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减缓生物污染的电化学活性碳纳米管涂层:阴极和阳极体系的清洁动力学和能源消耗( Electrochemically-active carbon nanotube coatings for biofouling mitigation: cleaning kinetics and energy consumption for cathodic and anodic regimes )
Douglas Rice Kimya Rajwade Kuichang Zuo Rishabh Bansal Franois Perreault
生物污损是工程系统暴露于水环境中的一个主要障碍。许多人试图对材料的表面性质进行工程设计，以使它们能够抵抗生物污损。这些修饰通常依赖于被动的抗微生物或抗粘附的表面涂层，防止细菌的沉积或一旦细菌到达表面就使其失活。然而，没有一种表面修饰策略能完全阻止生物膜的形成，随着时间的推移，表面会被污染，需要清洗。在这项工作中，我们展示了电化学碳纳米管涂层在分散表面形成的生物膜方面的能力。系统地分析了外加电流密度对生物膜去除动力学的影响，以确定高效表面清洗所需的最佳电流条件。将电化学活性表面作为阴极操作比将其作为阳极操作产生更好的结果。特别是5.00A m和2.50A m的阴极条件产生了快速清洁，操作2分钟后生物膜完全分散。表面清洁归因于表面产生的微气泡冲刷表面以去除粘附的生物膜。能耗分析表明，2.50Am的阴极条件是清洁动力学和能耗的最佳组合，可实现99%的生物膜去除，能耗为0.0318亿美元。与目前的化学清洗策略相比，这种方法具有竞争力，同时为工程系统中的生物污损管理提供了一个更可持续和综合的方法。
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