循环冷却水中硫酸盐还原菌对不锈钢的腐蚀研究

摘要

本文从华北某热电厂循环冷却水中分离提纯得到了硫酸盐还原菌(SRB)，研究了硫酸盐还原菌在循环冷却水中和Postgate C培养基中的生长规律特性，结果表明SRB在培养24h后浓度达到最大值，在循环冷却水中为2.7×107个/mL，略小于在培养基中的3.9×107个/mL。DO在SRB整个生长过程中基本保持在0.6mg/L到1.1mg/L之间，比较稳定，说明SRB生长环境为厌氧环境;处于对数期SRB活性强，硫酸盐还原率斜率较大，循环冷却水溶液pH从8.4下降到6.8，培养基pH从7.1下降到5.4，进入稳定期细菌活性降低，硫酸盐还原率斜率减小，pH值趋于稳定，循环冷却水溶液中pH保持在6.6左右，培养基中pH保持在5.3左右。
　　以SS304、SS316L和SS317L三种不锈钢材料为研究对象，通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线能量色散谱(EDS)对不锈钢在接种SRB的循环冷却水环境中表面形成的生物膜进行分析，并研究去掉生物膜后的三种不锈钢表面腐蚀形貌。结果表明随着时间增加，不锈钢表面不断累积SRB代谢产物和腐蚀产物，使生物膜表面Fe、Cr、Ni和Mn等基体主要金属元素的含量下降，而C、S、P等元素含量显著上升。SRB对三种不锈钢的腐蚀趋势大致相同，都是以点蚀开始，随着浸泡时间的增加，各个蚀点连接成线，并最终形成大面积腐蚀。浸泡相同时期，SS304表面腐蚀最为严重，SS316L和SS317L表面腐蚀较轻。
　　应用交流阻抗谱方法和极化曲线方法研究了在循环冷却水环境中SRB对不锈钢管材电化学行为的影响。结果表明，浸泡前期(0～10d)，SS304表面钝化膜受到破坏，极化电阻减小到7.01E+03Ω·cm2，自腐蚀电位降低到-479.075mV，腐蚀速率增加;浸泡中期(10～20d)，生物膜对电极表面起到了一定的保护作用，极化电阻增加至3.89E+04Ω·cm2，自腐蚀电位升高到-139.87mV，腐蚀速率降低;浸泡后期(20～30d)，不锈钢表面生物膜被破坏，极化电阻降低至3.14E+04Ω·cm2，自腐蚀电位降低至-345.732mV，腐蚀加剧。SS317L与SS316L添加了Mo且Cr含量较多，相比SS304耐蚀性强，极化电阻大于SS304，自腐蚀电位均高于SS304，说明在电极表面生成的腐蚀产物较少，SRB生物膜对基体的腐蚀较轻。
　　选取了NaClO与三氯异氰尿酸钠、异噻唑啉酮和1227四种杀菌剂，于循环冷却水中SRB的杀菌效果进行分析。结果表明在循环冷却水中对SRB杀菌效果最佳的杀菌剂为1227，最大杀菌率可达87.70％,能持续一周左右;NaClO最大杀菌率为83.71％,可持续24h;异噻唑啉酮最大杀菌率为79.70％,可持续杀菌96h;效果最差的为三氯异氰尿酸钠，最大杀菌率仅为53.78％,持续时间为24h。利用SEM观察随杀菌时间的增加，SRB细胞形态结构的变化。发现SRB细胞结构先有一小块细胞壁破裂，内部的蛋白质和DNA从细胞壁破裂处流露出来，随着加入杀菌剂时间的增加，SRB细胞壁的破裂程度越来越大，并最终导致细胞完全解体。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 硫酸盐还原菌腐蚀机理

1．3 微生物腐蚀研究技术

1．3．1 电化学研究方法

1．3．2 现代生物学技术

1．3．3 表面分析方法

1．4 杀菌剂的研究进展

1．4．1 氧化性杀菌剂

1．4．2 非氧化性杀菌剂

1．4．3 复配型杀菌剂

1．5 研究目的与意义

2 循环冷却水中硫酸盐还原细菌生长代谢规律研究

2．1 引言

2．2 试验方法

2．2．1 培养基

2．2．2 菌种的分离纯化

2．2．3 菌种的鉴定及形态观察

2．2．4 实验材料

2．2．5 循环冷却水环境中硫酸盐还原细菌生长曲线

2．3 结果与分析

2．3．1 SRB的鉴别与观察

2．3．2 SRB生长规律的研究

2．3．3 循环水和培养基中pH随SRB生长的变化

2．3．4 硫酸盐还原率随SPB生长的变化

2．3．5 DO随SRB生长的变化

2．4 本章小结

3 SRB生物膜表面特征及其组分分析

3．1 引言

3．2 实验材料与方法

3．2．1 培养条件

3．2．2 不锈钢试样的制备

3．2．3 生物膜样品的制各及测试

3．3 结果与分析

3．3．1 三种不锈钢材料生物膜表征分析

3．3．2 三种不锈钢材料生物膜表面能谱分析

3．3．3 不锈钢表面腐蚀形貌分析及表面主要元素分析

3．4 本章小结

4 SRB对不锈钢腐蚀的电化学研究

4．1 引言

4．2 实验材料与方法

4．2．1 电极的制备

4．2．2 交流阻抗谱测试方法

4．2．3 极化曲线测试方法

4．3 结果与分析

4．3．1 交流阻抗谱分析

4．3．2 极化曲线分析

4．3．3 SRB对不锈钢的腐蚀机理分析

4．4 本章小结

5 杀菌剂对SRB的杀菌效果分析

5．1 引言

5．2 实验材料与方法

5．2．1 杀菌剂

5．2．2 培养条件

5．2．3 不锈钢试样的制备

5．2．4 试验方法

5．3 结果与分析

5．3．1 氧化型杀菌剂杀菌过程中SRB形态结构的变化

5．3．2 最低杀菌浓度

5．3．3 不同杀菌剂的最佳药量

5．4 本章小结

6 结论

参考文献

作者简历

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