海洋环境中微生物附着的电化学特征及检测与控制方法研究

论文题目: 海洋环境中微生物附着的电化学特征及检测与控制方法研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 海洋化学

作者: 李相波

导师: 王佳

关键词: 电化学特征,钝性金属,微生物附着,开路电位正移,检测,环境因子,控制方法

文献来源: 中国科学院研究生院（海洋研究所）

发表年度: 2005

论文摘要: 解决微生物腐蚀和生物污损的有效方法之一是控制微生物膜的附着和生长,首先需要通过生物或是电化学技术来检测微生物膜的生长情况,找到一定的响应和规律。本文利用电化学方法和荧光显微技术对六种金属材料微生物附着的电化学特征进行了研究。其中主要研究了钝性金属开路电位正移与其表面微生物附着的相关性,根据两者之间的相关性,研究了环境因素对钝性金属表面微生物附着状态的影响和几种微生物附着控制方法的有效性。本文主要得到了以下结论:1. 在六种海洋环境常用材料:20#低碳钢,铝,铜,钛,1Cr18Ni9Ti不锈钢和高钼钢中,微生物的附着活动对不锈钢和高钼钢这类钝化型金属的电化学状态影响最大,尤其是其开路电位的正移。因此选用钝化型不锈钢来进行微生物附着活性的深入研究。2.天然海水中钝性金属开路电位的正移与其表面微生物附着的数量之间存在着对应关系。实验证实天然海水中钝性金属开路电位的正移是由于微生物膜附着引起阳极钝化电流的减小造成的。3.黄铜电极在天然海水中的腐蚀电位长期保持稳定,且具有良好的防污性能,可以作为参比电极,与对微生物附着敏感的钝性金属电极构成组合电极用于检测和监测微生物附着程度。4.利用电位正移与附着微生物活性之间的关系,发现一定范围内海水温度升高能够加快微生物膜的形成。少量pH值的变化对微生物膜的形成影响不大。海水盐度的增加和减少都会降低微生物的活性,对微生物膜的附着起到一定的阻碍作用。广谱营养盐的加入并没有显著提高天然海水中微生物的数量和生长速度。5. 长期使用杀菌剂能够有效的控制微生物膜的附着,但是它不能去除已经形成的微生物膜。机械擦除能够迅速有效的除掉微生物膜,但一天左右就会有微生物膜重新形成,必须定期清除。超声振动30min时,表面细菌清除率可以达到80%左右,但控制时间较短。6.阴极极化能够增加金属表面pH值,降低微生物附着能力,使金属表面微<WP=6>生物难以持续附着,但不能杀灭微生物膜外部微生物;阴极极化后电位在无菌状态维持的时间较长,这说明阴极极化对微生物膜附着的控制效果最好。7.利用钝性金属开路电位的变化不仅可以快速现场检测环境因素对微生物附着活性的影响,还可以评价不同微生物附着控制方法的效果。

论文目录:

摘要

Abatract

第一章 绪论

1 微生物附着与微生物膜

1.1 微生物附着过程

1.2 微生物膜的特征

2 微生物膜与微生物腐蚀

2.1 微生物附着引起的问题

2.2 微生物膜对金属腐蚀过程的影响

2.3 微生物腐蚀机理

2.4 微生物腐蚀的研究方法

3 微生物腐蚀的检测与控制

3.1 微生物腐蚀的检测

3.2 微生物腐蚀的控制

4 研究工作出发点

4.1 研究背景

4.2 本论文研究内容

第二章 实验部分

1 实验材料

2 实验介质

2.1 海水介质

2.2 添加剂

2.3 染色剂

3 实验方法与器材

3.1 微生物显微镜观察实验

3.2 超声波实验

3.3 电化学实验

3.4 表面分析实验

3.5 环境因素控制实验

第三章 海洋环境中微生物附着的电化学特征

1 微生物附着电极的开路电位特征

2 微生物附着电极的极化曲线特征

3 微生物附着电极的电化学参数

4 结论

第四章 天然海水中钝性金属开路电位正移现象的研究

1 钝性金属表面微生物膜附着状态

2 钝性金属表面微生物膜成分分析

3 微生物膜厚度的变化

4 钝性金属表面微生物附着数量变化

5 微生物附着对钝性金属开路电位的影响

6 微生物附着对钝性金属极化曲线的影响

7 结论

第五章 微生物附着的电化学检测

1 微生物数量与金属开路电位之间的相关性

2 铜电极的参比性能

3 检测电极的设计

4 检测电极的应用

5 结论

第六章 环境因素对微生物附着活性的影响

1 温度的影响

2 pH值的影响

3 盐度的影响

4 营养盐的影响

5 结论

第七章 微生物附着的控制研究

1 杀菌剂控制

2 机械控制

3 超声波控制

3.1 超声波振动对钝性金属开路电位的影响

3.2 介质中细菌总数的变化

4 阴极极化控制

4.1 极化电位区间的确定

4.2 极化对微生物附着电极开路电位的影响

4.3 极化对微生物附着的影响

4.4 几种微生物附着控制方法效果的比较

4.5 阴极极化与电极表面pH值的变化

4.6 阴极极化与钙镁沉积

5 结论

第八章 总结论

1 本论文主要结论

2 创新点

参考文献

附录:发表文章目录与获得奖励

致谢

发布时间: 2005-04-18

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