微生物所致典型海洋工程金属材料局部腐蚀机理研究
发布时间：2021-04-01 05:59
本论文以海洋环境中主要腐蚀微生物——硫酸盐还原菌（SRB）和铁还原菌（IRB）为研究对象,采用丝束电极（WBE）技术、电化学方法和表面分析技术探索微生物在海洋工程典型金属材料（Q235碳钢、304不锈钢和铜）表面吸附成膜的特点,以及对其腐蚀电化学行为,腐蚀形貌和腐蚀产物组成的影响等。基于以上研究提出了相应的腐蚀机理模型。为海洋微生物腐蚀（MIC）防治提供了重要的理论依据,主要的研究发现如下:（1）研究了SRB对铜海水腐蚀行为的影响。结果表明,SRB通过一些自我保护措施抵抗铜离子的毒性,在铜的表面吸附成膜。铜的腐蚀速率与SRB代谢活性有关,在对数期和稳定期铜的腐蚀加速,在衰亡期腐蚀速率降低。在对数期和稳定期,SRB存在导致铜表面阳极区面积减少,局部腐蚀发生。局部表面分析结果发现,在对数期SRB能够产生一种纳米线直接吸附在铜表面,这种纳米线可能具有导电功能并从铜表面直接获取电子,促进阴极过程的进行,加速局部腐蚀的发展。此外,分离提纯了SRB代谢产生的胞外多聚物（EPS）。结果表明短期浸泡EPS能够抑制铜的腐蚀,长期浸泡EPS能够破坏铜表面的保护性膜,导致铜发生孔蚀。（2）通过采用WBE技术...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院海洋研究所)山东省
【文章页数】：144 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
钢铁材料腐蚀速度随入海深度变化示意图
第一章 绪论应活性，能够与很多金属离子发生反应生成难溶的化合物。因此，洋生态平衡中起着很重要的作用，而且它的存在还会给海洋用工程35碳钢、304不锈钢和铜，造成严重腐蚀危害，是海洋资源开发利用服的主要问题之一[13]。RB自1895年被Beijerinck发现以来，一直是大量学者的研究热点[13, 发现SRB有13个属，40个种[15]。通常情况下，SRB是嗜温的革兰氏孢的类型，但在某些特殊的环境中，也存在革兰氏阳性、产芽孢的菌属。SRB在其酶系统作用下，能够利用氢和100种以上有机物，（单梭基酸、二梭基酸）、某些氨基酸、糖、环状芳香族化合物以烷烃等进行代谢[16, 17]。
IRB 不仅在地球化学铁循环过程中起到非常重要的作用，而且在金属材料的腐蚀过程也有非常重要的影响[27]。自 20 世纪 80 年代，作为 IRB 代表的地杆菌 Geobacter 及希瓦氏菌 Shewanella 相继被分离[28, 29]。目前研究表明，IRB 分布在细菌域的 9 个门、15 个纲、27 个目、37 个科、65 个属和古细菌域 2 个门、5 个纲、7 个目、7 个科、10 个属[30]。根据其能量来源的不同，可以将 IRB 分为以下四类：发酵型 IRB、H2利用型 IRB、氧化有机酸型 IRB 和氧化芳香族化合物型 IRB。其中发酵型 IRB 指的是在厌氧条件下发酵代谢型微生物在进行糖或者氨基酸酵解时，Fe(III)还原过程只是微生物传递电子的一种次要途径[31, 32]。H2利用型 IRB 指的是微生物可以将 H2的氧化作用和 Fe(III)还原作用相互偶联，H2的添加能够刺激 Fe(III)的还原[33]。氧化有机酸型 IRB 指的是能够有效地将有机酸氧化作用与铁还原作用耦合的微生物[34]。氧化芳香族化合物型 IRB 指的是微生物在氧化芳香族化合物的同时进行 Fe(III)的还原[30]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]铁还原细菌Shewanella algae生物膜对316L不锈钢腐蚀行为的影响[J]. 杜向前,段继周,翟晓凡,栾鑫,张杰,侯保荣. 中国腐蚀与防护学报. 2013(05)
[2]异化Fe（Ⅲ）还原微生物研究进展[J]. 黎慧娟,彭静静. 生态学报. 2012(05)
[3]微区电化学测量技术进展及在腐蚀领域的应用[J]. 王力伟,李晓刚,杜翠薇,曾笑笑. 中国腐蚀与防护学报. 2010(06)
[4]生物油中提取热解木质素的性质分析(英文)[J]. 姜小祥,Naoko Ellis,仲兆平. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2010(06)
[5]微型生物与金属腐蚀的研究[J]. 朱素兰,侯保荣,张经磊,马士德. 海洋环境科学. 2000(04)
本文编号：3112804
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院海洋研究所)山东省
【文章页数】：144 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
钢铁材料腐蚀速度随入海深度变化示意图
第一章 绪论应活性，能够与很多金属离子发生反应生成难溶的化合物。因此，洋生态平衡中起着很重要的作用，而且它的存在还会给海洋用工程35碳钢、304不锈钢和铜，造成严重腐蚀危害，是海洋资源开发利用服的主要问题之一[13]。RB自1895年被Beijerinck发现以来，一直是大量学者的研究热点[13, 发现SRB有13个属，40个种[15]。通常情况下，SRB是嗜温的革兰氏孢的类型，但在某些特殊的环境中，也存在革兰氏阳性、产芽孢的菌属。SRB在其酶系统作用下，能够利用氢和100种以上有机物，（单梭基酸、二梭基酸）、某些氨基酸、糖、环状芳香族化合物以烷烃等进行代谢[16, 17]。
IRB 不仅在地球化学铁循环过程中起到非常重要的作用，而且在金属材料的腐蚀过程也有非常重要的影响[27]。自 20 世纪 80 年代，作为 IRB 代表的地杆菌 Geobacter 及希瓦氏菌 Shewanella 相继被分离[28, 29]。目前研究表明，IRB 分布在细菌域的 9 个门、15 个纲、27 个目、37 个科、65 个属和古细菌域 2 个门、5 个纲、7 个目、7 个科、10 个属[30]。根据其能量来源的不同，可以将 IRB 分为以下四类：发酵型 IRB、H2利用型 IRB、氧化有机酸型 IRB 和氧化芳香族化合物型 IRB。其中发酵型 IRB 指的是在厌氧条件下发酵代谢型微生物在进行糖或者氨基酸酵解时，Fe(III)还原过程只是微生物传递电子的一种次要途径[31, 32]。H2利用型 IRB 指的是微生物可以将 H2的氧化作用和 Fe(III)还原作用相互偶联，H2的添加能够刺激 Fe(III)的还原[33]。氧化有机酸型 IRB 指的是能够有效地将有机酸氧化作用与铁还原作用耦合的微生物[34]。氧化芳香族化合物型 IRB 指的是微生物在氧化芳香族化合物的同时进行 Fe(III)的还原[30]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]铁还原细菌Shewanella algae生物膜对316L不锈钢腐蚀行为的影响[J]. 杜向前,段继周,翟晓凡,栾鑫,张杰,侯保荣. 中国腐蚀与防护学报. 2013(05)
[2]异化Fe（Ⅲ）还原微生物研究进展[J]. 黎慧娟,彭静静. 生态学报. 2012(05)
[3]微区电化学测量技术进展及在腐蚀领域的应用[J]. 王力伟,李晓刚,杜翠薇,曾笑笑. 中国腐蚀与防护学报. 2010(06)
[4]生物油中提取热解木质素的性质分析(英文)[J]. 姜小祥,Naoko Ellis,仲兆平. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2010(06)
[5]微型生物与金属腐蚀的研究[J]. 朱素兰,侯保荣,张经磊,马士德. 海洋环境科学. 2000(04)
本文编号：3112804
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