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1700320155
福建
X55
应用技术
海洋服务
公布年份:2016
成果简介:该项成果属于海洋污染及其防治技术。海洋外来生物入侵性传播已成为本世纪全球海洋生态环境面临的四大威胁之一,船舶压载水的给排过程是最主要的传播途径,国际海事组织已立法执行《压载水管理与控制公约》。常规的环境治理技术如生物、物化方法等由于处理时间长、系统庞大复杂、化学副产物等问题,难以应用于海洋污染防治上。项目组历经18年,通过自主创新,创建了大气压强电离放电理论,发明了高效制备羟基自由基(·OH)新方法,研发了系列化大产生量的·OH产生装备,形成了高效利用·OH规模化快速杀灭海洋有害生物新技术。主要发明点如下:发明了大气压强电离放电高效制备·OH的新方法。首次发现了大气压下持续微辉光放电的新科学现象,创建了微流注与微辉光交替促成的大气压强电离放电,使局域强电场的持续时间从ns级提高到μs级,大幅提高了高能电子的占有率,生成氧活性粒子浓度比传统技术提高了3倍,其中O<,2><'+>是生成·OH的关键活性粒子;结合水射流空化效应高效生成·OH,达到最大平衡浓度98.86μM,是臭氧法的4.6倍,生成·OH的时间仅为1s,是臭氧法的1/300,生成·OH的效率5900μM/min,是臭氧法的1400倍。发明了基于模块化阵列式等离子体集成源的系列化高浓度·OH产生装备。研制出具有极窄放电间隙0.1mm、亚微米Al<,2>O<,3>冶贴成薄电介质层的小型化非平衡等离子体源,实现了大气压强电离放电;发明了大产生量的模块化阵列式等离子体集成源,攻克了各模块结构差异及系统谐振参量难以调控的难题,保证了集成源各模块的最优放电状态;以此为核心,协同水射流空化气液混溶技术,研发出系列化高浓度·OH产生装备(最大500吨水/小时),突破了·OH工程化应用的瓶颈问题。发明了·OH规模化快速杀灭海洋有害生物的新技术。针对在船上排放船舶压载水过程中快速无负面环境效应杀灭海洋入侵生物的国际性难题,研究建立了·OH致死入侵生物的“剂-效”及“时-效”模型,制定了系统科学的海洋生态环境、人体健康、船舶安全的风险评价体系,研发出“DMU·OH压载水处理系统”,在万吨级远洋船舶上完成了·OH快速(≤6s)、高效率(《公约》排放标准)、低成本(0.03元/吨水)杀灭海洋入侵生物的实用性工程示范及技术推广应用;应用于养殖海水·OH处理,避免了抗生素污染海洋环境及在养殖动物体内药物残留等问题。成果获授权有效核心发明专利16件,其中国际发明专利4件;在国际权威刊物Plasma Chem. Plasma Process., Environ. Sci. Technol.等发表SCI/ El收录论文60/ 97篇,出版专著3部;得到美国立法机构及国内外同行专家的赞评,国际海事组织授予“DMU·OH压载水处理系统”国际认证,世界知识产权组织授予WIPO奖;成果获省技术发明、科技进步一等奖共3项、光华工程科技奖1项等。近3年处理装备新增销售额1.98亿元,新增利润0.31亿元,处理压载水总量约1330万m<'3>/年,推广应用于水产养殖海水处理、高藻水源地供水卫生保障等领域,节省装备投资、燃油消耗、海产品增产等近6.41亿元,成果为有效防控海洋生物入侵提供了重要技术支撑。