温度对黏液形成菌污垢特性的影响

为了探讨温度对黏液形成菌污垢特性的影响,对不同入口温度和不同水浴温度条件下黏液形成菌在不锈钢光管中的污垢特性进行了实验研究。结果表明:随着入口和水浴温度的升高,诱导期时间缩短,污垢热阻达到渐近值所需时间减少。在实验温度范围内,入口温度为30℃时污垢热阻渐近值最大,35℃时次之,25℃时最小。所以,污垢热阻渐近值随着水浴温度的升高而减小。

Ni-P-PTFE镀层表面黏液形成菌的污垢特性

目的研究Ni-P-PTFE镀层改性换热面对微生物污垢的抑制作用。方法调整化学镀工艺,在换热器常用的低碳钢表面制备不同性能的复合镀层,获取镀层厚度、镀速和表面能等参数。对低碳钢和Ni-P-PTFE复合镀层进行微观形貌对比,并进行黏液形成菌污垢静置实验,测量菌悬液中的细菌数量变化及试样质量变化。分析复合镀层表面在黏液形成菌污垢实验前后的宏观和微观形貌,与低碳钢试样进行对比,研究复合镀层试样表面能和镀层表面污垢沉积的关联性。结果 Ni-P-PTFE复合镀层改变了换热面的表面性能,接触角明显增大,表面能由改性前的49.16 m J/m2降低到7.54 m J/m2。与低碳钢的静置结果相比,悬挂复合镀层试样的菌悬液中黏液形成菌数量显著减少,复合镀层试样表面平均污垢沉积量减少到2.3 g/m2(低碳钢表面为12.1 g/m2)。结论 Ni-P-PTFE镀层可以有效抑制黏液形成菌的生长,低表面能有效减少了微生物污垢的沉积,使其表现出良好的耐蚀性和抗垢性。

复合化学镀镍–磷–PTFE层在黏液形成菌悬浮液中的抗垢耐蚀性

在由35 g/L NiSO_4·6H_2O、20 g/L NaH_2PO_2·H_2O、10 g/L CH_3COONa、6 g/L Na_3C_6H_5O_7·2H_2O、20 g/L乳酸和4 g/L甘氨酸组成的基础镀液中,加入4~12 m L/L固含量为60%的PTFE(聚四氟乙烯)乳液,在温度(88±2)°C、pH 5.0±0.2的条件下化学镀,得到PTFE含量不同的Ni–P–PTFE复合镀层。研究了镀层PTFE含量对复合镀层在OD600为0.5的黏液形成菌悬浮液中的抗污垢性能和耐腐蚀性能。Ni–P–PTFE复合镀层的抗垢性与耐蚀性随镀层中PTFE含量的增大而先增强而后降低,并与表面能有一定关联。镀液中PTFE乳液用量为10 m L/L时,所得Ni–P–PTFE复合镀层的PTFE体积分数最高,表面能最低,分别为6.02%和10.37 mJ/m^2。该复合镀层经7 d的黏液形成菌悬浮液污垢试验后,污垢沉积量和腐蚀量分别为2.24 g/m^2和2.67 g/m^2,具有最好的抗垢耐蚀性。

Ni-P化学镀层表面黏液形成菌微生物污垢特性

为了研究化学镀Ni-P换热器上黏液形成菌微生物污垢的特性,利用化学镀Ni-P的方式对低碳钢表面进行改性。采用微生物污垢对比实验,对低碳钢片和具有Ni-P镀层低碳钢片拍摄扫描电镜图,利用称重法记录污垢变化情况和光电比浊法记录黏液形成菌的数量变化情况。结果表明,Ni-P镀层表面形貌明显好于低碳钢;Ni-P镀层相比于碳钢具有很好的耐蚀性和抗微生物污垢特性;黏液形成菌生长繁殖旺盛和细菌代谢产物多时,微生物污垢的形成就快。相反,微生物污垢形成就慢。

冷却循环水中黏液形成菌的运动机理建模

为研究循环冷却水系统中微生物污垢形成机理,以电厂循环冷却塔塔底黏泥中分离纯化出的致垢微生物黏液形成菌为实验菌种,综合考虑随机布朗运动和细菌趋化运动,利用实验方法测得黏液形成菌运移参数,分析了黏液形成菌群体运动特性,建立黏液形成菌运动的机理模型。模型可以描述细菌群体在水环境中的运移通量,可以估计细菌对营养物质的聚集趋势,为其它致垢细菌的运动特性提供了研究方案,为后续微生物污垢形成的实验研究奠定了基础。

板式换热器黏液形成菌生物污垢特性的实验研究

为探讨黏液形成菌在板式换热器里的结垢规律,对不同流速、温度及体积分数下黏液形成菌在板式换热器内的污垢特性进行了实验研究。结果表明:随着流速的增加,黏液形成菌的污垢热阻渐近值逐渐减小;随着温度的升高,黏液形成菌结垢的诱导期缩短,并且达到稳定的时间增加,在实验温度范围内,污垢热阻渐近值在35℃时最大;而随着细菌体积分数的增加,污垢热阻值呈现明显幅度的增长。

Ni-Zn-P镀层在黏液形成菌中的结垢和腐蚀特性

利用化学镀层对换热面常用的碳钢材料进行表面改性，得到晶胞细致的Ni-Zn-P镀层。将得到的Ni-Zn-P试样与碳钢试样、Ni-P试样进行比较。在黏液形成菌菌悬液中进行微生物污垢和腐蚀实验，进而分析3种试样的抗微生物污垢特性和腐蚀特性。利用称重法记录3种试样的污垢沉积变化情况和光电比浊法记录黏液形成菌的生长情况。利用扫描电镜观察试样在污垢静置实验后的表面形貌，分析比较实验前后表面形貌的变化。利用电化学方法研究试样在黏液形成菌菌悬液中的腐蚀情况。实验结果表明，Ni-Zn-P镀层抗微生物污垢特性和耐腐蚀性稍好于Ni-P镀层，Ni-Zn-P镀层表面微生物污垢附着量相较于Ni-P镀层和碳钢分别减小24．1％和67．7％，Ni-Zn-P镀层表面腐蚀失重量相较于Ni-P镀层和碳钢分别减小5％和84．6％。由于Ni-Zn-P镀层的保护，碳钢表面抗微生物污垢特性和耐腐蚀性得到明显提高。

对管式换热器黏液形成菌生物污垢特性的实验研究

为了探讨黏液形成菌在管式换热器中的污垢特性,以某电厂循环冷却塔塔底黏泥中分离纯化后得出的黏液形成菌为研究对象,利用污垢动态模拟实验系统,采用对比实验的研究方法得到了不同入口温度、流速及体积浓度条件下黏液形成菌在不锈钢光管换热器中的污垢特性。结果表明:黏液形成菌的结垢过程存在诱导期。随着入口温度的升高,诱导期缩短,污垢热阻达到渐近值所需时间减少。在实验温度范围内,入口温度为30℃时污垢热阻渐近值最大,35℃时次之,25℃时最小;随着流速的增加,污垢热阻达到渐近值所需时间减少,污垢热阻渐近值减小;随着体积浓度的增加,诱导期会延长,结垢速率加快,污垢热阻渐近值增大。

基于模拟循环冷却装置的微生物污垢形成的影响因素

从松花江水中分离出黏液形成菌N1,形态学及生理生化指标鉴定其为微球菌属。利用污垢形成动态模拟实验装置,进行污垢热阻在线监测及传热特性分析,结果表明:在恒定工况下[水温30℃,流速0.4m.s-1,微生物浓度(7.0×106)～(2.2×1010)cfu.ml-1],不锈钢管的微生物污垢诱导期为57h左右,而铜管的微生物污垢诱导期较不锈钢管长。分别以缩放管及不锈钢管作为管材进行对比实验,结果显示:水流速度对微生物污垢形成具有一定影响,即变化的流速能够延长微生物污垢诱导期。在装置运行过程中,定期检测多个水质参数,包括pH值、电导率、细菌总数、总氮、COD等,并利用灰色关联算法分析了各水质参数与微生物污垢关联的权重比例,从而为微生物污垢预测及制定有效的防垢、抑垢和除垢对策提供了理论依据。

循环冷却水管路微生物污垢形成的动态模拟

从松花江水中分离纯化出黏液形成菌N1,形态学及生理生化指标鉴定其为微球菌属。利用动态模拟实验装置,研究此菌株在工业运行环境下细菌总数的变化对不锈钢管式换热器传热表面污垢热阻的影响。在线监测结果显示,细菌总数与污垢热阻变化成正相关;对管壁黏泥分析的结果显示,其中含有约107 cfu/mL的微生物;元素分析结果发现,黏泥内主要成分为C、O、N和Cl,这与微生物基本元素组成相似,表明菌株N1有黏附于传热表面形成黏泥的特性。这对认识微生物污垢形成机制,尤其是形成起始阶段的变化有重要意义,将为新型高效换热设备的设计提供依据。

不锈钢缩放管中典型致垢微生物致垢能力

以电厂循环冷却塔塔底黏泥中分离纯化出的3种致垢微生物铁细菌(IB)、硫酸盐还原菌(SRB)、黏液形成菌(HB)为实验菌种,利用污垢热阻动态模拟实验台,在恒定工况下(水温30℃,流速0.4 m/s),动态模拟了3种致垢菌及其混合菌的微生物污垢形成过程。实验测得了3种致垢菌和混合菌的污垢热阻,并对垢样成分进行了ICP-MS和阴离子分析。结果表明:污垢诱导期分别为28h、45h、70h和18h;污垢热阻渐近值为2 10-4m2·K/W、1.75 10-4m2·K/W、1.45 10-4m2·K/W和4.9 10-4m2·K/W。由此表明致垢菌的致垢能力大小为:混合菌>IB>SRB>HB。垢样成分分析结果表明:IB垢样成分分析中Fe、C和NO3-含量较多,而重金属离子及Cl-含量较少,说明其具有较强的致垢能力而腐蚀能力较弱;SRB垢样分析显示,S、Fe及Cl-相对较高,且重金属Ni、Cr含量较多,说明其致垢的同时具有较强的腐蚀特性;HB形成的污垢主要以C、N及NO3-为主,且含有一定量的Cl-,表明此菌也具有一定的腐蚀性质。

板式换热器混合微生物污垢特性的实验研究

为探讨铁细菌与黏液形成菌混合微生物污垢的结垢特性,进而为微生物污垢阻垢和抑垢的研究打下基础。本文以微生物污垢中最常见的铁细菌和黏液形成菌为研究对象,实验研究了板式换热器中两种细菌在形成混合微生物污垢时相互协同抑制的关系以及不同工况下的结垢特性。结果表明,微生物污垢存在明显诱导期,铁细菌的污垢热阻渐近值约为2×10^(–4)m^2·K/W,黏液形成菌的污垢热阻渐近值约为1.2×10^(-4)m^2·K/W,铁细菌相比黏液形成菌有较强的致垢能力,1∶1比例混合菌的热阻值介于二者之间;无论哪种细菌量占据主导时,它们之间的互相协同作用会促使混合污垢的致垢能力增强。30℃时混合菌的热阻渐近值低于35℃时的情况,达到渐近值的时间约为35℃时的2倍;流速对混合菌污垢特性的影响明显,流速为0.1m/s时的污垢热阻渐近值约为0.15m/s时的2倍,达到渐近值的时间约为0.15m/s时的2.7倍。

基于电化学技术检测微生物吸附

为研究微生物在固体表面吸附的过程,探索微生物黏膜的形成机理,采用电化学交流阻抗法对铜电极表面黏液形成菌吸附形成的生物黏膜进行表征,实验结果表明:由实验数据拟合出的等效电路与根据理论分析而设计出的等效电路基本吻合,通过测量生物膜电容计算出的生物黏膜厚度为1.8μm,与用SEM观测显示的黏膜厚度基本一致,由此说明了用交流阻抗表征生物膜的可行性和微生物在固体表面吸附传质成膜过程分析的正确性,该方法为探索微生物黏膜的形成机理提供了有力的检测手段,并对静态下实时监测生物黏膜的形成具有重要意义。