Corrosion and Electrochemical Behavior of 316L Stainless Steel in Sulfate-reducing and Iron-oxidizing Bacteria Solutions

Corrosion and electrochemical behavior of 316L stainless steel was investigated in the presence of aerobic iron-oxidizing bacteria IOB and anaerobic sulfate-reducing bacteria SRB isolated from cooling water systems in an oil refinery using electrochemical measurement, scanning electron microscopy SEM and energy dispersive atom X-ray analysisEDAX. The results show the corrosion potential and pitting potential of 316L stainless steel decrease distinctly in the presence of bacteria, in comparison with those observed in sterile medium under the same exposure time. SEM morphologies have shown that 316L stainless steel reveals no signs of pitting attack in the sterile medium. However, micrometer-scale corrosion pits were observed on 316L stainless steel sur- face in the presence of bacteria. The presence of SRB leads to higher corrosion rates than IOB. The interactions between the stainless steel surface, abiotic corrosion products, and bacterial cells and their metabolic products in- creased the corrosion damage degree of the passive film and accelerated pitting propagation.

海洋微生物对C40混凝土耐腐蚀性能的影响

将C40混凝土分别置于灭菌海水、富集硫酸盐还原菌(SRB)海水和富集铁细菌(IOB)海水中干湿循环2400 h,通过化学滴定法和交流阻抗谱(EIS)研究了SRB菌和IOB菌对混凝土耐腐蚀性能(氯离子扩散规律)的影响。结果表明:SRB和IOB微生物膜层均呈龟裂状态,无法有效阻隔海水侵蚀;SRB和IOB降低了混凝土内部的pH值;经SRB和IOB腐蚀后混凝土的氯离子扩散系数分别为4.65×10^(-10)m^(2)/s和4.20×10^(-10)m^(2)/s,比灭菌海水环境下分别提高了63.16%和47.37%。

D-氨基酸驱散生物膜的行为与作用机理研究

为了明确D-氨基酸增强杀菌剂的生物膜驱散效果及杀菌机理,采用不同D-氨基酸与传统杀菌剂三丁基正十四烷基氯化膦(TTPC)、四羟甲基硫酸磷(THPS)以及抗菌肽组成复配杀菌剂,通过失重实验、电化学测试、表面分析等手段研究了复配杀菌剂对碳钢表面上的硫酸盐还原菌(SRB)、铁氧化菌(IOB)、SRB+IOB混合菌的杀菌缓蚀效果,明确了D-氨基酸驱散生物膜的行为与作用机理。结果表明:SRB和IOB发生协同作用,在碳钢试样表面形成致密的生物膜,其不仅提供了适合SRB生长的厌氧环境,还对SRB起到一定的保护作用,导致SRB+IOB混合菌造成的腐蚀最为严重,而D-氨基酸释放出的生物膜分散信号因子可改变细菌细胞壁肽聚糖成分以及调节细胞基因表达方式,通过其与细菌蛋白质结合来抑制生物膜形成,并使已有生物膜主动从碳钢表面分散脱落,破坏SRB与IOB所构成的氧浓差环境,在很大程度上抑制了因细菌所产生的胞外聚合物(EPS)导致的金属腐蚀加剧,进而使得杀菌剂能更好地杀灭生物膜下的细菌,对混合菌生物膜中SRB和IOB的杀菌率分别高达100%、82.60%,表明D-氨基酸通过驱散生物膜行为对杀菌剂起到了很好的杀菌增强效果。

316L不锈钢在硫酸盐还原菌和铁氧化菌共同作用下的腐蚀行为

采用微生物分析、电化学测试、扫描电镜观察及表面能谱分析等方法,研究了316L不锈钢在硫酸盐还原菌(Sulfate-Reducing Bacteria,SRB)与铁氧化菌(Iron-Oxidizing Bacteria,IOB)共同作用的溶液中的腐蚀电化学行为,分析了炼油厂冷却水系统中微生物腐蚀的特征及机制。结果表明,不锈钢电极在SRB与IOB相结合的溶液中的自腐蚀电位、点蚀电位和再钝化电位均随浸泡时间的增加而负移,其滞后环增大;在SRB与IOB共同作用的溶液中的腐蚀速率大于在无菌溶液中;显微观察表明生物膜疏松多孔,生物膜内细菌的生长代谢活动促使不锈钢表面的钝化膜层腐蚀破坏程度增加,在SRB与IOB共同作用下316L不锈钢电极发生了严重的点蚀。

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。

航煤铁细菌对X80钢腐蚀行为的影响

采用失重法、电化学技术以及表面分析技术研究了X80钢在有、无铁细菌(IOB)的模拟航煤积水溶液中的腐蚀行为。结果表明:IOB的存在加快了X80钢的腐蚀速率。X80钢在有、无IOB的溶液中均发生严重腐蚀,在含有IOB溶液体系的腐蚀速率是无菌溶液体系的两倍多。含IOB的溶液体系中,X80钢试样表面生物膜的致密性与IOB的数量变化呈正相关。IOB组成的生物膜起到了钝化保护作用,会阻碍溶液中部分腐蚀性离子的侵入,IOB存在于生物膜内,为维持自身的新陈代谢对X80钢造成了更严重的腐蚀,基体被腐蚀呈现带棱角的片状腐蚀产物。无菌溶液中的X80钢仅受到溶液中腐蚀性离子的影响,试样表面发生均匀腐蚀,且腐蚀产物膜呈疏松多孔的形貌。

兼具铁氧化功能的好氧反硝化菌脱氮性能研究

以分离于生物海绵铁体系的1株具有铁氧化功能的好氧反硝化菌-菌株2-5为对象,通过以有机氮、NH_4^+-N、NO_3^--N、NO_2^--N为唯一氮源的模拟废水及NH_4^+-N与NO_3^--N和NH_4^+-N与NO_2^--N混合氮源模拟废水,考察了该菌株的氨化、异养硝化及好氧反硝化能力。结果表明:(1)菌株2-5能够利用不同形态的含氮化合物,完成有机氮分解、异氧硝化、好氧反硝化及同步硝化反硝化等过程,且氨化及好氧反硝化作用与体系碳源量有密切关系,主要发生在对数增长期,而硝化作用在菌株生长的各个时期均在进行;(2)菌株2-5在有机氮源中的生长性能最好,对NO_3^--N的利用最彻底,在12~48 h的对数增长期平均去除率为5.68 mg/(L·h),NO_2^--N对菌株增长有一定的抑制作用,而混合氮源NH_4^+-N和NO_2^--N能够有效消除NO_2^--N对菌株生长代谢的抑制,并可促进NO_2^--N降解,在48 h时NO_2^--N去除率为99.97%,且运行结束时,相比氨氮为唯一氮源的体系,NH_4^+-N的去除率提高了6.55%,NH_4^+-N存在有利于菌株的好氧反硝化作用。菌株2-5广泛参与生物脱氮的各个环节,是一株罕见的新型脱氮微生物,具有非常重要的应用价值。

磁场作用下的微生物腐蚀研究进展

磁体周围存在磁场,磁体间的相互作用就是以磁场作为媒介的,磁场力包括洛伦兹力和安培力。概述了磁场对微生物和金属腐蚀过程的影响,包括对单一细菌和混菌体系、电化学控制和浓差极化控制的电化学过程的影响。归纳了磁场作用于微生物金属腐蚀的防控方法,包括微生物竞争手段、缓蚀杀菌剂的应用以及存在的不足等问题。在此基础上,重点综述了近年来磁场条件下金属微生物腐蚀的研究进展,分析了磁场对于微生物生长特性和生物膜形成的影响,分别以不同微生物存在的体系、电化学过程控制的类型等方面展开详细讨论。针对磁场存在的环境,总结了微生物对金属的腐蚀机理,包括生物膜理论、离子干涉理论、自由基理论等。最后结合磁场对金属腐蚀过程的相关机理,展望了后续磁场对微生物腐蚀防控的研究方向。

铁氧化菌对X80管线钢腐蚀行为的影响

采用电化学方法、腐蚀失重法及表面分析手段研究了X80钢在含有铁细菌(IOB)的油田产出水中的腐蚀行为。结果表明,IOB促进了X80钢的腐蚀。在空白的油田产出水中,X80钢腐蚀速率随时间增加先减小后增大。含有菌的油田产出水介质中,X80碳钢腐蚀速率先快速减小后又快速增大。含有铁细菌(IOB)的体系形成的生物膜较为疏松,同时可以看到大量的腐蚀产物及IOB细胞。而且通过三维立体显微镜可以看出含有IOB体系表面腐蚀较为严重且具有点蚀坑产生。极化曲线分析和失重分析都表明IOB的存在促进了X80碳钢的腐蚀。

Q235钢在海洋铁细菌作用下的腐蚀行为研究

采用开路电位、电化学极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)等方法研究了海洋铁细菌作用下Q235钢的腐蚀行为与腐蚀机理。扫描电子显微镜(SEM)形貌分析结果表明有大量的杆状铁细菌附在Q235钢铁表面。在海洋微生物的影响下,Q235钢的开路电位变小,腐蚀倾向与腐蚀率变大。EIS结果表明在海洋铁细菌作用下Q235钢的交流阻抗模值减少,而且大大降低了Q235钢的极化电阻和表面膜的电阻。微生物的附着促进了钢材表面的溶解,使其表面氧化膜层消失,进而形成了疏松不致密的生物膜层,从而加速了其腐蚀进程。

生物海绵铁体系好氧反硝化菌株筛选及其脱氮影响因素分析

采用氨氮模拟废水对生物海绵铁体系进行驯化,筛选出一株具有好氧反硝化功能的铁细菌,并对菌株生理生化及反硝化特性进行研究。经BTB培养基、Winogradsky铁细菌固体培养基初筛,结合反硝化性能测定,对菌株进行分离筛选。经形态观察、生理生化鉴定和16S r DNA序列分析,对菌株进行鉴定。研究碳源、海绵铁加量、pH值、温度及C/N对其生长量、反硝化性能的影响。筛选得到一株具有好氧反硝化功能的铁细菌H5,经鉴定为反硝化无色杆菌属(Achromobacter denitrificans sp.)。反硝化特性试验结果表明:该菌最佳碳源、海绵铁投加量、温度、pH值和C/N分别为酒石酸钾钠、1 mg/L、30℃、7、17∶1。该菌在生物脱氮方面具有明显优势。

成品油输送管道微生物腐蚀案例分析

通过分析成品油输送管线腐蚀产物组成、酸溶特性,利用细菌培养法培养和测定了腐蚀产物中与金属材料微生物腐蚀相关的细菌如硫酸盐还原菌(SRB)、铁细菌(IOB)的含量。模拟成品油输送管道厌氧环境和微量水存在情况,利用电化学极化曲线和电化学阻抗法、腐蚀失重法结合表面分析技术研究了X60管线钢在含SRB介质中的腐蚀行为。结果表明,多数管线腐蚀产物中存在SRB和IOB,管道沉积物以Fe_(3)O_(4)、FeS、Fe(OH)_(3)、Fe_(2)O_(3)等形式存在。在含有成品油和SRB菌液的模拟实验中,X60钢表面形成大量疏松多孔的腐蚀产物和SRB细菌的聚集体,腐蚀程度较空白对照组严重,且腐蚀形态呈现点蚀特征,点蚀坑深度高达25.1μm/14 d。