière ultraviolette pour modifier certaines liaisons chimiques moléculaires, avec une activation continue ou périodique atteignant des effets anti-fusion complets à long terme; Les autres méthodes incluent l'utilisation de couches de caoutchouc toxiques ou de revêtements de films plastiques pelables . Ces méthodes sont limitées à certains environnements localisés et spécifiques avec une portée d'application très limitée .
Comparaison des méthodes anti-fouling
Étant donné que les organismes d'encrassement à prévenir sont diverses et que les conditions environnementales, les structures marines ou l'équipement de flux d'eau de mer varient considérablement, toute méthode anti-fouling a certaines limites . ci-dessous est une comparaison de plusieurs méthodes les plus couramment utilisées .
Ceci est la méthode la plus applicable ne nécessitant aucune gestion . avec un développement technologique continu, les variétés de revêtement anti-fouling ont augmenté et la durée de vie de service étendue . pour les structures faciles à appliquer et à recommencer, cette méthode est la plus appropriée avec des manquins initiaux faibles .
Limitations: ① Breft-Fouling Life; maximum 3-5 années par revêtement, avec des coûts de récupération élevés . ② Plage anti-Fouling limitée; uniquement efficace sur les zones revêtues . ③ application difficile; Les travailleurs exposés à des substances toxiques pendant l'application, en particulier dans des conditions de pipeline, posant des risques pour la santé . dans des tuyaux étroits ou la recrogé des grands tuyaux en service peut être difficile ou impossible . ④ peut provoquer une pollution environnementale locale; en particulier pour les structures marines fixes ou les grands points de décharge de pipelines, où la libération d'agent toxique continu peut polluer les déchets d'agent toxiques locaux . ⑤ Dans certaines régions sans encrassant en hiver, puisque le taux de libération ne peut pas être contrôlé, les agents toxiques continuent de lixiviation inutilement . Il y a des restrictions internationales sur certaines peintures anti-fouling, comme des revêtements d'organotine interdits sur les yachts et les filets de poisson, et limité sur les vaisseaux océaniques et les structures sous-marines.}
Ceci était autrefois largement utilisé, permettant une application de haute dose saisonnière adaptée à un pipeline anti-assurance avec une large couverture n'assurant aucune croissance dans les systèmes d'eau de mer .
Inconvénients: ① Disécurations; Stockage et transport du chlore liquide dangereux . ② Gestion quotidienne complexe; nécessitant de nombreux membres du personnel pour le stockage, le transport et l'application . ③ Investissement initial élevé; Besoin de salles de chloration, d'installations de stockage, de chlorinateurs et de réservoirs . ④ Coûts d'exploitation élevés; dépenses annuelles substantielles pour l'achat, le transport et le stockage du chlore liquide . ⑤ Rangers de toxicité; Des fuites potentielles provoquant des risques locaux de pollution atmosphérique et de santé aux opérateurs . Pour ces raisons, cette méthode est progressivement remplacée par l'amélioration de la chloration électrolyse de l'électroque d'eau de mer .
Cette méthode utilise des électrodes spéciales pour électrolyser l'eau de mer, produisant du chlore toxique et de l'hypochlorite qui tuent les organismes marins, empêchant l'attachement et la croissance . réactions principales:
L'eau de mer contient des ions de chlorure (Cl⁻), qui peuvent être électrolysés pour produire de l'hypochlorite de sodium (NaOCL), un biocide puissant . Les réactions sont les suivantes:
Anode (oxydation):
Cathode (réduction):
Produit mixte (formation d'hypochlorite):
Développé dans les années 1960 en premier au Royaume-Uni et au Japon, maintenant largement utilisés au Royaume-Uni, aux États-Unis, au Japon, au Canada, à l'Italie, à la Russie, etc. ., principalement pour les pipelines d'eau de mer et les systèmes de refroidissement .
Avantages: ① Sécurité et fiable; L'électrolyse clos ne pose aucun risque pour la santé . ② Gestion facile; Fonctionnement simple permettant des contrôles périodiques sans personnel à temps plein, avec une maintenance hivernale annuelle . ③ économique; en utilisant une eau de mer abondante avec une efficacité à long terme, nécessitant uniquement des années d'électricité et d'électrode périodique chaque 3-5, permettant un réglage saisonnier sans déchets . ④ une large couverture; Comme la chloration, protégeant des systèmes entiers . ⑤ respectueux de l'environnement; faibles concentrations de chlore résiduelles inoffensives à l'environnement et aux poissons .
Inconvénients: ① Investissement initial élevé; nécessitant des salles d'électrolyse et des équipements . ② Consommation d'énergie . ③ par rapport aux revêtements, a encore besoin de gestion et de maintenance .
Largement utilisé à l'échelle mondiale sur les navires et plates-formes marchands, offrant des coûts plus bas que la chloration ou l'électolyse d'eau de mer, une gestion plus facile, des dépenses de fonctionnement plus faibles, une large couverture et une installation simple avec une utilisation minimale de puissance . étant consommable, les anodes doivent être remplacées tous les quelques années (correspondant généralement à des calendriers de maintenance des navires), ne nécessitant parfois pas de repose pour la remplacement, de la posant des inconvénients. Applications d'eau de mer à grande échelle, peut-être en raison de l'utilisation considérable du cuivre, des impacts environnementaux potentiels de la décharge à long terme et des difficultés de remplacement .
Les méthodes de nettoyage manuel / mécanique, de chauffage, d'étanchéité et d'eau douce sont diversement appliquées principalement pour effacer les blocages dans les grands pipelines, avec un effet limité sur l'efficacité de l'échangeur de chaleur .
Électrolyse d'eau de mer
Actuellement, l'électolyse de l'eau de mer, les anodes de cuivre et les anodes en aluminium sont plus pratiques pour les systèmes de refroidissement des centrales et des centrales côtières, largement utilisées à l'étranger: le Japon possède des centaines de MGP (systèmes de prévention de la croissance marine) sur les navires; UK Royal Navy a adopté l'électolyse d'eau de mer depuis 1965; Les navires américains utilisent largement des générateurs d'hypochlorite de sodium; Japonais Mitsubishi Gulf Oilfield, Reeder allemand Forshfig, Bowdril canadien, Snam Progetti italien et Amaco US appliquent tous des systèmes en cuivre / aluminium sur les navires et les plates-formes ., ces systèmes sont devenus un équipement anti-Fouling Naval et commercial standard dans le monde entier (3}}} et le système BFCC du Royaume-Uni (développé par A-affiliate) Les anodes de cuivre représentent la technologie anti-Fouling moderne .
Electrolytic anti-fouling includes seawater electrolysis, copper anodes and aluminum anodes, sometimes combined for synergy. Current anodes mainly include cobalt-silver alloys, lead oxide-coated iron, platinum/titanium, ruthenium oxide-coated titanium, iridium oxide-coated titanium, and platinum/ruthenium/palladium Titane enduit d'oxyde . Le processus implique: utiliser des anodes spéciales pour électrolyser l'eau de mer tout en électrolysant les anodes en cuivre et en aluminium ., le premier produit des larves et des spores de chlore; Les anodes de cuivre génèrent des ions cu²⁺; aluminum anodes produce Al(OH)₃ which encapsulates released copper, flowing through protected systems. This highly viscous compound spreads into slow-flow areas where fouling likely occurs. Additionally, aluminum electrode systems form insoluble hydroxide layers on cathode iron surfaces in natural seawater, blocking oxygen diffusion and increasing concentration polarization Pour réduire les taux de corrosion, atteignant à la fois l'anti-fusion et l'anti-corrosion .
Pendant l'électolyse de l'eau de mer, en raison de la surtentinent sur-traitant de l'anode chlore, une surpentielle hydrogène cathode, une augmentation de l'impédance de l'eau de mer et des réactions secondaires altérant plusieurs fois la salinité, plus les impuretés de l'eau de mer, la consommation d'énergie réelle dépasse les valeurs théoriques
Considérations clés de la mise en œuvre:
Les dispositions d'électrode des cellules d'électrolyse actuelle comprennent trois types: assemblages de plaques, assemblages tubulaires et assemblages bipolaires .
Méthodes d'installation d'électrodes:
Type direct: électrodes installées directement dans les tuyaux d'eau de mer principaux .
Type indirect: détournement de l'eau de mer partielle pour l'électrolyse, puis injectant les produits d'électrolyse concentrés dans les tuyaux principaux .
Bien que plus simple, l'installation directe présente des inconvénients: les solides en suspension endommageant les coûts de câblage élevés pour les grands systèmes et les effets de courant errant .
Deux méthodes d'électrolyse d'eau de mer:
① Type de membrane: Utilisation de l'amiante, de la fibre de verre, etc. . pour séparer la cathode et l'anode .
② Type sans membrane: Étant donné que l'efficacité actuelle est similaire pour les deux, mais l'efficacité globale varie considérablement avec le débit (temps de rétention), le type de membrane doit être utilisé lorsque des produits cathodiques comme Mg (OH) ₂ Précipiter . Désavantage: les types de cellules complexes et les coûts plus élevés . sont des types de membranes et des types de membranes à moines Maintenance .
Conclusion
En résumé, l'électolyse d'eau de mer à base d'électrodes en titane représente une solution technologiquement avancée et environnementale pour les applications anti-fusion marines . Cette méthode aborde efficacement le défi persistant du biofouling à travers la génération électrochimique d'agents biocides (hypochlorite et ions métalliques) dosage .
Les avantages clés comprennent:
Efficacité opérationnelle: Production à la demande d'agents anti-Fouling avec sortie réglable
Avantages environnementaux: Réduction des débits toxiques par rapport aux biocides conventionnels
Double fonctionnalité: Inhibition simultanée anti-fusion et corrosion
Viabilité économique: Rentable à long terme malgré un investissement initial plus élevé
La polyvalence de la technologie est démontrée par sa mise en œuvre globale réussie à travers l'expédition, les plates-formes offshore et les centrales électriques côtières . tandis que les défis restent dans la durabilité des électrodes et l'optimisation de l'énergie, les progrès continus dans les anodes mixtes d'oxyde métallique (MMO) et la conception du système continuent d'améliorer les performances .
Le développement futur devrait se concentrer sur:
Systèmes de contrôle intelligents pour le dosage adaptatif
Solutions hybrides combinant l'électrolyse avec d'autres méthodes anti-fouling
Matériaux d'électrode améliorés pour une durée de vie prolongée
Standardisation des évaluations de l'impact environnemental
Alors que les industries marines sont confrontées à des réglementations environnementales croissantes, l'anti-fusion électrolytique se distingue comme une solution prometteuse qui équilibre les exigences opérationnelles avec la responsabilité écologique . son raffinement et son adoption continue joueront un rôle crucial dans la maintenance durable de l'infrastructure marine dans le monde entier . dans la maintenance durable de l'infrastructure marine dans le monde entier . dans le domaine durable de l'infrastructure marine dans le monde entier .
