[发明专利]一种DSA阳极电催化灭活船舶压载水中藻类的方法和装置

说明书

本发明提供一种DSA阳极电催化灭活船舶压载水中藻类的方法和装置，其中电催化采用DSA金属氧化物涂层电极为阳极，碳棒为阴极，DSA金属氧化物涂层电极以钛板为电极基体、采用热分解法进行涂层涂覆制得。所述DSA金属氧化物涂层电极的制备是将按一定比例配比的含Ru、Ir、Sn、Sb的氧化物有机溶液混合形成涂层溶液涂覆于钛板基体表面，于80℃的鼓风干燥箱内干燥5min，然后于500℃的马弗炉内热分解5min，取出后冷却至室温，完成一次涂层涂覆过程，重复涂覆15‑20次制得。实施本发明具有以下有益效果：本发明方法可以直接处理压载水，对其中不同种类藻的灭活率可达99％以上；本发明借助原海水条件形成间接氧化作用，提高了氧化性物种的产生率，增加了藻类的灭活效率。

技术领域

本发明涉及船舶中水藻类等生物处理技术领域，具体而言，尤其涉及一种DSA阳极电催化灭活船舶压载水中藻类的方法和装置。

背景技术

世界海洋运输完成了80％以上的全球贸易，占领了运输业的绝大部分，但是海洋运输业的发展带来了严重的非本土生物入侵风险。船舶压载水异地排放带来的外来生物入侵问题早在1973年就得到了联合国国际海事组织和海洋环境保护委员会的关注。1997年通过的《关于控制和管理船舶压载水以减少有害水生生物和病原体迁移的指南》，2004年联合国国际海事组织通过的《国际船舶压载水和沉积物管理与控制公约》于2016年达到生效条件，所有这些标志着对船舶压载水生物排放有了更加明确的限制。

电催化技术是二十一世纪电化学产业的新型力量，作为一种高级氧化技术在水处理领域得到广泛关注。电催化不仅在废水处理等方面应用较广，在微生物处理中也取得了相当大的研究进展，其不仅可以有效降低微生物的活性、丰富度、多样性，而且比氯化法对微生物的伤害更大。电极材料不同对电化学反应的总体效能会产生明显影响，尤其是阳极在电催化中会发生很大的消耗，影响着电极的使用寿命，所以阳极材料的研究在电化学研究中占据至关重要的地位。尺寸稳定阳极(DSA)作为一种新型电极材料在二十世纪六十年代后期问世，并渐渐成为工程领域中的重要电极，在电化学中发挥着重要的作用。DSA是一种涂层电极，金属氧化物涂层比纯金属涂层具有更高的稳定性和电导率，对基体有更好的吸附效果。目前DSA材料因其可选择性强、稳定性高等优势在电催化阳极材料的研究中迅速发展。

目前船舶压载水的电化学处理技术主要采用电解法，依靠电解海水产生次氯酸、次氯酸钠等将微生物体内的生物酶氧化分解致使其失效，或者作用于微生物的细胞壁，使其通透性增大，导致细胞因细胞质流出而死亡。但常规电解法电流效率低，细胞灭活致死效能差。因此开发一种通用、高效的船舶压载水生物灭活技术和装置意义重大。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种DSA阳极电催化灭活船舶压载水中藻类的方法和装置。

本发明采用的技术手段如下：

一种DSA阳极电催化灭活船舶压载水中藻类的方法，包括如下步骤：

S1、压载水注入，船舶压载水由进水管直接接入反应池；

S2、曝气，通过曝气泵和内置在反应池的曝气装置实现曝气；

S3、电催化，通过电催化装置插入反应池中进行电催化，电催化装置的电极DSA金属氧化物涂层阳极和碳棒阴极组成，在电解作用中会产生大量的氧化性物质发挥强氧化作用于藻类细胞致使藻类灭活，同时电催化作用使得藻细胞生物膜发生脂质过氧化反应破坏细胞膜，同时电催化作用对藻细胞内叶绿体等细胞器造成损伤，从而使细胞致死；

S4、静置，在S3步骤反应池中电解处理后，将含有大量氧化性物质的出水通过出水管进入静置池；

S5、排出，在静置池中经残余氧化物氧化反应0-30min后经出水口排出，完成一个处理循环。

进一步的，DSA金属氧化物涂层电极由钛板基体浸渍涂覆金属氧化物有机溶液经热分解法制得。