生物膜对金属材料腐蚀性能影响的研究进展(下)

综述了生物膜对金属材料腐蚀行为的影响,内容包括:海洋极端微生物相关的腐蚀,微生物对航空、航天某些系统的影响以及研究微生物腐蚀所采用的方法等。     

微生物腐蚀的作用机制与研究方法现状

结合微生物对自然环境中金属腐蚀的影响 ,介绍了 10多年来国内外有关微生物腐蚀 (MIC)的研究进展 ,介绍了微生物腐蚀的作用机制和研究方法 ,并根据微生物腐蚀与生物膜之间的相互关系 ,报道了生物膜结构特性方面的研究动态     

硫酸盐还原菌腐蚀研究进展

在油田注水系统和工业循环冷却水系统中,硫酸盐还原菌（SRB）是微生物腐蚀（MIC）的主要原因之一。硫酸盐还原菌对金属的腐蚀主要表现在SRB的生长代谢在金属表面形成生物膜,改变了生物膜内微环境,其代谢产物与金属基体相互作用,加速了金属的腐蚀过程。从硫酸盐还原菌的微生物生理学,SRB的腐蚀机理,SRB对材料的腐蚀,SRB腐蚀研究方法和SRB腐蚀防治等几个方面,对微生物腐蚀的近期研究状况进行综述,并展望了微生物腐蚀研究的近期发展趋势。     

微生物腐蚀的作用机制及研究方法现状

结合微生物对自然环境中金属腐蚀的影响,介绍了10多年来国内外有关微生物腐蚀（MIC）的研究进展,介绍了微生物腐蚀的作用机制和研究方法,并根据微生物腐蚀与生物膜之间的相互关系,报道了生物膜结构特性方面的研究动态。     

生物膜作用下管线钢应力腐蚀开裂行为研究进展

生物膜是一种依附于载体表面的特殊微生物聚集体,它的存在会创造异样的表面环境从而影响管线钢的应力腐蚀.近年来,管线钢在生物膜作用下应力腐蚀开裂行为已经成为学界的一个研究重点.本文综述了生物膜的形成和应力腐蚀开裂行为的机理及其影响因素,总结了关于生物膜和应力协同作用下管线钢应力腐蚀开裂行为的研究现状,分析了当前研究中存在的不足并作了展望.     

生物膜作用下管线钢应力腐蚀开裂行为研究进展

生物膜是一种依附于载体表面的特殊微生物聚集体,它的存在会创造异样的表面环境从而影响管线钢的应力腐蚀。近年来,管线钢在生物膜作用下应力腐蚀开裂行为已经成为学界的一个研究重点。本文综述了生物膜的形成和应力腐蚀开裂行为的机理及其影响因素,总结了关于生物膜和应力协同作用下管线钢应力腐蚀开裂行为的研究现状,分析了当前研究中存在的不足并作了展望。     

油田污水中碳钢表面生物膜的生长监测与控制

金属表面硫酸盐还原菌微生物膜内的反应影响金属腐蚀的机理和速度,杀灭膜内微生物是控制微生物膜腐蚀金属的重要措施。采用丝束电极技术,研究了油田污水中生物膜在Q345碳钢表面的生长规律;通过投加3种杀菌剂来灭杀生物膜内细菌,并对其杀菌效果进行了比较,获得了杀菌剂对细菌的抑制周期及最低有效浓度。结果表明:油田污水中微生物首先在Q345碳钢表面大量附着、生长,至216 h时生长完整,至360 h时开始脱落;生物膜对Q345钢的腐蚀呈现不均匀性,微生物的存在可在局部范围内降低Q345碳钢表面的腐蚀电流密度,但有促进其腐蚀的倾向;杀菌剂HGY-B1的杀菌效果优于KD-24及LC-3,投添加量为300 mg/L时,对生物膜内细菌抑制周期可达8 d,最低杀菌浓度为40 mg/L。     

舰船微生物腐蚀研究进展

在舰船的舱底积水和海水管系中，微生物腐蚀是重要的腐蚀形式之一。在众多的微生物中以硫酸盐还原菌（SRB）的腐蚀最为严重，主要表现为微生物的生长代谢在金属表面形成生物膜，改变了生物膜内的微环境，其代谢产物与金属基体相互作用，加速了金属的腐蚀过程．文中从微生物的生理学、腐蚀机理等角度，对舰船材料的腐蚀危害、微生物腐蚀研究方法和腐蚀防治措施以覆微生物腐蚀的近期研究状况等几个方面进行了综述，并展望了微生物腐蚀研究的发展趋势．     

微生物对金属的腐蚀和对有机材料的分解

微生物（包括细菌和真菌）在金属的腐蚀和高分子材料的退化中起着重要的作用,在自然条件下,材料的表面附着薄薄的一层微生物,也叫微生物膜,微生物在材料表面上的生长直接影响到金属材料的电化学特征,可促进和加速其腐蚀速度;其它的微生物腐蚀反应包括有微生物体外多聚物,微生物产生的氢气和真菌分泌的有机酸类。异养型的细菌可直接或间接地分解离分子聚合物,将其做为自身的碳和能量来源,其结果是造成高分子材料结构的破坏。     

脱氮硫杆菌对碳钢微生物腐蚀的影响

将实验室分离纯化所得的脱氮硫杆菌(简称T．denitrificans)用于硫酸盐还原菌(简称SRB)引起的微生物腐蚀的防治。采用静态挂片、交流阻抗法(EIS)等方法，研究了Q235钢在接种SRB以及SRB和T．denitrificans共存培养基介质中的腐蚀行为；并借助扫描隧道显微镜、电子探针等表面分析手段，研究了碳钢腐蚀过程中生物膜的形貌及致密程度的变化以及生物膜中细菌的新陈代谢产物。研究结果表明：SRB的存在加速了Q235钢的腐蚀，若该体系中有T．denitrificans共存，可明显降低碳钢微生物腐蚀的程度，且共生生物膜较SRB单独存在时的生物膜更为致密，该生物膜中硫化物含量远比SRB生物膜中的含量低。     

Cl~-浓度对硫酸盐还原菌体系中316L不锈钢腐蚀行为的影响

油田采出水中Cl-含量是影响材料微生物腐蚀的重要因素,以往对此研究较少。通过电化学阻抗谱(EIS)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)及荧光显微镜等研究了Cl-浓度分别为200,150,100,30,6 g/L的模拟油田采出水介质中硫酸盐还原菌(SRB)对316L不锈钢腐蚀行为的影响。结果表明:在30 g/L Cl-时316L不锈钢表面细菌附着量明显高于其他盐度,Cl-浓度高于100 g/L时不锈钢表面基本无细菌附着;在低盐度含SRB介质中,试样电荷转移电阻(Rct)较小,耐腐蚀性能较低;在低盐度下试样表面生物膜疏松多孔,有胞外聚合物、腐蚀产物和代谢产物形成,表面的Fe含量明显低于高盐度介质,而C含量较高,SRB的存在增大了试样的腐蚀溶解速度。     

铁氧化菌作用下316L不锈钢点蚀电化学特性的研究

采用电化学测量、交流阻抗技术、扫描电镜观察和能谱分析等实验方法,研究了316L不锈钢在铁氧化菌(IOB)溶液中的腐蚀电化学行为,分析了炼油厂冷却水系统微生物腐蚀的特征及机制,结果表明,在含有IOB溶液中的自腐蚀电位(Ecorr)、点蚀电位(Epit)和极化电阻(Rp)均随浸泡时间的增加呈现出降-升-降的变化趋势;在含有IOB溶液中的腐蚀速率均大于在无菌溶液中;IOB的生长代谢活动及其生物膜的完整性和致密性影响了316L不锈钢表面的腐蚀过程,使不锈钢表面的钝化膜层腐蚀破坏程度增加,加速了316L不锈钢的点蚀.     

几种材料的微生物腐蚀

用扫描电镜、电子探针等,研究了不锈钢、Ｑ２３０钢、工业纯铝、工业黄铜等材料对硫酸盐还原菌（ＳＲＢ）的腐蚀敏感性,结果表明Ｑ２３０钢易生长生物膜,其主要腐蚀产物为ＦｅＳ,以点蚀为主。不锈钢、工业纯铝等材料若有缺陷及残余应力处、有利于细菌生长,黄铜耐ＳＲＢ腐蚀。化学镀Ｎｉ－Ｐ和Ｎｉ－Ｍｏ－Ｐ可提高Ｑ２３０钢耐微生物腐蚀能力。     

微生物与磁场作用下管线钢的腐蚀行为研究进展

随着埋地年限的推移,目前已被大量应用于实际管道工程的X80钢等高强度管线钢开始逐批面临着腐蚀的危害.工地常采用的漏磁检测等现代技术在施工后难免会残留剩余磁场,与土壤中微生物和腐蚀性离子等因素一起形成了复杂的腐蚀体系.微生物和磁场作为工地上常见的腐蚀因子,对管道的腐蚀行为有着不同程度的影响.土壤中不同类型的细菌对埋地管线钢的腐蚀机理和腐蚀程度不同,最常见的两种微生物——好氧菌铁细菌(IOB)及厌氧菌硫酸盐还原菌(SRB)对腐蚀影响较为突出,而目前研究学者对IOB的腐蚀机理认识趋于统一,对于SRB的腐蚀机理却有多种假设.人工磁场、漏磁检测等技术已成为新时代的产物,而当前却鲜有针对磁场在工程实际中的相关研究,磁场与微生物共存时的研究也仍处于初期阶段.学术界已通过大量实验研究了SRB与IOB对钢材的腐蚀行为,证实了微生物加速金属腐蚀的假设,同时SRB与IOB共存时,二者的协同作用进一步加剧了金属腐蚀.磁场不仅单方面对金属腐蚀有影响,在微生物存在的情况下,亦对微生物的活性有抑制作用,但在一定的磁场范围内又可通过钢材表面电化学行为及介质内离子流动改变生物膜或钢材表面的特性,进而起到抑制腐蚀的作用.综合已有研究可知,磁场、微生物共存时的腐蚀体系极为复杂,对已有结果进行归纳并展望此领域的研究前景实有必要.本文归纳了两种主要微生物,即厌氧菌硫酸盐还原菌(SRB)、好氧菌铁细菌(IOB)分别与磁场共同作用时对金属腐蚀的机理,总结了学术界关于磁场与硫酸盐还原菌协同作用的研究现状,分析了现有研究尚存在争议的问题和缺陷,并对本领域的未来研究提出新的思路.     

炭纤维生物膜的形成机制Ⅱ. 炭纤维表面特性对微生物活性与增殖的影响

采用对比方法,借助化学分析、表面形态分析、微生物活性测定等技术首次系统地研究了以活性炭纤维、表面改性活性炭纤维作为细胞固着化用载体及载体表面特性对生物膜活性、菌液中微生物活性及增殖等的影响。重点考察了纤维表面官能团、比表面积、润湿性等表面特性对生物膜活性以及菌液中微生物活性及增殖等的影响。研究结果表明:(1)改善炭纤维表面的吸附特性有益于微生物固着及挂膜;增加活性炭纤维比表面积有利于提高其表面微生物的活性。(2)与其他有机高分子材料相比炭纤维可以促进微生物的生长。(3)炭纤维表面润湿性与某些酸性官能团的增加,有助于载体表面微生物的生长。     

航空燃油系统微生物腐蚀研究进展

微生物腐蚀是当前各工业环境中普遍存在的严重问题，且微生物腐蚀影响范围广、危害大，而目前使用的防治措施的效果不明显。从常见的微生物腐蚀现象切入，以航空燃油系统中存在的微生物对金属材料的腐蚀为背景，主要介绍了航空燃油系统中常见的微生物种类，并综述了这些微生物对航空用材腐蚀行为的影响，以及常见的微生物对其他金属材料的腐蚀机理，以期为不同环境下微生物腐蚀的机理研究、探索新型高效的微生物腐蚀防治措施提供有效参考。     

混凝土的微生物腐蚀:机理、影响因素、评价指标及防护技术

混凝土的微生物腐蚀不仅会使混凝土中的氢氧化钙与微生物新陈代谢形成的生物硫酸发生反应生成石膏和钙矾石,而且会使混凝土中的水化硅酸钙(C-S-H)发生分解,生成不溶且无胶结作用的胶体,从而造成混凝土性能的劣化。因此,本文从混凝土的微生物腐蚀机理、影响因素(材料和环境)、评价指标(腐蚀速率、H2S吸收速率、化学成分)和防护技术(混凝土改性、保护涂层和生物灭杀技术)等方面详细阐述了国内外混凝土的微生物腐蚀研究现状,以期引起国内学者对混凝土微生物腐蚀的关注。     

MBfR中改性PVDF疏水中空纤维膜表面微生物附着生长特性研究

针对膜生物膜反应器(MBfR)研究中疏水性微孔膜供氧能力不足、生物亲和性能较差等问题,采用界面聚合及自聚合法对自制的疏水性聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜进行表面改性,制备出适合于MBfR技术的PVDF/DOPA改性膜与PVDF/TMC-CS改性膜.选取混合微生物体系研究微生物在原膜和改性膜表面上的粘附生长情况,评价了3种膜材料生物亲和性的差异,并对3种膜材料表面生物膜的MBfR有机物及氨氮处理特性进行了初步研究.研究结果表明,与原膜相比,PVDF/DOPA改性膜在微生物附着生长实验后生长的微生物厚度最高,为25μm,微生物膜优先成熟且附着的微生物数量较多,表明PVDF/DOPA改性膜的生物亲和性最高;附着微生物的PVDF/DOPA改性膜废水处理能力较高,对TOC和NH4+-N的去除效果可稳定保持在93.48%、84.74%左右,同时对废水的抗有机冲击负荷能力明显优于另两种膜材料系统.     

阴离子和硫酸盐还原菌作用下管线钢腐蚀行为的研究进展

近年来,在油气输送过程中,管线泄漏事故屡次发生,这不仅会威胁管线的安全运行,而且会造成环境的污染和巨大的经济损失。腐蚀是造成管线泄漏事故的主要原因。管线钢被广泛地铺设于土壤或海底等环境中,而这些环境通常具有十分复杂的腐蚀特性,如腐蚀性阴离子、微生物、温度、溶解氧、pH值等多种因素都会对管线钢的腐蚀造成影响。因此,在这些因素的共同作用下,管线钢的腐蚀问题不可避免。其中阴离子和硫酸盐还原菌(Sulfate-reducing bacteria,SRB)是造成管线钢腐蚀最主要的因素。在管线钢服役环境中,可能存在Cl~-、SO_4~(2-)、CO_3~(2-)、NO_3~-、S~(2-)等腐蚀性阴离子,其中Cl~-与SO_4~(2-)最为普遍,相关研究较为充分。有关Cl~-对管线钢腐蚀影响规律的研究结果较统一,即随着Cl~-浓度的升高,管线钢的腐蚀速率加快。而有关SO_2-4对管线钢腐蚀的影响规律,目前的观点尚不统一。此外,研究者们在SRB对管线钢腐蚀行为影响方面也做了大量的研究工作。部分研究结果表明,SRB的新陈代谢会加速管线钢腐蚀,还有研究认为SRB会在管线钢表面生成生物膜保护金属,减缓管线钢腐蚀的发生。如今,研究者们意识到管线钢腐蚀的影响因素是多种环境因素共同作用的结果,不能取决于单一环境因素。因此,阴离子与SRB的协同作用对管线钢腐蚀行为的影响成为了目前学术界的研究焦点。研究发现,当阴离子与SRB共同存在时,阴离子会改变SRB的活性,进而影响管线钢的腐蚀行为。目前研究主要集中于Cl~-与SRB共存时,Cl~-浓度反映介质中的盐度,盐类可以通过改变微生物水中的渗透压,影响细菌物质运输,从而改变微生物活性。当腐蚀介质中Cl~-含量较高时,SRB的生长繁殖会被抑制,大部分SRB细胞脱水死亡,不会发生明显的微生物腐蚀,但在Cl~-含量不高且适宜SRB生长的环境中,SRB会与Cl~-共同作用,导致金属发生明显的微生物腐蚀。本文分别综述了阴离子与SRB对管线钢腐蚀行为的影响,总结了SRB与阴离子的协同作用对管线钢腐蚀行为影响的研究现状,提出了当前研究的缺陷与不足并对未来的研究进行了展望。     

空间站微生物腐蚀研究进展

从1971年人类第一次发射空间站至今,空间站环境下微生物腐蚀问题,已经成为空间站发展的重要监控对象之一。在外太空条件下,微生物的腐蚀作用会被增强,容易造成航天器内部设备的失效,影响航天器的运行安全。在前人对国际号空间站(International Space Station,ISS)和"和平号"空间站(Mir Space Statio,Mir)内微生物多样性的研究基础之上,综合已有的微生物腐蚀研究,总结了空间站在长期运行条件下分布的优势菌种及空间站环境下微生物腐蚀试验的进展及研究方法,为相关的研究工作提供技术参考。