海泥中硫酸盐还原菌对锌、铝牺牲阳极材料的腐蚀影响研究

论文摘要

随着海洋工业的发展,海泥中的腐蚀和防护问题逐渐引起了人们的重视。海泥被认为是一种被海水长期覆盖及饱和的土壤,具有十分复杂的腐蚀特性,海泥中的腐蚀是多种因素共同作用的结果,如物理因素,化学因素和微生物因素,因此,那些长期处于海泥中的设备可能会遭受到严重的腐蚀破坏,导致环境污染和巨大的经济损失。牺牲阳极阴极保护具有不需要外加电源,不会干扰邻近金属设施,易于管理和维护,费用相对较低等优点,所以牺牲阳极广泛用于海洋设备的腐蚀防护。但在海洋环境的实际应用中,牺牲阳极可能会遭到微生物活动的影响而导致严重的实效和能量的损失。尽管一些研究者已开始对牺牲阳极的抗微生物污损性能进行探讨,但是目前对于海泥中硫酸盐还原菌对牺牲阳极的影响,还鲜见报道。本文首先从青岛胶州湾海底泥中富集纯化培养得到SRB,然后采用失重法、电偶腐蚀、电化学测试技术、扫描电镜（SEM）和X射线能谱（EDS）等方法,通过在SRB的一个生长周期内,分别测试了Al-Zn-In-Sn、Al-Zn-In-Mg-Ti、纯Zn和Zn-Al-Cd四种牺牲阳极材料在不含和含SRB海泥中的腐蚀行为,以研究海泥中SRB对这四种牺牲阳极材料腐蚀行为的影响。失重实验结果表明:在两种海泥介质中,Al-Zn-In-Sn和Al-Zn-In-Mg-Ti都发生了局部腐蚀,纯Zn和Zn-Al-Cd都发生了均匀腐蚀;四种材料在无菌和有菌海泥中的腐蚀速率都随时间逐渐变小,然而在有菌海泥中的腐蚀速率都明显大于在无菌海泥的腐蚀速率。电偶实验结果表明:在SRB生长活动非常旺盛的阶段,四种牺牲阳极材料在有菌海泥中的电位都较低作为阳极,在无菌海泥中的电位都较高作为阴极,电偶对的阳极腐蚀速率随时间逐渐增大;在整个实验周期内,Al-Zn-In-Mg-Ti和Zn-Al-Cd都出现了极性逆转,而Al-Zn-In-Sn和纯Zn没有发生极性逆转。电化学实验结果表明:Al-Zn-In-Sn在两种海泥中都出现了点蚀特征,但有菌海泥中试样的腐蚀孔的形成速率要大的多;Al-Zn-In-Mg-Ti在含菌海泥中的腐蚀速率出现了先大于,后小于,再大于在无菌海泥中的腐蚀速度;纯Zn和Zn-Al-Cd在有菌海泥中的腐蚀速率首先远大于在无菌海泥中的腐蚀速率,随后两种海泥中试样的腐蚀速率相差越来越小。表面分析结果显示:随着时间的延长,四种牺牲阳极材料在有菌海泥中的腐蚀程度都要比在无菌海泥中严重;有菌试样表面的基体金属元素含量都低与相应的无菌试样,说明SRB对这四种牺牲阳极在海泥中的腐蚀都有促进作用。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 硫酸盐还原菌的生物学特征
• 1.3 硫酸盐还原菌腐蚀研究的发展历程
• 1.4 硫酸盐还原菌腐蚀作用机理
• 1.4.1 阴极去极化理论
• 1.4.2 局部电池机理
• 1.4.3 沉积物下的酸腐蚀机理
• 1.4.4 代谢产物机理
• 1.4.5 阳极区固定理论
• 1.5 硫酸盐还原菌腐蚀研究方法
• 1.5.1 生物学方法
• 1.5.2 电化学方法
• 1.5.3 表面分析
• 1.6 锌、铝及其合金的SRB 腐蚀研究现状
• 1.6.1 锌及其合金
• 1.6.2 铝及其合金
• 1.7 选题意义与研究内容
• 1.7.1 选题意义
• 1.7.2 研究内容
• 2 实验部分
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 试样材料
• 2.1.2 药品及试剂
• 2.1.3 主要仪器
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 微生物实验
• 2.2.2 实验海泥的配置
• 2.2.3 失重实验
• 2.2.4 电偶实验
• 2.2.5 电化学实验
• 2.2.6 表面分析实验
• 3 微生物实验结果与讨论
• 3.1 SRB 的富集纯化培养
• 3.1.1 富集培养
• 3.1.2 纯化培养
• 3.2 SRB 的生长曲线的测定
• 3.3 小结
• 4 失重实验结果与讨论
• 4.1 试样表面观察
• 4.2 腐蚀速率测定
• 4.3 小结
• 5 电偶实验结果与讨论
• 5.1 Al-Zn-In-Sn 的电偶实验
• 5.2 Al-Zn-In-Mg-Ti 的电偶实验
• 5.3 纯Zn 的电偶实验
• 5.4 Zn-Al-Cd 的电偶实验
• 5.5 小结
• 6 电化学实验结果与讨论
• 6.1 开路电位
• 6.1.1 Al-Zn-In-Sn 开路电位
• 6.1.2 Al-Zn-In-Mg-Ti 开路电位
• 6.1.3 纯Zn 开路电位
• 6.1.4 Zn-Al-Cd 开路电位
• 6.2 电化学阻抗谱
• 6.2.1 Al-Zn-In-Sn 阻抗
• 6.2.2 Al-Zn-In-Mg-Ti 阻抗
• 6.2.3 纯Zn 阻抗
• 6.2.4 Zn-Al-Cd 阻抗
• 6.3 极化曲线
• 6.3.1 Al-Zn-In-Sn 极化曲线
• 6.3.2 Al-Zn-In-Mg-Ti 极化曲线
• 6.3.3 纯Zn 极化曲线
• 6.3.4 Zn-Al-Cd 极化曲线
• 6.4 小结
• 7 表面分析结果与讨论
• 7.1 Al-Zn-In-Sn 的表面分析
• 7.2 Al-Zn-In-Mg-Ti 的表面分析
• 7.3 纯Zn 的表面分析
• 7.4 Zn-Al-Cd 的表面分析
• 7.5 小结
• 8 总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录
• B. 作者在攻读学位期间参与的科研项目及专利