微生物所致典型海洋工程金屬材料局部腐蝕機理研究
發(fā)布時間：2021-04-01 05:59
本論文以海洋環(huán)境中主要腐蝕微生物——硫酸鹽還原菌（SRB）和鐵還原菌（IRB）為研究對象,采用絲束電極（WBE）技術(shù)、電化學(xué)方法和表面分析技術(shù)探索微生物在海洋工程典型金屬材料（Q235碳鋼、304不銹鋼和銅）表面吸附成膜的特點,以及對其腐蝕電化學(xué)行為,腐蝕形貌和腐蝕產(chǎn)物組成的影響等。基于以上研究提出了相應(yīng)的腐蝕機理模型。為海洋微生物腐蝕（MIC）防治提供了重要的理論依據(jù),主要的研究發(fā)現(xiàn)如下:（1）研究了SRB對銅海水腐蝕行為的影響。結(jié)果表明,SRB通過一些自我保護措施抵抗銅離子的毒性,在銅的表面吸附成膜。銅的腐蝕速率與SRB代謝活性有關(guān),在對數(shù)期和穩(wěn)定期銅的腐蝕加速,在衰亡期腐蝕速率降低。在對數(shù)期和穩(wěn)定期,SRB存在導(dǎo)致銅表面陽極區(qū)面積減少,局部腐蝕發(fā)生。局部表面分析結(jié)果發(fā)現(xiàn),在對數(shù)期SRB能夠產(chǎn)生一種納米線直接吸附在銅表面,這種納米線可能具有導(dǎo)電功能并從銅表面直接獲取電子,促進陰極過程的進行,加速局部腐蝕的發(fā)展。此外,分離提純了SRB代謝產(chǎn)生的胞外多聚物（EPS）。結(jié)果表明短期浸泡EPS能夠抑制銅的腐蝕,長期浸泡EPS能夠破壞銅表面的保護性膜,導(dǎo)致銅發(fā)生孔蝕。（2）通過采用WBE技術(shù)...
【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院海洋研究所)山東省
【文章頁數(shù)】：144 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
鋼鐵材料腐蝕速度隨入海深度變化示意圖
第一章 緒論應(yīng)活性，能夠與很多金屬離子發(fā)生反應(yīng)生成難溶的化合物。因此，洋生態(tài)平衡中起著很重要的作用，而且它的存在還會給海洋用工程35碳鋼、304不銹鋼和銅，造成嚴(yán)重腐蝕危害，是海洋資源開發(fā)利用服的主要問題之一[13]。RB自1895年被Beijerinck發(fā)現(xiàn)以來，一直是大量學(xué)者的研究熱點[13, 發(fā)現(xiàn)SRB有13個屬，40個種[15]。通常情況下，SRB是嗜溫的革蘭氏孢的類型，但在某些特殊的環(huán)境中，也存在革蘭氏陽性、產(chǎn)芽孢的菌屬。SRB在其酶系統(tǒng)作用下，能夠利用氫和100種以上有機物，（單梭基酸、二梭基酸）、某些氨基酸、糖、環(huán)狀芳香族化合物以烷烴等進行代謝[16, 17]。
IRB 不僅在地球化學(xué)鐵循環(huán)過程中起到非常重要的作用，而且在金屬材料的腐蝕過程也有非常重要的影響[27]。自 20 世紀(jì) 80 年代，作為 IRB 代表的地桿菌 Geobacter 及希瓦氏菌 Shewanella 相繼被分離[28, 29]。目前研究表明，IRB 分布在細菌域的 9 個門、15 個綱、27 個目、37 個科、65 個屬和古細菌域 2 個門、5 個綱、7 個目、7 個科、10 個屬[30]。根據(jù)其能量來源的不同，可以將 IRB 分為以下四類：發(fā)酵型 IRB、H2利用型 IRB、氧化有機酸型 IRB 和氧化芳香族化合物型 IRB。其中發(fā)酵型 IRB 指的是在厭氧條件下發(fā)酵代謝型微生物在進行糖或者氨基酸酵解時，F(xiàn)e(III)還原過程只是微生物傳遞電子的一種次要途徑[31, 32]。H2利用型 IRB 指的是微生物可以將 H2的氧化作用和 Fe(III)還原作用相互偶聯(lián)，H2的添加能夠刺激 Fe(III)的還原[33]。氧化有機酸型 IRB 指的是能夠有效地將有機酸氧化作用與鐵還原作用耦合的微生物[34]。氧化芳香族化合物型 IRB 指的是微生物在氧化芳香族化合物的同時進行 Fe(III)的還原[30]。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]鐵還原細菌Shewanella algae生物膜對316L不銹鋼腐蝕行為的影響[J]. 杜向前,段繼周,翟曉凡,欒鑫,張杰,侯保榮. 中國腐蝕與防護學(xué)報. 2013(05)
[2]異化Fe（Ⅲ）還原微生物研究進展[J]. 黎慧娟,彭靜靜. 生態(tài)學(xué)報. 2012(05)
[3]微區(qū)電化學(xué)測量技術(shù)進展及在腐蝕領(lǐng)域的應(yīng)用[J]. 王力偉,李曉剛,杜翠薇,曾笑笑. 中國腐蝕與防護學(xué)報. 2010(06)
[4]生物油中提取熱解木質(zhì)素的性質(zhì)分析(英文)[J]. 姜小祥,Naoko Ellis,仲兆平. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2010(06)
[5]微型生物與金屬腐蝕的研究[J]. 朱素蘭,侯保榮,張經(jīng)磊,馬士德. 海洋環(huán)境科學(xué). 2000(04)
本文編號：3112804
【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院海洋研究所)山東省
【文章頁數(shù)】：144 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
鋼鐵材料腐蝕速度隨入海深度變化示意圖
第一章 緒論應(yīng)活性，能夠與很多金屬離子發(fā)生反應(yīng)生成難溶的化合物。因此，洋生態(tài)平衡中起著很重要的作用，而且它的存在還會給海洋用工程35碳鋼、304不銹鋼和銅，造成嚴(yán)重腐蝕危害，是海洋資源開發(fā)利用服的主要問題之一[13]。RB自1895年被Beijerinck發(fā)現(xiàn)以來，一直是大量學(xué)者的研究熱點[13, 發(fā)現(xiàn)SRB有13個屬，40個種[15]。通常情況下，SRB是嗜溫的革蘭氏孢的類型，但在某些特殊的環(huán)境中，也存在革蘭氏陽性、產(chǎn)芽孢的菌屬。SRB在其酶系統(tǒng)作用下，能夠利用氫和100種以上有機物，（單梭基酸、二梭基酸）、某些氨基酸、糖、環(huán)狀芳香族化合物以烷烴等進行代謝[16, 17]。
IRB 不僅在地球化學(xué)鐵循環(huán)過程中起到非常重要的作用，而且在金屬材料的腐蝕過程也有非常重要的影響[27]。自 20 世紀(jì) 80 年代，作為 IRB 代表的地桿菌 Geobacter 及希瓦氏菌 Shewanella 相繼被分離[28, 29]。目前研究表明，IRB 分布在細菌域的 9 個門、15 個綱、27 個目、37 個科、65 個屬和古細菌域 2 個門、5 個綱、7 個目、7 個科、10 個屬[30]。根據(jù)其能量來源的不同，可以將 IRB 分為以下四類：發(fā)酵型 IRB、H2利用型 IRB、氧化有機酸型 IRB 和氧化芳香族化合物型 IRB。其中發(fā)酵型 IRB 指的是在厭氧條件下發(fā)酵代謝型微生物在進行糖或者氨基酸酵解時，F(xiàn)e(III)還原過程只是微生物傳遞電子的一種次要途徑[31, 32]。H2利用型 IRB 指的是微生物可以將 H2的氧化作用和 Fe(III)還原作用相互偶聯(lián)，H2的添加能夠刺激 Fe(III)的還原[33]。氧化有機酸型 IRB 指的是能夠有效地將有機酸氧化作用與鐵還原作用耦合的微生物[34]。氧化芳香族化合物型 IRB 指的是微生物在氧化芳香族化合物的同時進行 Fe(III)的還原[30]。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]鐵還原細菌Shewanella algae生物膜對316L不銹鋼腐蝕行為的影響[J]. 杜向前,段繼周,翟曉凡,欒鑫,張杰,侯保榮. 中國腐蝕與防護學(xué)報. 2013(05)
[2]異化Fe（Ⅲ）還原微生物研究進展[J]. 黎慧娟,彭靜靜. 生態(tài)學(xué)報. 2012(05)
[3]微區(qū)電化學(xué)測量技術(shù)進展及在腐蝕領(lǐng)域的應(yīng)用[J]. 王力偉,李曉剛,杜翠薇,曾笑笑. 中國腐蝕與防護學(xué)報. 2010(06)
[4]生物油中提取熱解木質(zhì)素的性質(zhì)分析(英文)[J]. 姜小祥,Naoko Ellis,仲兆平. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2010(06)
[5]微型生物與金屬腐蝕的研究[J]. 朱素蘭,侯保榮,張經(jīng)磊,馬士德. 海洋環(huán)境科學(xué). 2000(04)
本文編號：3112804
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