微生物腐蚀基础.ppt

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1、 材料腐蚀与防护微生物腐蚀主讲人：主讲人：唯真求新主要内容一微生物腐蚀的定义二微生物腐蚀的分类三微生物腐蚀的机制主讲人：指导老师：唯真求新一、一、微生物腐蚀是什么？微生物腐蚀是什么？微生物腐蚀微生物腐蚀(MIC)(MIC)是一种特殊类型的是一种特殊类型的腐蚀，腐蚀， 它是由于微生物的它是由于微生物的直接直接或或间接间接地参加了腐蚀过程所起的金属毁坏作地参加了腐蚀过程所起的金属毁坏作用。微生物腐蚀是一种用。微生物腐蚀是一种局部腐蚀局部腐蚀， 而而且几乎都有且几乎都有点蚀点蚀的迹象，其危害是极的迹象，其危害是极其严重的。其严重的。 冲蚀破坏冲蚀破坏文物表面微生物霉菌着生文物表面微生物霉菌着生唯真求

2、新（1 1）由于）由于细菌繁殖细菌繁殖所形成的黏泥沉积在金属表面，破坏了保护膜所形成的黏泥沉积在金属表面，破坏了保护膜，构成局部电池。，构成局部电池。（2 2）由）由细菌代谢细菌代谢作用引作用引 起氧和其他化合物的消耗起氧和其他化合物的消耗 ，形成通气差，形成通气差电池和浓差电池，在局部电池中发生去极化作用。电池和浓差电池，在局部电池中发生去极化作用。（3 3）由）由细菌代谢产物细菌代谢产物的作用引起的；的作用引起的；（a a）影响）影响 pH pH 或或酸度酸度；（b b）影响）影响氧化还原氧化还原电位；电位；（c c）使环境的）使环境的化学状况化学状况发生变化（包括氨、硝酸盐、亚硝酸盐、发

3、生变化（包括氨、硝酸盐、亚硝酸盐、硫酸盐、硫化物等其他离子，在反应中起催化作用）；硫酸盐、硫化物等其他离子，在反应中起催化作用）；（d d）生成生成或或消耗氧消耗氧而影响氧的浓度。而影响氧的浓度。二、二、微生物腐蚀的分类微生物腐蚀的分类唯真求新硫酸盐还原菌（硫酸盐还原菌（SRBSRB）的腐性机理）的腐性机理1.1.阴极去极化理论阴极去极化理论: : KuhrKuhr提出了提出了硫硫酸盐还原酸盐还原菌腐蚀菌腐蚀的经典理论的经典理论阴极去极化作用阴极去极化作用。他认为硫酸盐还原菌的作用是使氢原子从金。他认为硫酸盐还原菌的作用是使氢原子从金属表面除去属表面除去, ,在在有氧有氧的环境中，碳钢的腐蚀反

4、应为：的环境中，碳钢的腐蚀反应为：FeFe-2e-2eFeFe2+ 2+ 阳极反应阳极反应O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e4OH4OH- - 阴极反应阴极反应在在缺氧缺氧环境中阴极反应为环境中阴极反应为 2H2H+ +2e+2eHH2 2三、三、微生物腐蚀的机制微生物腐蚀的机制唯真求新硫酸盐还原菌（硫酸盐还原菌（SRBSRB）的腐性机理）的腐性机理2 2、微生物腐蚀的机制微生物腐蚀的机制2.2.浓差电池浓差电池: :StarkeyStarkey认为当部分金属表面有污垢或腐蚀产物认为当部分金属表面有污垢或腐蚀产物( (如如铁的水化物铁的水化物) )被盖时，会形成气差或者浓差电池。在

5、很多情况下被盖时，会形成气差或者浓差电池。在很多情况下，这种类型的腐蚀伴随着厌氧腐蚀，因为形成了适合，这种类型的腐蚀伴随着厌氧腐蚀，因为形成了适合SRBSRB生存生存的环境。的环境。浓差电池示意图浓差电池示意图唯真求新硫酸盐还原菌（硫酸盐还原菌（SRBSRB）的腐性机理）的腐性机理2 2、微生物腐蚀的机制微生物腐蚀的机制3.3.沉积物下的酸腐蚀理论沉积物下的酸腐蚀理论: :这个理论的依据主要是绝大多数这个理论的依据主要是绝大多数MICMIC的最终产物是低碳链的的最终产物是低碳链的脂肪酸脂肪酸，其中较常见的是醋酸。，其中较常见的是醋酸。当醋酸在沉积物下当醋酸在沉积物下浓缩浓缩时，对碳钢有很大的时

6、，对碳钢有很大的侵蚀性侵蚀性。在含氧。在含氧环境中，紧靠沉积物下面的区域相对于周围的大阴极成为小环境中，紧靠沉积物下面的区域相对于周围的大阴极成为小阳极。氧的阴极还原反应导致金属周围溶液的阳极。氧的阴极还原反应导致金属周围溶液的pHpH值变大。金值变大。金属在阳极区形成金属阳离子。如果金属氢氧化物在溶液中是属在阳极区形成金属阳离子。如果金属氢氧化物在溶液中是热力学稳定相，金属离子会被水解成热力学稳定相，金属离子会被水解成HH令。如果阳极区和阴令。如果阳极区和阴极区是隔离的，阳极区的极区是隔离的，阳极区的pHpH值会下降，阴极区值会下降，阴极区pHpH值会上升值会上升。唯真求新硫酸盐还原菌（硫酸

7、盐还原菌（SRBSRB）的腐性机理）的腐性机理2 2、微生物腐蚀的机制微生物腐蚀的机制4.4.阳极区固定理论阳极区固定理论: :在金属表面形成闭塞电池的过程中，细菌的在金属表面形成闭塞电池的过程中，细菌的菌落最初形成的菌落最初形成的蚀坑蚀坑主要由细菌的主要由细菌的生命活动生命活动引起的。大部分的引起的。大部分的微生物都固定在菌落周围，这使得微生物都固定在菌落周围，这使得阳极区阳极区固定。此种理论用来固定。此种理论用来解释约解释约90%90%以上的以上的MICMIC以孔蚀为特征以孔蚀为特征。唯真求新硫酸盐还原菌（硫酸盐还原菌（SRBSRB）的腐性机理）的腐性机理2 2、微生物腐蚀的机制微生物腐蚀

8、的机制5.5.局部电池作用局部电池作用: :在细菌产生的在细菌产生的S S，一与，一与FeFe作用后，生成的部作用后，生成的部分分FeSFeS作为局部电池的作为局部电池的负极负极，附着在作为局部阳极的，附着在作为局部阳极的FeFe表面，表面，在盐含在盐含t t高的污水的作用下，相互高的污水的作用下，相互持续反应持续反应，使管材腐蚀得以进，使管材腐蚀得以进行行。6.6.代谢产物腐蚀代谢产物腐蚀: :培养基中培养基中FeFe2+2+对低碳钢厌氧腐蚀有影响。对低碳钢厌氧腐蚀有影响。SRBSRB的厌氧腐蚀也是由于其代谢产生了具有较高活性及挥发的厌氧腐蚀也是由于其代谢产生了具有较高活性及挥发性的磷性的磷

9、化化物的结果，代谢产物形成的物的结果，代谢产物形成的腐蚀产物膜腐蚀产物膜( (如如FeFe2+2+ , H , H2 2S S和磷化和磷化物等物等) )会加速金属的局部腐蚀。会加速金属的局部腐蚀。唯真求新海洋环境中的微生物腐蚀海洋环境中的微生物腐蚀2 2、微生物腐蚀的机制微生物腐蚀的机制特征：由于海水的生物活性所引起的微生物腐蚀，包括生物附特征：由于海水的生物活性所引起的微生物腐蚀，包括生物附着和生物污损。海水和海泥环境中腐蚀过程复杂，影响因素多着和生物污损。海水和海泥环境中腐蚀过程复杂，影响因素多。 微生物形成的膜具有保护作用，从时间和空间结构来看，微微生物形成的膜具有保护作用，从时间和空间结构来看，微生物膜是一个随时间而变化的生物膜是一个随时间而变化的多层结构多层结构，内层内层含氧量极含氧量极低低，而，而外层外层膜的氧含量则逐膜的氧含量则逐渐升高渐升高。故研究绝对厌氧生物膜环境下的。故研究绝对厌氧生物膜环境下的附着和腐蚀是有相当难度的，这在实际情况中也是不切实际的附着和腐蚀是有相当难度的，这在实际情况中也是不切实际的。唯真求新