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模拟冷却水中硫酸盐还原菌对不锈钢的腐蚀及控制研究

作　者: 许贺丽
导　师: 葛红花
学　校: 上海电力学院
专　业: 应用化学
关键词: 硫酸盐还原菌 304不锈钢冷却水腐蚀生物膜
分类号: TG172.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

电厂循环冷却水系统很容易滋长微生物，包括腐蚀性微生物。它不仅会产生腐蚀性物质，还能与胞外聚合物EPS吸附在金属表面形成生物膜，降低换热效率，甚至使管道穿孔，引发事故。其中硫酸盐还原菌（SRB）最常见、腐蚀性也较强，能产生S2-及EPS破坏不锈钢表面钝化膜，而不锈钢是目前电厂凝汽器冷却管采用的主要材料。因此冷却水中微生物腐蚀（特别是SRB）及生物膜的控制研究很重要。本文主要采用电化学测试技术及表面分析技术，研究了模拟冷却水体系中不同的化学及物理杀菌方法对304不锈钢表面的SRB腐蚀的抑制作用以及微生物膜的控制方法。主要研究内容及结论如下：考察了在模拟冷却水中戊二醛、十二烷基二甲基苄基氯化铵（1227）及异噻唑啉酮三种化学药剂对SRB腐蚀的抑制作用，结果表明，这三种药剂均能有效的杀灭SRB，且随着戊二醛、1227或异噻唑啉酮浓度的增加，不锈钢电极的阻抗值逐渐增大，而钝态电流密度Ip及钝化膜载流子浓度ND和NA减小，说明这三种杀菌剂均能有效降低SRB对不锈钢的腐蚀。分别考察了在模拟冷却水中电磁、永磁及超声波三种物理处理方法对SRB腐蚀的抑制作用，结果表明，随着电磁、永磁或超声波处理时间的延长，不锈钢电极阻抗明显增大，钝态电流密度Ip减小。如未经处理时，阻抗模值|Z|0.01为59.60kΩ·cm2，Ip为10.66μA/cm2；电磁处理5min后|Z|0.01为136.76kΩ·cm2，Ip为1.92μA/cm2。说明这三种物理方法均能有效降低SRB对不锈钢的腐蚀。研究了上述三种杀菌剂对不锈钢表面微生物膜粘附特性的影响，从理论粘附功计算结果可知，不锈钢挂片形成生物膜后，未经处理的理论粘附功为29.20mJ/m2；经戊二醛处理后，理论粘附功随浓度的增加而增大；而经1227或异噻唑啉酮处理后，粘附功随其浓度的增加而逐渐减小，100mg/L1227能使其粘附功减小为1.89mJ/m2。100mg/L异噻唑啉酮处理后，粘附功减小为3.06mJ/m2。从SEM/EDS分析结果可以看出，不锈钢挂片在有菌体系中浸泡8天后表面形成了不均匀的生物膜，而1227和异噻唑啉酮均能较好的剥离不锈钢表面的生物膜。分别研究了上述三种物理方法对不锈钢表面微生物膜粘附特性的影响，经电磁或超声波处理时，理论粘附功随处理时间延长而逐渐减小，其中电磁处理60min时粘附功减为1.52mJ/m2，而超声波处理30min时减为8.04mJ/m2。而在0~30mT及30~90mT范围内粘附功随永磁强度的增加呈先减小后增加的趋势，在同一强度下，粘附功随处理时间延长而减小。SEM/EDS分析结果显示，电磁处理能较好的剥离不锈钢表面的生物膜；而永磁处理只能在一定程度上减少不锈钢表面粘附的生物膜。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-9
目录  9-11
1 绪论  11-22
  1.1 引言  11
  1.2 微生物腐蚀的发生原因及影响因素  11-13
    1.2.1 发生原因  11-12
    1.2.2 影响因素  12-13
  1.3 微生物腐蚀的控制方法  13-16
    1.3.1 化学法  13
    1.3.2 物理法  13-16
    1.3.3 生物法  16
  1.4 微生物膜在腐蚀中的作用及控制  16-21
    1.4.1 微生物膜对腐蚀的影响  16-17
    1.4.2 微生物膜的控制方法  17-19
    1.4.3 微生物膜的研究方法  19-21
  1.5 选题意义、目的和主要内容  21-22
2 几种化学和物理处理方法对微生物腐蚀的影响  22-52
  2.1 引言  22
  2.2 实验材料和方法  22-24
    2.2.1 菌种来源及分离提纯  22-23
    2.2.2 杀菌实验  23
    2.2.3 腐蚀电化学测试  23-24
  2.3 结果与讨论  24-50
    2.3.1 戊二醛对 SRB 的杀菌率及电化学测试  24-28
    2.3.2 十二烷基二甲基苄基氯化铵（1227）对 SRB 的杀菌率及电化学测试  28-32
    2.3.3 异噻唑啉酮对 SRB 的杀菌率及电化学测试  32-36
    2.3.4 电磁处理对 SRB 的杀菌率及电化学测试  36-39
    2.3.5 永磁处理对 SRB 的杀菌率及电化学测试  39-47
    2.3.6 超声波处理对 SRB 的杀菌率及电化学测试  47-50
  2.4 本章小结  50-52
3 化学处理方法对不锈钢表面微生物膜粘附特性的影响  52-68
  3.1 引言  52
  3.2 实验材料和方法  52-55
    3.2.1 挂片制备  52
    3.2.2 接触角测试  52-53
    3.2.3 粘附功计算及分析  53-55
    3.2.4 腐蚀挂片的表面分析  55
  3.3 结果与讨论  55-59
    3.3.1 戊二醛对 SRB 在不锈钢表面粘附性能的影响  55-56
    3.3.2 十二烷基二甲基苄基氯化铵对 SRB 在不锈钢表面粘附性能的影响  56-58
    3.3.3 异噻唑啉酮对 SRB 在不锈钢表面粘附性能的影响  58-59
  3.4 扫描电镜及能谱分析  59-67
  3.5 本章小结  67-68
4 物理处理方法对不锈钢表面微生物膜粘附特性的影响  68-81
  4.1 引言  68
  4.2 实验材料和方法  68
    4.2.1 挂片制备  68
    4.2.2 接触角测试  68
    4.2.3 粘附功计算及分析  68
    4.2.4 腐蚀挂片的表面分析  68
  4.3 结果与讨论  68-76
    4.3.1 电磁处理对 SRB 在不锈钢表面粘附性能的影响  68-70
    4.3.2 永磁处理对 SRB 在不锈钢表面粘附性能的影响  70-74
    4.3.3 超声波处理对 SRB 在不锈钢表面粘附性能的影响  74-76
  4.4 扫描电镜与能谱分析  76-80
  4.5 本章小结  80-81
5 结论和展望  81-83
  5.1 结论  81-82
  5.2 展望  82-83
参考文献  83-89
致谢  89-91
作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文  91
申请专利  91-93
作者在攻读硕士学位期间参与的项目  93

模拟冷却水中硫酸盐还原菌对不锈钢的腐蚀及控制研究

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