阴极电流法防治藤壶污损机理研究

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人类在对海洋资源开发利用的同时,也面临着严重的海水腐蚀和海生物污损问题。现行的防污方法如涂料法、电解法仍存在耐久性、能耗和环保等方面的问题。阴极电流法是一种新型的水环境中金属构筑物生物污损防治技术,它兼具保护金属免遭海水腐蚀和防止海生物污损的优点。通过对其防污机理的研究,可以促进这一技术的发展。本论文首先利用电化学和传质过程相关理论研究了阴极电流在金属表面产生的电化学效应,结果显示施加阴极电流后,靠近金属表面的扩散层内构建了低溶氧、高pH值的环境。保护电流密度与极限扩散电流密度的比值越大,O2和OH-浓度梯度越大。以东方小藤壶为研究对象,研究了17℃C,21℃,25℃下溶解氧浓度对藤壶Ⅱ期幼虫相对活动率的影响。结果表明,在17~25℃之间,幼虫相对活动率随溶解氧浓度下降而下降,温度越高幼虫对低溶解氧环境的耐受力越差。进行了阴极极化以及pH值和溶解氧浓度对微生物膜附着的影响实验,结果表明,阴极电流产生的O2和OH-浓度梯度效应对微生物膜附着有抑制作用。pH值达到9.5以上时,微生物的附着受到显著抑制;海水溶解氧浓度为0.5mg/L时,微生物附着数量有所下降。小球藻在不同极化电位下的生长曲线表明,体系的极化状态会对小球藻个体的生命活动和种群的增殖产生影响。阴极极化电位负于-870mV时,细胞大量死亡解体,种群数量变化呈现下降的趋势。基于O2和OH-浓度梯度效应的实验表明,阴极电流会抑制金属表面区域内藤壶Ⅱ期幼虫的生命活动,同时抑制微生物膜在金属表而的形成和小球藻的种群增殖,达到抑制藤壶污损的效果。
摘要第4-5页
Abstract第5页
引言第8-9页
1 文献综述第9-21页
    1.1 海水腐蚀与防护第9-11页
        1.1.1 海水腐蚀的影响因素第9页
        1.1.2 海水腐蚀的防护措施第9-11页
    1.2 海洋生物污损问题及其危害第11-16页
        1.2.1 海洋生物污损的形成过程第11-15页
        1.2.2 海洋生物污损的危害第15-16页
    1.3 海洋污损防除技术第16-19页
        1.3.1 防污涂料法第17-19页
        1.3.2 电解防污法第19页
    1.4 防污与防腐技术的结合第19-20页
    1.5 题目来源和研究方向第20-21页
        1.5.1 题目来源和研究意义第20页
        1.5.2 主要研究内容第20-21页
2 阴极电流产生的电化学效应研究第21-28页
    2.1 层流下的数学描述与结果分析第21-25页
        2.1.1 物理模型与计算第21-22页
        2.1.2 结果与讨论第22-25页
    2.2 湍流下的数学描述和结果分析第25-27页
        2.2.1 物理模型与计算第25-27页
        2.2.2 结果与讨论第27页
    2.3 本章小结第27-28页
3 溶解氧浓度对藤壶附着的影响第28-35页
    3.1 实验部分第28-30页
        3.1.1 实验仪器和用品第28页
        3.1.2 藤壶Ⅱ期幼虫的培养和采集第28-30页
        3.1.3 不同温度下溶解氧对藤壶Ⅱ期幼虫的影响实验第30页
    3.2 结果与讨论第30-34页
    3.3 本章小结第34-35页
4 阴极极化对海水中生物膜的影响第35-44页
    4.1 实验部分第35-38页
        4.1.1 实验仪器和用品第35-36页
        4.1.2 通电极化实验第36-37页
        4.1.3 pH值对微生物膜附着的影响实验第37页
        4.1.4 溶解氧对微生物膜附着的影响实验第37-38页
        4.1.5 荧光显微摄像方法第38页
    4.2 实验结果与讨论第38-43页
        4.2.1 阴极极化对海水中生物膜的影响第38-40页
        4.2.2 pH值对海水中微生物膜形成的影响第40-42页
        4.2.3 溶解氧对海水中微生物膜形成的影响第42-43页
    4.3 本章小结第43-44页
5 阴极极化作用对小球藻生命活动的影响第44-55页
    5.1 实验部分第44-47页
        5.1.1 实验仪器和用品第44页
        5.1.2 小球藻的培养方法第44-45页
        5.1.3 通电极化实验第45-46页
        5.1.4 表征和数据分析方法第46-47页
    5.2 实验结果及讨论第47-54页
    5.3 本章小结第54-55页
结论第55-56页
参考文献第56-60页
攻读硕士学位期间发表学术论文情况第60-61页
致谢第61-62页
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