新喀里多尼亚弧菌及其胞外聚合物对Q235缓蚀行为的研究

发布时间：2017-08-29 02:18

  本文关键词：新喀里多尼亚弧菌及其胞外聚合物对Q235缓蚀行为的研究

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【摘要】：在海洋环境中，金属材料除了受到具有腐蚀性离子的侵蚀外，还受到海洋各种微生物的腐蚀。人们对微生物的腐蚀机制进行了多年的研究，，细菌的胞外产物以及细菌代谢过程会引起金属电极电位的负移，从而加速材料腐蚀，然而自然界中还存在少量微生物会对金属具有缓蚀作用。本文研究了新喀里多尼亚弧菌及其胞外聚合物(EPS)对碳钢Q235的缓蚀作用。 采用电化学技术、表面分析技术对比研究了碳钢Q235在无微生物培养基中和含新喀里多尼亚弧菌培养介质中不同周期的腐蚀行为。利用光谱技术包括傅立叶红外变换光谱和X-射线光电子能谱，研究碳钢表面生物膜的成分，探索生物膜在碳钢表面的形成过程，提出新喀里多尼亚弧菌对碳钢的缓蚀机理。 研究结果表明，新喀里多尼亚弧菌在人工海水中能很好地抑制溶液对碳钢Q235的腐蚀。从电化学阻抗结果知，相对于空白溶液，在有菌溶液碳钢Q235的电荷转移电阻在24小时增大40倍，在10天后增大60倍。这是在已有报道的文献中缓蚀效率最高的一种细菌。傅立叶红外光谱结果也表明了碳钢表面含多糖或蛋白质等物质的胞外聚合物（EPS）的存在。扫描电镜在碳钢浸入有菌溶液6小时观察到了EPS，并且随时间延长，形成了生物膜。激光共聚焦在碳钢浸入有菌溶液第5天，观察到了较为致密的生物膜，10天后膜层增厚。用相机观察到在有菌溶液中碳钢表面无腐蚀产物，30天后轻微打磨碳钢表面，未发现点蚀，而在空白溶液中碳钢表面存在大量的腐蚀产物，并随时间延长而增加。EPS在碳钢表面的吸附及EPS的大量增加形成生物膜，使碳钢的腐蚀受到抑制。 本文还采用电化学阻抗测试、极化曲线测试、扫描电镜观察等方法研究了在298K条件下新喀里多尼亚弧菌胞外聚合物(EPS)及与KBr,KI协同作用对碳钢Q235在0.5M H2SO4溶液中的缓蚀作用。结果表明：该弧菌EPS能够在碳钢表面形成一层较为致密的Fe-EPS保护层，可有效地抑制H2SO4溶液对Q235的腐蚀，随着EPS浓度的增加，缓蚀效率增大，当EPS浓度为1000ppm时，缓蚀效率最高。当在1000ppm EPS中添加KBr,KI时，其缓蚀率提高。并且EPS及添加KBr,KI后在Q235表面的吸附为自主的化学吸附且符合Langmuir吸附模型。 为了进一步研究新喀里多尼亚弧菌胞外聚合物(EPS)在不同的环境中对碳钢Q235是否具有缓蚀作用，本文采用电化学，扫描电镜等方法研究了EPS在298K时对人工海水中碳钢Q235的缓蚀作用。结果表明，当EPS浓度为5g·L-1时，缓蚀率达到最大。说明EPS不仅在酸性条件下对碳钢具有一定的缓蚀作用，同时在海水中对碳钢也具有缓蚀作用。
【关键词】：弧菌 碳钢Q235 生物膜 胞外聚合物 缓蚀
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 微生物对金属腐蚀研究概况及进展11-12
• 1.2 微生物对金属缓蚀研究进展12-13
• 1.3 细菌对金属材料的缓蚀机理13-16
• 1.3.1 通过去除腐蚀物质抑制腐蚀14
• 1.3.2 形成生物保护层抑制腐蚀14-15
• 1.3.3 产生抗菌生物膜抑制腐蚀15
• 1.3.4 分泌缓蚀剂抑制腐蚀15-16
• 1.3.5 分泌生物表面活性剂抑制腐蚀16
• 1.4 细菌胞外聚合物(EPS)研究概况16-17
• 1.5 课题来源，研究内容和研究意义17-19
• 第二章 弧菌对碳钢 Q235 的缓蚀作用19-49
• 2.1 实验19-23
• 2.1.1 实验材料19
• 2.1.2 实验设备19-20
• 2.1.3 实验试剂20
• 2.1.4 实验介质20-21
• 2.1.5 细菌的培养及接种21
• 2.1.6 电化学测试21-22
• 2.1.7 腐蚀形貌观察（SEM）22
• 2.1.8 激光共聚焦图片22
• 2.1.9 傅立叶红外光谱与 X-射线光电子能谱22-23
• 2.2 结果与讨论23-47
• 2.2.1 碳钢 Q235 在无菌和有菌海水中电化学分析23-35
• 2.2.2 碳钢在无菌或有菌海水溶液中 24 小时的开路电位分析35-36
• 2.2.3 X-射线光电子能谱(XPS)与傅立叶变换红外光谱(FT-IR)36-37
• 2.2.4 Q235 浸泡在空白海水溶液或加入细菌海水溶液的扫描图片37-40
• 2.2.5 Q235 浸泡在空白海水溶液或加入细菌海水溶液的激光共聚焦图片40-42
• 2.2.6 碳钢 Q235 在无菌或有菌海水溶液中 30 天的直观形貌42-45
• 2.2.7 缓蚀机理45-47
• 2.3 小结47-49
• 第三章 弧菌胞外聚合物对硫酸中碳钢 Q235 的缓蚀作用49-59
• 3.1 实验材料及方法49-50
• 3.1.1 实验材料49
• 3.1.2 实验方法49-50
• 3.2 结果与讨论50-57
• 3.2.1 电化学阻抗50-52
• 3.2.2 极化曲线52-53
• 3.2.3 表面形貌53-54
• 3.2.4 EPS 成分测定54-55
• 3.2.5 吸附模型55-56
• 3.2.6 缓蚀机理56-57
• 3.3 结论57-59
• 第四章 弧菌胞外聚合物(EPS)与 KBr,KI 的协同作用59-69
• 4.1 实验材料及方法59
• 4.2 EPS 与 KBr 的协同作用59-63
• 4.2.1 电化学阻抗59-61
• 4.2.2 极化曲线61-63
• 4.3 EPS 与 KI 的协同作用63-66
• 4.3.1 电化学阻抗63-64
• 4.3.2 极化曲线64-66
• 4.4 吸附模型66-67
• 4.5 腐蚀形貌67-68
• 4.6 小结68-69
• 第五章 弧菌 EPS 在海水中对碳钢 Q235 的缓蚀69-75
• 5.1 实验69-70
• 5.1.1 实验材料69
• 5.1.2 实验设备与实验试剂69
• 5.1.3 实验方法69-70
• 5.2 结果与讨论70-73
• 5.2.1 极化曲线70-71
• 5.2.2 5.0g·L-1 EPS 海水溶液在碳钢表面的拍摄图片71-72
• 5.2.3 腐蚀形貌观察72-73
• 5.3 小结73-75
• 第六章 总结75-77
• 参考文献77-83
• 致谢83-85
• 攻读硕士期间发表的文章85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 李松梅;张媛媛;刘建华;于美;;氧化亚铁硫杆菌作用下A3钢的腐蚀行为[J];物理化学学报;2008年09期

本文编号：750786