新喀里多尼亚弧菌对纯铜、纯铝及铝青铜腐蚀的抑制行为研究

摘要

本实验室在前期的研究阶段分离出一种新的具有缓蚀作用的细菌，经鉴定属于Vibrio，并命名为新喀里多尼亚弧菌。它可以在碳钢表面形成一层致密的生物膜，从而使其腐蚀速率降低60倍。为了进一步研究该细菌是否对有色金属有缓蚀作用，我们选取了铜、铝及铝青铜为研究对象，利用开路电位、电化学阻抗谱及极化曲线等电化学方法和激光共聚焦显微镜(CLSM)、扫描电子显微镜(SEM)等表面分析技术研究了该细菌对上述有色金属在人工海水中的腐蚀行为的影响。结果表明:
　　(1)相对于无菌介质，新喀里多尼亚弧菌使铜的开路电位负移500mv左右，在浸泡初期，铜表面的电荷转移电阻(Rct）急剧增大，说明新喀里多尼亚弧菌可以强烈抑制铜的腐蚀，在浸泡后期，铜表面的电荷传递电阻(Rct）有所降低，但依然远大于无菌介质中的Rct值，说明抑制作用降低。SEM结果显示，铜表面只产生少量生物膜，EDS结果表明，这层生物膜最初由细菌、EPS及腐蚀产物组成，后期由EPS及腐蚀产物组成，细菌从中脱附出来。
　　(2)铝在有菌介质中浸泡初期，表面电荷传递电阻(Rct）迅速增大，腐蚀电流密度降低，说明此时细菌具有缓蚀作用，CLSM结果显示，在浸泡初期，铝表面被一层由细菌组成的生物膜覆盖，说明这种抑制作用是由表面吸附的细菌引起的。在浸泡后期，铝表面的电荷传递电阻(Rct）迅速降低，腐蚀电流密度也升高，SEM结果显示，铝表面被生物膜覆盖，去除生物膜后发现铝表面出现裂纹，说明此时细菌的抑制作用消失，生物膜的出现加速了铝的腐蚀。
　　(3)相对于无菌介质，新喀里多尼亚弧菌的加入使铝青铜的开路电位明显负移，并使铝青铜表面的电荷转移电阻(Rct）增大，腐蚀电流密度降低，说明该细菌可以抑制铝青铜的腐蚀，并且这种缓蚀效果在浸泡初期达到最大，随后降低。SEM及EDS结果分析表明，铝青铜表面生物膜并不多，这是因为铝青铜表面的铜离子对细菌有毒害作用，细菌在铝青铜表面上的α和β两相上活动强度也不同，使铝青铜表面生物膜不多且分布不均匀，这些都削弱了细菌的腐蚀抑制作用。
　　除此之外还研究了培养液成分对细菌缓蚀作用的影响，结果发现在培养液中加入葡萄糖、蔗糖、甘露醇等碳源后，细菌的缓蚀作用消失。测量溶液的pH值后发现，加入糖类后，溶液变为酸性溶液，这说明细菌会分解糖类产酸，从而加速金属的腐蚀。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 微生物附着及生物膜产生

1．1．1 微生物附着

1．1．2 生物膜产生过程

1．2 微生物腐蚀

1．2．1 微生物腐蚀研究现状

1．2．2 微生物加速腐蚀机理

1．2．3 微生物抑制腐蚀机理

1．2．4 微生物腐蚀研究方法

1．3 研究背景与意义及内容

1．3．1 研究背景及意义

1．3．2 主要研究内容

第二章 实验材料与方法

2．1 实验仪器、材料及试剂

2．1．1 实验仪器

2．1．2 实验材料

2．1．3 实验试剂

2．2 菌种来源及培养

2．3 实验方法

2．3．1 电化学方法

2．3．2 表面形貌观察

2．3．3 表面荧光观察

2．3．4 红外光谱测试

第三章 新喀里多尼亚弧菌对纯铜在人工海水中腐蚀行为的影响

3．1 引言

3．2 铜的开路电位特征

3．3 铜的电化学阻抗谱特征

3．4 铜电极极化曲线测量

3．5 细菌在铜表面的吸附结果

3．6 扫描电镜观察

3．7 铜表面生物膜红外光谱测试

3．8 新喀里多尼亚弧菌对铜腐蚀抑制机理

3．9 本章小结

第四章 新喀里多尼亚弧菌对纯铝在人工海水中腐蚀行为的影响

4．1 引言

4．2 细菌数量变化

4．3 细菌在铝表面的吸附

4．4 铝的电化学阻抗谱特征

4．5 铝浸泡在有菌介质中的极化曲线

4．6 铝的表面形貌观察

4．7 溶液pH值对铝的微生物腐蚀行为的影晌

4．7．1 铝浸泡在不同pH值的有菌介质中后的极化曲线

4．7．2 不同pH值对细菌吸附及生物膜形成的影响

4．7．3 不同pH值对生物膜成分的影响

4．8 本章小结

第五章 新喀里多尼亚弧菌对铝青铜在人工海水中的腐蚀行为的影响

5．1 引言

5．2 电化学阻抗谱

5．3 极化曲线

5．4 细菌在铝青铜表面的吸附

5．5 铝青铜表面腐蚀形貌观察

5．6 不同的培养条件对铝青铜微生物腐蚀的影响

5．6．1 不同的碳源

5．6．2 不同的氮源

5．6．3 不同的转速对生物膜的影响

5．7 本章小结

第六章 结论

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的学术论文