靜磁場(chǎng)作用下硫酸鹽還原菌生長(zhǎng)特性及腐蝕行為.pdf

1、微生物腐蝕(MIC)是材料服役失效的主要因素，也是工業(yè)領(lǐng)域的共性問(wèn)題，由此造成的經(jīng)濟(jì)損失巨大。磁處理技術(shù)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、石油和水處理行業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用廣泛，磁場(chǎng)的存在嚴(yán)重影響金屬的腐蝕過(guò)程。但是關(guān)于磁場(chǎng)對(duì)微生物腐蝕的影響還未引起重視。本文利用電化學(xué)噪聲結(jié)合表面分析技術(shù)系統(tǒng)研究了靜磁場(chǎng)對(duì)硫酸鹽還原菌(SRB)誘導(dǎo)的微生物腐蝕機(jī)制的影響，主要研究結(jié)果如下：
　?。?）磁場(chǎng)對(duì)SRB細(xì)菌生長(zhǎng)規(guī)律和生物膜影響研究表明：4 mT低強(qiáng)度磁場(chǎng)顯

2、著抑制了浮游SRB的生長(zhǎng)；4 mT磁場(chǎng)和150 mT中強(qiáng)度磁場(chǎng)都延緩了浮游SRB的衰亡。兩種強(qiáng)度磁場(chǎng)都延緩了金屬表面固著SRB生物膜的形成，但磁場(chǎng)同時(shí)顯著加速了固著SRB生長(zhǎng)速度。此外，短期磁場(chǎng)處理能快速剝離金屬表面附著的生物膜，4 mT磁場(chǎng)的剝離效果比150 mT更明顯。磁處理不僅能改變腐蝕過(guò)程中形成的腐蝕產(chǎn)物的化學(xué)成分，而且能快速改變已形成的腐蝕產(chǎn)物的化學(xué)組成，將無(wú)磁場(chǎng)條件下的腐蝕產(chǎn)物硫鐵化合物轉(zhuǎn)化為鐵氧化合物。磁場(chǎng)作用下，培養(yǎng)基中

3、SRB代謝產(chǎn)物H2S最終含量為800μmol/L，遠(yuǎn)大于空白條件下的20μmol/L。
　?。?）磁場(chǎng)對(duì)不易磁化不銹鋼和易磁化碳鋼在SRB介質(zhì)中MIC的影響規(guī)律研究表明：通過(guò)小波變換對(duì)電化學(xué)噪聲數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，能實(shí)現(xiàn)對(duì)微生物腐蝕過(guò)程進(jìn)行分類，還能定量分析腐蝕的強(qiáng)度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)微生物腐蝕過(guò)程的跟蹤研究。無(wú)磁場(chǎng)條件下，304SS在SRB菌液中先發(fā)生活性溶解，隨后發(fā)生亞穩(wěn)態(tài)點(diǎn)蝕；隨后生物膜進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，亞穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)態(tài)腐蝕；在生物膜

4、衰亡期，304SS腐蝕受到抑制。在4 mT磁場(chǎng)條件下，304SS在整個(gè)研究周期內(nèi)以鈍化為主，伴隨輕度亞穩(wěn)態(tài)點(diǎn)蝕。說(shuō)明4 mT磁場(chǎng)能有效保護(hù)304SS，這主要是歸因于低強(qiáng)度磁場(chǎng)對(duì)SRB的生長(zhǎng)的抑制。150 mT加速了304SS的腐蝕。腐蝕形態(tài)最初以亞穩(wěn)態(tài)點(diǎn)蝕為主，逐漸出現(xiàn)穩(wěn)態(tài)腐蝕。到了生物膜衰亡期，亞穩(wěn)態(tài)點(diǎn)蝕和穩(wěn)態(tài)腐蝕同時(shí)發(fā)生。另一方面，磁場(chǎng)促進(jìn)了Q235在SRB菌液中的腐蝕，150 mT磁場(chǎng)比4 mT磁場(chǎng)效果更顯著。無(wú)磁場(chǎng)下，Q235電

5、極先主要發(fā)生均勻腐蝕，隨后以點(diǎn)蝕為主。4 mT下，Q235電極發(fā)生的腐蝕演變規(guī)律和無(wú)磁場(chǎng)條件下一樣，不過(guò)電流幅值更大，說(shuō)明腐蝕更重。150 mT下，從生物膜遲緩期到衰亡期，局部腐蝕程度越來(lái)越重。與不易磁化304SS有所不同，易磁化Q235在磁場(chǎng)中會(huì)被磁化，產(chǎn)生了磁場(chǎng)自增強(qiáng)效應(yīng)，增強(qiáng)了的磁場(chǎng)促進(jìn)了Q235的腐蝕。
　?。?）磁場(chǎng)對(duì)受應(yīng)力Q235在SRB介質(zhì)中MIC的影響規(guī)律研究表明：在無(wú)菌培養(yǎng)基體系中，Q235腐蝕經(jīng)歷了3個(gè)階段：均

6、勻腐蝕、亞穩(wěn)態(tài)點(diǎn)蝕，晚期出現(xiàn)腐蝕開裂。SRB介質(zhì)中，在生物膜形成初期，Q235主要發(fā)生均勻腐蝕；進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期后，Q235發(fā)生腐蝕開裂，說(shuō)明SRB促進(jìn)了腐蝕開裂的發(fā)生。4 mT下，在生物膜遲緩期，碳鋼發(fā)生腐蝕開裂；在生物膜對(duì)數(shù)期，Q235出現(xiàn)鈍化；但是到了衰亡期，試樣再次出現(xiàn)腐蝕開裂，呈現(xiàn)出斷裂的非連續(xù)性。4 mT磁場(chǎng)下Q235的斷裂屬于脆性斷裂。150 mT條件下，C型環(huán)斷裂連續(xù)進(jìn)行，這可能是由于MF對(duì)體系提供能量所致。MF和SRB協(xié)