大连海事大学船舶防污染技术防止船舶有害防污底系统污染.ppt
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1、大连海事大学船舶防污染技术防止船舶有害防污底系统污染 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望一、船舶海洋污损生物附着一、船舶海洋污损生物附着1.1.海洋环境腐蚀特征海洋环境腐蚀特征 船体表面区域分为海洋大气区、浪花飞溅区、吃水差船体表面区域分为海洋大气区、浪花飞溅区、吃水差区、海水全浸区和海底泥土区(海洋结构物区、海水全浸区和海底泥土区(海洋结构物)。Marine Pollution Prevention Technology 船舶防污染技术船舶防污染技术
2、 第十一章第十一章 防止船舶有害防污底系统污染防止船舶有害防污底系统污染 2 第一节第一节 船舶有害防污底系统及其危害船舶有害防污底系统及其危害Section 1 Harmful anti-fouling system from Ships and its danger2.2.船舶海洋污损生物附着危害船舶海洋污损生物附着危害 海洋附着生物也称海洋污损生物(海洋附着生物也称海洋污损生物(Marine fouling organism),),是是生长在船底和海中一切设施表面的动物、植物和微生物生长在船底和海中一切设施表面的动物、植物和微生物的通的通称。称。其其危害作用危害作用称为称为生物污损生物污
3、损(biofouling),防除生物污损防除生物污损称为称为防防污底污底(antifouling)。船舶海洋生物污损率为船舶海洋生物污损率为5%5%时,船舶所受阻力相当于洁净表面时,船舶所受阻力相当于洁净表面的的2 2倍,燃料消耗增加倍,燃料消耗增加10%10%。Marine Pollution Prevention Technology 船舶防污染技术船舶防污染技术 第十一章第十一章 防止船舶有害防污底系统污染防止船舶有害防污底系统污染 3 海洋生物污损可海洋生物污损可造成如下危害造成如下危害:(1 1)增加船舶航行阻力;)增加船舶航行阻力;(2 2)堵塞管道;)堵塞管道;(3 3)加速金属
4、腐蚀;)加速金属腐蚀;(4 4)损坏海洋仪器;)损坏海洋仪器;(5 5)影响水产养殖业的产量和质量;)影响水产养殖业的产量和质量;(6 6)影响海上石油平台的安全性;)影响海上石油平台的安全性;(7 7)导致海洋病虫害的船舶与扩散。)导致海洋病虫害的船舶与扩散。Marine Pollution Prevention Technology 船舶防污染技术船舶防污染技术 第十一章第十一章 防止船舶有害防污底系统污染防止船舶有害防污底系统污染 4 Marine Pollution Prevention Technology 船舶防污染技术船舶防污染技术 第十一章第十一章 防止船舶有害防污底系统污染防
5、止船舶有害防污底系统污染 5 3.3.海洋生物附着过程及其影响因素海洋生物附着过程及其影响因素水线部位水线部位以藻类和藤壶为主,并且附着速度快;以藻类和藤壶为主,并且附着速度快;船底部位船底部位则以贝壳类和软体动物为主。则以贝壳类和软体动物为主。海洋生物附着的因素宏观地归纳如下海洋生物附着的因素宏观地归纳如下:(1 1)海洋生态环境海洋生态环境;(2 2)海水相对速度海水相对速度:当海水相对流速大于:当海水相对流速大于5Kn,5Kn,生物不能附着;生物不能附着;(3 3)附着表面的性质附着表面的性质;光滑表面不利于附着;低表面能、表面;光滑表面不利于附着;低表面能、表面憎水不利于附着;坚硬的表
6、面上容易附着;在柔软和不稳定憎水不利于附着;坚硬的表面上容易附着;在柔软和不稳定的表面上难以附着;表面强酸或强碱的环境,以及一定浓度的表面上难以附着;表面强酸或强碱的环境,以及一定浓度的防污剂可防止生物附着。的防污剂可防止生物附着。(4 4)光照、电场及辐射等光照、电场及辐射等。第一个方面的因素可以监测而难以人为调控,后三个方面第一个方面的因素可以监测而难以人为调控,后三个方面的因素在一定程度上人为地选择、控制和调节。的因素在一定程度上人为地选择、控制和调节。Marine Pollution Prevention Technology 船舶防污染技术船舶防污染技术 第十一章第十一章 防止船舶有
7、害防污底系统污染防止船舶有害防污底系统污染 6 二、二、防治海洋生物污损的方法防治海洋生物污损的方法1.1.物理防污底法物理防污底法采用物理手段如提高流速、过滤、超声波等来达到防污底的采用物理手段如提高流速、过滤、超声波等来达到防污底的目的。目的。主要有人工或机械清除法、过滤法、加热法、紫外线法、利主要有人工或机械清除法、过滤法、加热法、紫外线法、利用淡水法和低表面能涂料防污底法等。用淡水法和低表面能涂料防污底法等。Marine Pollution Prevention Technology 船舶防污染技术船舶防污染技术 第十一章第十一章 防止船舶有害防污底系统污染防止船舶有害防污底系统污染
8、7 2.2.化学防污底法化学防污底法采用化学物质对海洋污损生物进行毒杀,阻止其附着。采用化学物质对海洋污损生物进行毒杀,阻止其附着。1 1)直接加入法直接加入法:直接将一些有防污底效果的化学物质加入:直接将一些有防污底效果的化学物质加入海水中,抑制或杀死污损生物。海水中,抑制或杀死污损生物。2 2)海水直接电解法海水直接电解法:用钌钛阳极,直接以海水为电解液进:用钌钛阳极,直接以海水为电解液进行电解,在阳极产生氯气,氯气与海水反应生成次氯酸盐,行电解,在阳极产生氯气,氯气与海水反应生成次氯酸盐,利用生成的氯和次氯酸盐来杀死海洋污损生物。利用生成的氯和次氯酸盐来杀死海洋污损生物。最新成果最新成果
9、:电解技术与涂层技术电解技术与涂层技术结合,在结合,在金属的外层涂刷绝金属的外层涂刷绝 缘漆层缘漆层,然后涂上一层导电涂料,以,然后涂上一层导电涂料,以导电涂料为导电涂料为 阳极电解海水阳极电解海水,通过在阳极产生氯气和次氯酸盐,通过在阳极产生氯气和次氯酸盐 达到防污目的。达到防污目的。Marine Pollution Prevention Technology 船舶防污染技术船舶防污染技术 第十一章第十一章 防止船舶有害防污底系统污染防止船舶有害防污底系统污染 8 3 3)电解重金属法电解重金属法:以重金属(铜)作为阳极在海水中电解,:以重金属(铜)作为阳极在海水中电解,重金属溶解生成重金属
10、离子,利用重金属离子的毒性来杀重金属溶解生成重金属离子,利用重金属离子的毒性来杀死海洋污损生物。死海洋污损生物。电解铜铝技术以电解铜铝技术以铜铝为阳极铜铝为阳极,生成的,生成的铜离子作为杀生铜离子作为杀生剂剂,生成的,生成的铝离子形成絮状物作为铜离子的载体铝离子形成絮状物作为铜离子的载体,粘附在海,粘附在海生物易附着的地方起到防污底效果。生物易附着的地方起到防污底效果。Marine Pollution Prevention Technology 船舶防污染技术船舶防污染技术 第十一章第十一章 防止船舶有害防污底系统污染防止船舶有害防污底系统污染 9 4 4)化学防污底涂料法化学防污底涂料法:在
11、结构物接触海水的表面涂装涂料,涂料:在结构物接触海水的表面涂装涂料,涂料中含有化学毒性物质,在海水中这些毒性物质缓慢均匀地释放中含有化学毒性物质,在海水中这些毒性物质缓慢均匀地释放出来,抑制海洋污损生物的附着和生长。出来,抑制海洋污损生物的附着和生长。分为分为溶解型防污底涂料和不溶型防污底涂料溶解型防污底涂料和不溶型防污底涂料。溶解型防污底涂料溶解型防污底涂料:涂料中基料在海水中溶解,涂料中的毒性:涂料中基料在海水中溶解,涂料中的毒性 物质随着基料的溶解而释放出来。物质随着基料的溶解而释放出来。常用的涂料用松香作为基料,毒性物质为氧化亚铜和有机锡。常用的涂料用松香作为基料,毒性物质为氧化亚铜和
12、有机锡。不溶型防污底涂料不溶型防污底涂料:是指涂料中的基料在海水中不溶解,而毒:是指涂料中的基料在海水中不溶解,而毒 性物质在海水中溶解释放来阻止污底产生。性物质在海水中溶解释放来阻止污底产生。Marine Pollution Prevention Technology 船舶防污染技术船舶防污染技术 第十一章第十一章 防止船舶有害防污底系统污染防止船舶有害防污底系统污染 10 3.3.生物防污底法生物防污底法 采用采用生物活性物质生物活性物质作为防污剂来防止海洋污损生物的污作为防污剂来防止海洋污损生物的污损。损。具有防污底作用的生物活性物质包括有机酸、无机酸、具有防污底作用的生物活性物质包括有
13、机酸、无机酸、内酯等天然化合物。内酯等天然化合物。Marine Pollution Prevention Technology 船舶防污染技术船舶防污染技术 第十一章第十一章 防止船舶有害防污底系统污染防止船舶有害防污底系统污染 11 三、船舶防污底涂料及其危害三、船舶防污底涂料及其危害 在海洋结构物表面在海洋结构物表面涂装防污底涂料涂装防污底涂料是解决污损问题唯一是解决污损问题唯一得到广泛应用的既经济又高效的途径。得到广泛应用的既经济又高效的途径。1.1.防污底涂料发展简史防污底涂料发展简史 1 1)初期:用石灰和沥青。)初期:用石灰和沥青。2 2)中期:)中期:2020世纪世纪5050年代
14、,用氧化铜为主要毒剂。年代,用氧化铜为主要毒剂。20 20世纪世纪6060年代,用年代,用三丁基锡三丁基锡(Tributyltin,TBT)。)。Marine Pollution Prevention Technology 船舶防污染技术船舶防污染技术 第十一章第十一章 防止船舶有害防污底系统污染防止船舶有害防污底系统污染 12 作用机理作用机理:依靠涂料中:依靠涂料中活性成份(有毒成份)活性成份(有毒成份)在在负电性的负电性的基质(相当于漆层)基质(相当于漆层)上分散,活性成份上分散,活性成份不断从油漆中渗出不断从油漆中渗出进入海水中,杀死藤壶和其他吸附在船体上的海洋生物。进入海水中,杀死藤
15、壶和其他吸附在船体上的海洋生物。Marine Pollution Prevention Technology 船舶防污染技术船舶防污染技术 第十一章第十一章 防止船舶有害防污底系统污染防止船舶有害防污底系统污染 13 3 3)近期)近期有机锡自抛光防污底涂料有机锡自抛光防污底涂料(SPC,self-polished coating)。)。防污底机理防污底机理:把:把TBTTBT化合到聚合物化合到聚合物(一般为丙烯酸树脂)基体上形(一般为丙烯酸树脂)基体上形 成成共聚物共聚物,这种防污底漆表层中的共聚物,这种防污底漆表层中的共聚物与海水中与海水中 的氯化钠发生稳定缓慢的化学反应的氯化钠发生稳定缓
16、慢的化学反应,释放释放出溶于水出溶于水 的的氯化三丁基锡氯化三丁基锡,防污底漆表层随之脱落,新的防,防污底漆表层随之脱落,新的防 污底漆表层中的共聚物继续与氯化钠发生反应,周污底漆表层中的共聚物继续与氯化钠发生反应,周 而复始,而复始,一层一层消耗一层一层消耗,直到防污底漆完全耗尽。,直到防污底漆完全耗尽。Marine Pollution Prevention Technology 船舶防污染技术船舶防污染技术 第十一章第十一章 防止船舶有害防污底系统污染防止船舶有害防污底系统污染 14 优点:可以在船舶表面形成光滑的表面,起到减阻作用,这优点:可以在船舶表面形成光滑的表面,起到减阻作用,这
17、样样既防止海洋生物对船体的污损既防止海洋生物对船体的污损,又避免粗糙表面的又避免粗糙表面的 形成形成。Marine Pollution Prevention Technology 船舶防污染技术船舶防污染技术 第十一章第十一章 防止船舶有害防污底系统污染防止船舶有害防污底系统污染 15 自抛光防污底漆自抛光防污底漆:由于在整个有效期内,:由于在整个有效期内,TBTTBT和防污底漆中和防污底漆中 添加的氧化亚铜及其他杀虫剂的释放速度添加的氧化亚铜及其他杀虫剂的释放速度 都是均匀的,防污底漆附近始终存在一定都是均匀的,防污底漆附近始终存在一定 浓度的浓度的TBTTBT、氧化亚铜及其他杀虫剂,杀、氧
18、化亚铜及其他杀虫剂,杀 死藤壶和其他吸附在船体上的海洋生物。死藤壶和其他吸附在船体上的海洋生物。一般来说,一般来说,每每100um100um厚的厚的SPCSPC有效期为有效期为1 1年年。Marine Pollution Prevention Technology 船舶防污染技术船舶防污染技术 第十一章第十一章 防止船舶有害防污底系统污染防止船舶有害防污底系统污染 16 2.2.船舶防污底涂料的危害船舶防污底涂料的危害1 1)降解慢,在海洋环境中残存时间长降解慢,在海洋环境中残存时间长;2 2)生物的富集和积累作用生物的富集和积累作用;3 3)致畸作用致畸作用。Marine Pollution
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