发电厂循环水浓缩倍率对不锈钢表面SRB生物膜腐蚀的影响研究

摘要

本课题以SS316L和SS304为研究材料，以取自北京某热电厂循环冷却水系统补充水的再生水的分离细菌为实验所用细菌，以北京某热电厂循环冷却水系统补充水的再生水为试验用水。通过实验研究典型再生水中SRB的生长特性、水质因子对SRB生长的影响、SS316L表面生物膜的XPS谱图分析、生物膜下不锈钢材料的电化学腐蚀行为、不锈钢表面生物膜下腐蚀形貌及组分变化分析等，得到如下结论。
　　实验表明实际再生水中电厂分离细菌可以迅速大量繁殖，在离子强度增大的浓缩3倍再生水中电厂菌繁殖量比再生水中更大。水质因子影响试验表明当再生水中SO42-/Cl-比例为1.5时，电厂菌对SO42-还原率高;电厂菌对SO42-的还原率随再生水中NH+-N浓度而增大。
　　XPS分析结果表明Fe元素形态变化在再生水中依次为1-3d的Fe2O3和Fe3O4（钝化膜主要成分），7d时出现FeOOH，14d时才与硫离子形成FeS2;离子强度增大的浓缩3倍再生水环境中浸泡1d-3d的含铁化合物为Fe2+，浸泡7d-20d时含S和Fe的化合物含量进一步增加，化合物形态为FeS和FeS2。离子强度的增大影响电厂菌生物膜在SS316L表面的腐蚀化学行为的发展进程，起到促进阴极去极化反应的作用。离子强度增大的3倍浓缩再生水中不锈钢试片表面出现Si化合物等沉积物的时间比再生水中早，分别为浸泡3d和7d。含C和O化合物的结合能对应的官能团为C—C，C—H及C=O，电厂菌生长代谢产生的胞外聚合物的有机化合物可能为含烷基和羰基的烃类化合物、酯类化合物或烷烃的衍生化合物等;两者的原子摩尔百分比在浓缩3倍再生水中于浸泡7d时达到峰值，而再生水中为14d。离子强度的变化影响了沉积物和胞外聚合物形成的速度，高倍率再生水中混合物更早覆盖SS316L表面。
　　SEM/EDS试验表明在接种电厂菌的再生水中浸泡的SS316L试片表面发生了点蚀，随时间的推移点蚀越来越严重;再生水经浓缩3倍后浸泡20d后致密的生物膜加剧对不锈钢的腐蚀，形成更多的点蚀坑。离子强度的增大促进了点蚀。
　　腐蚀电化学行为研究结果显示随浓缩倍率提高离子强度增大，相同浸泡时间Rp依次减小，Vcor依次增大。离子强度增大后，电厂菌的生物膜形成更为致密的膜层，SS316L表面的腐蚀速率增大。相同的浸泡时间SS304电极的i0是SS316L电极的i0的近10倍，Vcor也大于SS316L电极，表明SS316L比SS304更耐蚀。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 研究背景

1．3 研究内容

1．4 研究目的与意义

2 试验材料与方法

2．1 试验菌种的培养

2．1．2 细菌来源与培养条件

2．1．3 细菌提纯与检测

2．2 试验用水的准备与离子强度

2．3 不锈钢试片的制备

2．4 灭菌方法

2．5 试验方法

2．5．1 细菌的生长曲线试验

2．5．2 主要水质因子对SRB生长的影响试验

2．5．3 SEM／EDS测试试验

2．5．4 SS316L表面生物膜XPS测试试验

2．5．5 电化学腐蚀行为测试试验

3 典型再生水中SRB生长特性基础研究

3．1 引言

3．2 细菌的鉴别观察与生长曲线对比分析

3．3 Cl-／SO42-对SRB生长的影响

3．3 氨氮对SRB生长的影响

3．4 本章小结

4 不锈钢表面生物膜下腐蚀形貌及组分变化分析

4．1 引言

4．2 生物膜下不锈钢表面腐蚀形貌及元素分布的变化分析

4．3 离子强度对生物膜下不锈钢表面腐蚀形貌及元素分布的影响

4．4 本章小结

5 SS316L表面生物膜XPS谱图的分析研究

5．1 引言

5．2 再生水中SS316L表面生物膜化合物成分及变化分析

5．3 离子强度对SS316L表面生物膜化合物成分及变化的影响分析

5．4 本章小结

6 生物膜下材料的电化学腐蚀研究

6．1 引言

6．2 交流阻抗谱分析生物膜下SS316L的电化学腐蚀行为

6．3 等效电路拟合分析生物膜下SS316L的电化学腐蚀行为

6．4 极化曲线技术分析生物膜下SS316L的电化学腐蚀行为

6．5 生物膜下SS316L和SS304电化学腐蚀行为的对比研究

6．6 本章小结

7 结论

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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