2倍浓缩海水中H70铜合金表面SRB成膜及腐蚀行为研究

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硫酸盐还原菌(SRB)诱导海洋设施发生微生物腐蚀已经引起了广泛关注。海水循环冷却技术作为一种以浓缩海水为介质对设备、物料进行冷却的海水利用新技术,同样受到SRB诱导腐蚀的危害。在我国目前的海水循环冷却应用工程中,系统用水一般为浓缩倍数2.0左右的海水,含盐量高于原海水,且系统操作温度、pH极易适宜于菌藻的繁殖和生长。因此,本文研究了2倍浓缩海水中SRB在H70铜合金表面的成膜状况及其对H70铜合金腐蚀行为的影响。本文通过驯化培养、显微观察等技术,探讨了2倍浓缩海水中的SRB优势菌种及其生长规律;运用扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)并结合生化测试,分析了SRB在H70铜合金表面的成膜规律;综合利用失重法、开路电位(OCP)、交流阻抗(EIS)、极化曲线、金相显微镜等检测手段,对比研究了H70铜合金在无菌和接种SRB的2倍浓缩海水中的腐蚀行为,讨论了SRB在2倍浓缩海水中对H70铜合金腐蚀行为的影响。研究结果表明:⑴模拟海水循环冷却工艺,从天然海水中经逐级驯化、分离得到的优势SRB属脱硫肠状菌属,耐盐性强;生长曲线呈现出延滞期(0-2d)、指数生长期(3-5d)、稳定期(6-11d),最大菌量达到约107个/mL,而衰亡期不十分明显。溶液pH、溶解氧(DO)、硫酸盐等环境因子的变化趋势与SRB的生长曲线呈负相关,即在指数生长期,pH、DO、硫酸盐呈递减趋势,在稳定期维持稳定。其中,生长后期硫酸盐的含量维持稳定,说明SRB除利用硫酸盐进行代谢生长外,由于环境体系的变化,以营发酵呼吸为主。⑵在2倍浓缩海水中,H70铜合金表面SRB生物膜的形成经历了吸附、成膜和脱落、开裂等过程。成膜阶段包括2个过程:首先由吸附的单个SRB及其代谢产物形成致密生物膜层(0-8d),进而发展为SRB、SRB代谢产物以及腐蚀产物硫铜化合物共同组成的复杂混合膜层(9-14d)。膜层EPS分析也显示,在膜层形成过程中EPS中的蛋白质及多糖含量均有先增后降的趋势,且蛋白质的变化快于多糖,使EPS的疏水性经历了先强后弱的变化,表明膜层由致密逐渐疏松。且受铜合金的毒性影响,SRB生物膜在H70铜合金表面的生长滞后于溶液中SRB的生长速率。⑶与无菌体系相比,2倍浓缩海水中SRB的生长代谢过程使H70铜合金的开路电位出现了明显负移,加快了阳极溶解,加速了H70铜合金的腐蚀进程;且由于膜层中SRB菌落的不均匀分布,H70铜合金在接种SRB的2倍浓缩海水中的腐蚀特点由横向裂纹转为点蚀为主,局部腐蚀严重。
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