硫酸盐还原菌对几种金属材料的腐蚀机理研究

【摘要】： 金属材料的微生物腐蚀给国民经济造成巨大的经济损失,硫酸盐还原菌(Sulfate reducing bacterial, SRB)是金属腐蚀中最重要的细菌之一。因此研究金属材料的SRB腐蚀的影响因素及防治方法对实际工业生产有着重要的意义。 本文用稀释试管法及平皿夹层厌氧法分离提取了SRB,采用电化学测试技术和微生物分析等方法系统研究了SRB对低合金钢、双相不锈钢和抗菌不锈钢的腐蚀行为及温度、pH值、流速等因素的影响规律。研究结果表明： 杆状SRB在低合金钢表面局部富集、附着,它通过阳极去极化作用加速低合金钢的腐蚀；三种低合金钢的耐蚀性降低顺序为：09Cr2AlMoRe、08Cr2AlMo、10CrMoAl。低合金钢在接菌海水中的腐蚀产物中S元素含量为9.23%,腐蚀产物主要为FeS。在SRB的菌液中,随着温度升高低合金钢的腐蚀速率增加,且腐蚀反应遵循Arrhenius关系。灭菌培养基+SRB介质中pH值为5～8范围内,pH=8时的腐蚀速率最大。 在灭菌海水+乳酸钠介质中加入SRB后,双相不锈钢的钝化膜遭受破坏,钝化膜电阻急剧降低,腐蚀电位发生负移,维钝电流密度增加,SRB加速了双相不锈钢的阳极溶解过程。含铜抗菌不锈钢NSSAM3对SRB的杀菌率为90.67%。SRB在对数生长期迅速繁殖,在NSSAM3表面吸附形成疏松、不均匀的生物膜加速了不锈钢的腐蚀。但随着时间延长,NSSAM3释放的铜离子浓度由2.735μg/mL增至8.590μg/mL,导致SRB菌体失去活性,丧失分裂增殖能力而最终死亡。因而NSSAM3在菌液中的阳极极化电流密度减少,交流阻抗值增加。XPS测试表明,SRB介质中浸泡未经打磨处理的NSSAM3的表面膜主要由FeS、FeS2、FeO、Fe2O3、CrO3和CrO42-组成,与无菌介质相比,由于铬的氧化物发生溶解,导致不锈钢的耐蚀性下降。 当培养基+SRB介质中硫酸根离子浓度较低时,其浓度的增加会加速10CrMoAl钢的腐蚀。在细菌生长初期加入10mmol/L的钼酸钠可以明显地减小10CrMoAl钢的腐蚀速率。新洁尔灭和戊二醛对7×104个/mL的SRB的最低杀菌浓度分别为300mg/L和60mg/L。相同浓度的新洁尔灭和戊二醛按体积比1：1.5复配,杀菌效率最高。 用溶胶凝胶法在304不锈钢表面制备的二氧化钛薄膜和在碳钢表面制备的Ni-P-纳米TiO2化学镀复合镀层对SRB腐蚀具有防护作用,在SRB菌液中长期浸泡后,仍可保持良好的耐蚀性能。