Ni-Zn-P化学镀层在黏液形成菌中的污垢和腐蚀特性

摘要

微生物污垢作为工业循环冷却水中种类最多的污垢之一，以其致垢机理复杂、难以避免和危害性大成为目前节能降耗的研究重点。表面改性技术为减轻换热设备表面冷却水微生物污垢提供了新的思路和可能性。化学镀以其操作方便、价格低廉等优势逐渐成为表面改性技术中的研究热点之一。本文主要采用化学镀的方法在换热设备常用材料碳钢表面制备Ni-Zn-P合金镀层，以此对碳钢表面进行表面改性，得到表面能更低，抗垢性能和抗腐蚀性能更好的表面。以冷却水中常见的黏液形成菌为致垢细菌研究化学镀层Ni-Zn-P在微生物环境下的污垢特性。
　　利用化学镀对换热面常用的碳钢材料进行表面改性，得到晶胞细致的Ni-Zn-P化学镀层。对Ni-Zn-P合金镀层表面进行性能分析，利用扫描电镜观测并对比碳钢表面施镀前后的差别，进一步对比两种化学镀层Ni-Zn-P和Ni-P的微观表面形貌。通过能谱仪对镀层表面进行元素含量分析。测定镀层表面的接触角和表面能，比较三种试样表面能的大小。
　　将得到的三元化学镀Ni-Zn-P镀层试样与碳钢试样、Ni-P化学镀层试样进行比较。在黏液形成菌菌悬液中进行微生物污垢和腐蚀实验，进而分析三种试样的抗微生物污垢特性和腐蚀特性。利用称重法记录三种试样的污垢沉积变化情况并记录黏液形成菌的生长情况。利用扫描电镜观察试样在污垢静置实验后的表面形貌，分析比较实验前后表面形貌的变化。
　　针对微生物菌悬液在静置实验中不断变化的情况，采用粘附功等表面理论分析了菌悬液浓度变化对其附着能力的影响。以黏液形成菌原液为基础分别配置OD600为0.2，0.5和0.8的黏液形成菌菌悬液做重复性实验。当黏液形成菌菌悬液OD值随时间开始变化时，利用测量仪每隔12h测量不同OD值下菌悬液的表面张力和粘附功。最后，结合不同OD值下菌悬液对不同表面的粘附功分析微生物污垢的形成过程。
　　利用电化学方法研究试样在黏液形成菌菌悬液中的腐蚀情况。通过分析三种试样在黏液形成菌菌悬液中极化曲线的变化情况，得出了三种试样在黏液形成菌菌悬液中的耐蚀性；通过分析镀层总阻抗值随浸泡时间的变化，探讨了三种试样在黏液形成菌菌悬液中的腐蚀和微生物污垢附着过程。实验结果表明，Ni-Zn-P三元镀层其抗微生物污垢特性和耐腐蚀性稍好于Ni-P镀层，碳钢表面由于Ni-Zn-P化学镀层的保护其抗微生物污垢特性和耐腐蚀性得到明显提高。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 目前研究的热点和存在的问题

1.4 研究的主要内容

第2章 Ni-Zn-P镀层制备与性能分析

2.1 镀层选择与制备

2.2 Ni-Zn-P镀层表面分析

2.3 镀层结合稳定性实验

2.4 本章小结

第3章 改性表面在静置微生物介质中的污垢特性

3.1 黏液形成菌的特点与培养方法

3.2 改性表面微生物污垢实验过程

3.3 微生物污垢实验结果与分析

3.4 本章小结

第4章 生物介质浓度对壁面附着能力影响

4.1 实验测量基本原理

4.2 测试过程与数据处理

4.3 实验结果与分析

4.4 本章小结

第5章 Ni-Zn-P合金镀层在黏液形成菌菌悬液中电化学分析

5.1 实验方法

5.2 镀层极化曲线测量结果与分析

5.3 电化学阻抗谱测量结果与分析

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位论文期间发表的论文及其它成果

声明

致谢