本文關(guān)鍵詞：改性表面冷卻水微生物污垢與耐蝕性研究

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【摘要】：廣泛存在于能源化工領(lǐng)域的換熱設(shè)備微生物污垢問題影響因素眾多,形成機(jī)制復(fù)雜,而目前的抑制或減輕微生物污垢的手段和方法有限,大多難以達(dá)到徹底根除微生物污垢的目的。表面改性技術(shù)為減輕換熱設(shè)備表面冷卻水微生物污垢提供了新的思路和可能性。本文主要對(duì)改性表面在靜置微生物菌懸液中的污垢特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。采用化學(xué)鍍的方法對(duì)換熱設(shè)備常用的碳鋼表面進(jìn)行表面改性,制備出具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的Ni-P合金鍍層和Ni-P-PTFE復(fù)合鍍層,測(cè)試了鍍層的表面能和孔隙率,利用劃痕實(shí)驗(yàn)和熱淬實(shí)驗(yàn)分析了鍍層與基材的結(jié)合力,利用反復(fù)清洗的方法測(cè)試了鍍層的穩(wěn)定性,結(jié)果表明,制備的鍍層表面大多屬疏水性較強(qiáng)的低表面能表面,與基材結(jié)合能力強(qiáng),穩(wěn)定性好,具備實(shí)際應(yīng)用條件。以冷卻水中常見的鐵細(xì)菌和黏液形成菌為目標(biāo)微生物,開展鍍層靜置的微生物污垢實(shí)驗(yàn)。得出不同工藝參數(shù)下的Ni-P合金鍍層和Ni-P-PTFE復(fù)合鍍層表面質(zhì)量和微生物菌懸液OD值的變化,通過計(jì)算還得出了不同工藝參數(shù)鍍層表面受微生物腐蝕失重量和微生物污垢附著量,分析了鍍層表面能和孔隙率對(duì)鍍層腐蝕失重量和微生物污垢附著量的影響；對(duì)不同工藝參數(shù)下的Ni-P合金鍍層和Ni-P-PTFE復(fù)合鍍層進(jìn)行了鹽霧腐蝕實(shí)驗(yàn),得到了鍍層表面在鹽霧腐蝕實(shí)驗(yàn)后的宏觀形貌和鹽霧腐蝕失重量,分析了鍍層表面能和孔隙率對(duì)鍍層耐蝕性的影響。結(jié)果表明,低表面能和低孔隙率的鍍層表面微生物腐蝕失重量、微生物污垢附著量及鹽霧腐蝕失重量相應(yīng)較低,展示較強(qiáng)的抗蝕抑垢能力。針對(duì)微生物菌懸液在靜置實(shí)驗(yàn)中濃度不斷變化的情況,采用粘附功等表面理論分析了菌懸液濃度變化對(duì)其附著能力的影響。首先,以培養(yǎng)的目標(biāo)微生物菌懸液的原液為基礎(chǔ),分別配置OD400約為0.2的鐵細(xì)菌菌懸液和OD600值為0.5的黏液形成菌菌懸液；然后,在測(cè)量菌懸液OD值隨時(shí)間變化的基礎(chǔ)上,利用JC2000C1接觸角／界面張力測(cè)量?jī)x,每隔12h測(cè)量不同OD值下對(duì)應(yīng)的菌懸液表面張力和接觸角；最后,計(jì)算得到不同OD值下菌懸液的粘附功,并結(jié)合菌懸液OD值和其粘附功的關(guān)聯(lián)變化分析了微生物污垢的形成過程。采用電化學(xué)工作站測(cè)量了兩種鍍層的極化曲線和交流阻抗譜,分析了鍍層在微生物菌懸液中的電化學(xué)行為。通過分析鍍層表面在微生物菌懸液中極化曲線的分布,得出了兩種鍍層表面在微生物菌懸液中的耐蝕性,通過分析鍍層總阻抗值隨浸泡時(shí)間的變化,探討了鍍層表面在微生物菌懸液中的腐蝕和微生物污垢附著過程。結(jié)果表明,兩種鍍層表面的自腐蝕電流均小于碳鋼,其阻抗值均遠(yuǎn)大于碳鋼表面,利用鍍層表面可以很好地阻止碳鋼基材的腐蝕發(fā)生,在所制備的兩種鍍層中,Ni-P鍍層的在微生物菌懸液中展示了更好的耐腐蝕效果。
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK172

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