循环冷却水中缓蚀阻垢剂对铁细菌腐蚀的影响及机理研究
发布时间：2021-10-22 10:07
随着大型电厂对再生水补水的循环冷却水的浓缩倍数要求的不断提高,无疑增加了微生物的滋生和微生物对金属管网的腐蚀风险。因此,本研究通过实验,开展了常用缓蚀剂羟基乙叉二膦酸（HEDP）/水溶性咪唑啉对碳钢表面铁细菌（IB）生物膜的生长和组成变化、电化学腐蚀行为、铁细菌附着特性以及化合物转化的影响研究,提出了缓蚀剂HEDP/水溶性咪唑啉对铁细菌腐蚀的影响机制。与IB工况相比,HEDP+IB工况在腐蚀7d时,生物膜厚度减少了约56%,在腐蚀层中IB菌及其EPS的分布更加致密,且在生物膜深度分布上更早的形成IB菌——EPS——IB菌的结构;腐蚀15d内生物膜中IB菌的含量为6.00×1063.60×108 cfu/ml,比IB工况最高高1.5个数量级,生物膜中EPS含量也增加了0.22.6 mg/cm2,表明HEDP促进IB菌生长以及EPS的分泌。水溶性咪唑啉+IB工况在碳钢腐蚀的7d,生物膜厚度减少了约20%,腐蚀15d内生物膜IB菌量在1.00×1058...
【文章来源】：北京建筑大学北京市
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
生物膜生长阶段过程[35]
第1章绪论12IB对碳钢的点蚀机理是由IB加速了阳极溶解过程，生成了较多铁氧化物富集在表面，不平整的表面，降低局部pH值，使得金属发生局部腐蚀，产生腐蚀坑，随着阳极的进一步溶解，局部腐蚀进一步加重，从而加速了点蚀的形成。具体的反应路线图如图1-2[38,39]。图1-2Fe(III)氧化物形成的点蚀机理和铁细菌缝隙腐蚀机理示意图[39,40]Fig.1-2SchematicdiagramofthepittingmechanismformedbyFe(III)oxideandthecrevicecorrosionmechanismofironoxidizingbacteria[39,40]1.2.3缓蚀剂对微生物腐蚀的影响研究进展目前国内外对缓蚀剂、阻垢剂对微生物腐蚀机理、行为的影响研究开始不断出现。根据国内外研究现状，缓蚀阻垢剂对微生物腐蚀的影响主要通过对微生物生理代谢活动或对微生物细胞功能产生影响进而影响微生物的生长；和通过改变金属基体表面性质而对微生物在金属表面附着产生影响。（1）对微生物活性影响研究进展“细胞外电子转移”（MET）理论为金属-微生物相互作用的研究提供了更好的理解。保外电子转移示意图如图1-3。
第1章绪论13图1-3跨细胞壁电子转移（包括直接电子转移（DET）和介导的电子转移（MET））导致SRB引起的MIC机理示意图[40]Fig.1-3SchematicillustrationforthemechanismofMICbySRBduetocross-cellwallelectrontransferinvolvingdirectelectrontransfer(DET)andmediatedelectrontransfer(MET)[40]由图1-3，有机碳分子（例如乳酸盐和乙酸盐）可以扩散到SRB细胞内的细胞质中以被氧化。SRB菌在氧化过程中提供电子来还原O42。铁（或钢）基质中的Fe0不溶，因此Fe0不能进入细胞质。在由SRB引起的MIC中，Fe0氧化发生在细胞外，而SO42还原在细胞内通过酶催化发生。这意味着Fe0氧化释放的细胞外电子必须通过细胞壁转运到SRB细胞质中[40]。这种EET是通过电生物膜实现的[41-42]。基于MIC的EET机制，Xu等研究表明[43]，饥饿的SRB生物膜对碳钢具有更强的腐蚀性，因为当培养基中缺乏有机碳时，它们利用Fe0氧化释放的细胞外电子作为电子供体。部分缓蚀剂可与IB菌竞争对Fe(II)的吸附。HongweiLiu等[44]研究表明，具有单独电子对的咪唑啉衍生物和十二烷基胺具有强烈的与Fe(II)结合的络合能力[45]，降低了Fe2+对IB代谢的可用性，从而抑制了浮游IB菌的生长。作为有机酸的十二烷酸不能与Fe2+结合，因此它不能抑制浮游IB菌的生长。如祁誉等[46]研究阻垢缓蚀剂对循环冷却水中缓蚀阻垢剂PBTCA和PESA对不锈钢表面SRB活性以及腐蚀产物组分的影响表明，PBTCA和PESA均促进了SRB菌生物膜的生长，且促进了碳钢表面EPS的分泌，使得EPS分泌量分别增加了1.4%和5.8%；但依旧表现出较好的缓蚀作用。且实验结果表明，缓蚀剂PBTCA和PESA可使SRB菌产生更多的多糖，从而有助于生物膜的粘附。PBTCA的化学结构由"C-C"骨架构成，而PESA的化学结构由“O-C”骨架构
【参考文献】：
期刊论文
[1]石油天然气管道成膜型缓蚀剂研究进展[J]. 李继勇. 油田化学. 2019(03)
[2]聚环氧琥珀酸衍生物阻钙垢性能及生物降解性研究[J]. 尹一铭,张一江,崔继方,柳鑫华,宋思佳,田竹青,王瀚琦,吴卫华. 工业水处理. 2019(08)
[3]EPS的主要成分-蛋白质、多糖抑制碳钢腐蚀机理研究[J]. 许萍,张硕,司帅,张雅君,汪长征. 中国腐蚀与防护学报. 2019(02)
[4]衣康酸改性聚环氧琥珀酸的合成及其阻垢缓蚀性能的研究[J]. 柳鑫华,王孟依,贾静娴,韩婕,吴卫华. 表面技术. 2019(03)
[5]溶解性有机物对再生水铸铁管道腐蚀的影响[J]. 冯萃敏,安鑫悦,尹晓星,张嵩浩,张欣蕊. 腐蚀与防护. 2018(08)
[6]一种新型油田杀菌剂的合成及杀菌性能研究[J]. 王惠,齐玉,姚光源. 石油炼制与化工. 2018(07)
[7]聚合物类阻垢剂的最新研究进展[J]. 王文波,陈国力,王雅珍. 应用化工. 2018(05)
[8]生物被膜的形成及其电化学阻抗检测[J]. 刘露露,徐溢,王人杰,崔飞云,刘海涛,陈李. 生物工程学报. 2018(03)
[9]再生水生物膜作用下Q235B钢的电化学腐蚀特性研究[J]. 张海亚,田一梅,陈灏琳,张茹芳. 腐蚀科学与防护技术. 2018(01)
[10]浅谈金属腐蚀危害与防护[J]. 张玉玺. 科技展望. 2017(07)
硕士论文
[1]大肠埃希氏菌和荧光假单胞菌对碳钢的协同腐蚀机制研究[D]. 任恒阳.北京建筑大学 2019
[2]微生物EPS对碳钢和黄铜腐蚀影响与机理研究[D]. 习伟进.北京建筑大学 2018
[3]一种新型无磷缓蚀阻垢剂的研制及其机理研究[D]. 肖静.武汉理工大学 2018
[4]再生水中水质因子对不锈钢管材的腐蚀影响及控制研究[D]. 祁誉.北京交通大学 2017
[5]基于热电厂循环冷却用水的中水缓蚀阻垢优化研究[D]. 李庆宇.西南交通大学 2017
[6]再生水中磷酸盐对碳钢腐蚀的影响试验研究[D]. 姚凌峰.北京建筑大学 2016
[7]再生水模拟管网中微生物群落结构特征及其腐蚀相关性研究[D]. 彭力.北京建筑大学 2016
[8]易降解含咪唑啉的不对称双季铵盐的合成及性能研究[D]. 公绪良.中国海洋大学 2012
本文编号：3450881
【文章来源】：北京建筑大学北京市
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
生物膜生长阶段过程[35]
第1章绪论12IB对碳钢的点蚀机理是由IB加速了阳极溶解过程，生成了较多铁氧化物富集在表面，不平整的表面，降低局部pH值，使得金属发生局部腐蚀，产生腐蚀坑，随着阳极的进一步溶解，局部腐蚀进一步加重，从而加速了点蚀的形成。具体的反应路线图如图1-2[38,39]。图1-2Fe(III)氧化物形成的点蚀机理和铁细菌缝隙腐蚀机理示意图[39,40]Fig.1-2SchematicdiagramofthepittingmechanismformedbyFe(III)oxideandthecrevicecorrosionmechanismofironoxidizingbacteria[39,40]1.2.3缓蚀剂对微生物腐蚀的影响研究进展目前国内外对缓蚀剂、阻垢剂对微生物腐蚀机理、行为的影响研究开始不断出现。根据国内外研究现状，缓蚀阻垢剂对微生物腐蚀的影响主要通过对微生物生理代谢活动或对微生物细胞功能产生影响进而影响微生物的生长；和通过改变金属基体表面性质而对微生物在金属表面附着产生影响。（1）对微生物活性影响研究进展“细胞外电子转移”（MET）理论为金属-微生物相互作用的研究提供了更好的理解。保外电子转移示意图如图1-3。
第1章绪论13图1-3跨细胞壁电子转移（包括直接电子转移（DET）和介导的电子转移（MET））导致SRB引起的MIC机理示意图[40]Fig.1-3SchematicillustrationforthemechanismofMICbySRBduetocross-cellwallelectrontransferinvolvingdirectelectrontransfer(DET)andmediatedelectrontransfer(MET)[40]由图1-3，有机碳分子（例如乳酸盐和乙酸盐）可以扩散到SRB细胞内的细胞质中以被氧化。SRB菌在氧化过程中提供电子来还原O42。铁（或钢）基质中的Fe0不溶，因此Fe0不能进入细胞质。在由SRB引起的MIC中，Fe0氧化发生在细胞外，而SO42还原在细胞内通过酶催化发生。这意味着Fe0氧化释放的细胞外电子必须通过细胞壁转运到SRB细胞质中[40]。这种EET是通过电生物膜实现的[41-42]。基于MIC的EET机制，Xu等研究表明[43]，饥饿的SRB生物膜对碳钢具有更强的腐蚀性，因为当培养基中缺乏有机碳时，它们利用Fe0氧化释放的细胞外电子作为电子供体。部分缓蚀剂可与IB菌竞争对Fe(II)的吸附。HongweiLiu等[44]研究表明，具有单独电子对的咪唑啉衍生物和十二烷基胺具有强烈的与Fe(II)结合的络合能力[45]，降低了Fe2+对IB代谢的可用性，从而抑制了浮游IB菌的生长。作为有机酸的十二烷酸不能与Fe2+结合，因此它不能抑制浮游IB菌的生长。如祁誉等[46]研究阻垢缓蚀剂对循环冷却水中缓蚀阻垢剂PBTCA和PESA对不锈钢表面SRB活性以及腐蚀产物组分的影响表明，PBTCA和PESA均促进了SRB菌生物膜的生长，且促进了碳钢表面EPS的分泌，使得EPS分泌量分别增加了1.4%和5.8%；但依旧表现出较好的缓蚀作用。且实验结果表明，缓蚀剂PBTCA和PESA可使SRB菌产生更多的多糖，从而有助于生物膜的粘附。PBTCA的化学结构由"C-C"骨架构成，而PESA的化学结构由“O-C”骨架构
【参考文献】：
期刊论文
[1]石油天然气管道成膜型缓蚀剂研究进展[J]. 李继勇. 油田化学. 2019(03)
[2]聚环氧琥珀酸衍生物阻钙垢性能及生物降解性研究[J]. 尹一铭,张一江,崔继方,柳鑫华,宋思佳,田竹青,王瀚琦,吴卫华. 工业水处理. 2019(08)
[3]EPS的主要成分-蛋白质、多糖抑制碳钢腐蚀机理研究[J]. 许萍,张硕,司帅,张雅君,汪长征. 中国腐蚀与防护学报. 2019(02)
[4]衣康酸改性聚环氧琥珀酸的合成及其阻垢缓蚀性能的研究[J]. 柳鑫华,王孟依,贾静娴,韩婕,吴卫华. 表面技术. 2019(03)
[5]溶解性有机物对再生水铸铁管道腐蚀的影响[J]. 冯萃敏,安鑫悦,尹晓星,张嵩浩,张欣蕊. 腐蚀与防护. 2018(08)
[6]一种新型油田杀菌剂的合成及杀菌性能研究[J]. 王惠,齐玉,姚光源. 石油炼制与化工. 2018(07)
[7]聚合物类阻垢剂的最新研究进展[J]. 王文波,陈国力,王雅珍. 应用化工. 2018(05)
[8]生物被膜的形成及其电化学阻抗检测[J]. 刘露露,徐溢,王人杰,崔飞云,刘海涛,陈李. 生物工程学报. 2018(03)
[9]再生水生物膜作用下Q235B钢的电化学腐蚀特性研究[J]. 张海亚,田一梅,陈灏琳,张茹芳. 腐蚀科学与防护技术. 2018(01)
[10]浅谈金属腐蚀危害与防护[J]. 张玉玺. 科技展望. 2017(07)
硕士论文
[1]大肠埃希氏菌和荧光假单胞菌对碳钢的协同腐蚀机制研究[D]. 任恒阳.北京建筑大学 2019
[2]微生物EPS对碳钢和黄铜腐蚀影响与机理研究[D]. 习伟进.北京建筑大学 2018
[3]一种新型无磷缓蚀阻垢剂的研制及其机理研究[D]. 肖静.武汉理工大学 2018
[4]再生水中水质因子对不锈钢管材的腐蚀影响及控制研究[D]. 祁誉.北京交通大学 2017
[5]基于热电厂循环冷却用水的中水缓蚀阻垢优化研究[D]. 李庆宇.西南交通大学 2017
[6]再生水中磷酸盐对碳钢腐蚀的影响试验研究[D]. 姚凌峰.北京建筑大学 2016
[7]再生水模拟管网中微生物群落结构特征及其腐蚀相关性研究[D]. 彭力.北京建筑大学 2016
[8]易降解含咪唑啉的不对称双季铵盐的合成及性能研究[D]. 公绪良.中国海洋大学 2012
本文编号：3450881
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