{首页主词},&

重防腐保護常見的四類微生物腐蝕

2016-10-27 11:42:52 作者：本網整理來源：雙獅涂料分享至：

    微生物腐蝕（Microbiologicallyinfluenced Corrosion）并非是它本身對金屬的侵蝕作用，而是微生物生命活動的結果間接地對金屬腐蝕的電化學過程產生影響。其中的細菌腐蝕廣泛存在于鋼鐵、銅、鋁及其合金中，如好氧型鐵細菌、錳細菌和厭氧型的硫酸鹽還原菌，它給工業設備、民用設施以及航空航天和航運機器等都造成了不同程度損失，尤其在石油化工和動力設備方面的經濟損失相當慘重。因此，對金屬細菌腐蝕和微生物腐蝕的研究具有非常重要的意義。

    鐵細菌

    鐵細菌是能從氧化二價鐵過程中得到能量的一群細菌，它生成的氫氧化鐵可在細菌膜鞘的內部或外部儲存；鐵細菌是好氣異養，也有兼性異養和嚴格自養型，在含氧量小于0.5mg/L的水泵中也能生長。氧化鐵細菌或所謂金屬沉積微生物普遍被看作是由微生物腐蝕造成的。因其與鐵有著不解之緣而常常存在于碳鋼和合金鋼中。

    腐蝕機理

    鐵細菌腐蝕機理因鐵細菌的好氧性，所以鐵細菌離不開氧的作用。鐵細菌具有產生鐵氫氧化物沉積物的能力，其大多數由亞鐵離子氧化到Fe3+離子產生能量，而后成為Fe（OH）3沉淀，多種造型鐵細菌促使已氧化亞鐵離子的沉淀。研究認為，鐵細菌主要以銹蝕垢形式參與，在很短時間內產生大量鐵氧化物沉積。Fe的生物性氧化率大大高于非生物性的。鐵細菌的腐蝕通過縫隙腐蝕機理而發生，氧化鐵細菌的作用在于高濃度氧區和金屬表面分成的小陽極點（在致密的鐵氫氧化物和生成物下面）以及大范圍陰極區。如鐵細菌在水管內壁形成氧濃差電池，發生的反應為：

    2Fe→2Fe2++4e（陽極過程）

    O2+2H2O+4e→4OH-（陰極過程）

    2Fe2++4OH-→2Fe（OH）2（腐蝕產物）

    4Fe（OH）2+O2+2H2O→2Fe（OH）3（腐蝕產物）

    總反應式：4Fe+6H2O+3O2→2Fe（OH）3

    由此可以想到，與活性溶解碳鋼相比，在易于產生縫隙腐蝕的不銹鋼和其它鈍化金屬上鐵細菌腐蝕的速度快慢。而水中碳鋼腐蝕的速度快慢還與其它微生物活性相關聯。

    硫桿菌

    硫桿菌可分為氧化硫硫桿菌（T.thiooxidans）、脫氮硫桿菌（T.dentrificans）和氧化亞鐵硫桿菌（T.ferroxidans）。其中氧化硫硫桿菌存在于清水中，脫氮硫桿菌則存在于礦物水、海洋和污泥油田、油水中。脫氮硫桿菌是嚴格自養兼厭氧菌，菌細胞為球桿狀，具單根極生鞭毛，運動活潑，無牙孢，革蘭氏染色陰性。它們不同于常見的利用有機物作為能源生長的異養菌，而是能利用還原新型無機硫化物作為能源，包括許多硫酸鹽和硫化物，將它們氧化成SO42-，或將硫化氫氧化成高價態硫化物；在厭氧條件下需要硝酸鹽和溶解氣態氮，NO3-作為電子受體被還原成N2，

    反應式為：5HS-+8NO3-+3H+→5SO42-+4N2+4H2O

    硫酸鹽還原菌

    硫酸鹽還原菌（SRB）有兩種類型：無芽孢的去磺弧菌屬和有芽孢的斑去磺弧菌屬。去磺弧菌是油田中最常見的具有嚴重腐蝕性的細菌，它嚴格厭氧。在厭氧微生物腐蝕中，SRB是最具破壞性的微生物，它把硫酸鹽還原為硫化物，促使硫化膜的形成。

    腐蝕機理

    作為厭氧性的細菌，若沒有陰極去極化作用則腐蝕就會停止，這是生物酶的催化則是腐蝕繼續進行的推動力。其陰極去極化過程為：

    4Fe→4Fe2++8e（陰極過程）

    8H2O→8H++8OH-（水電離）

    8H++8e→8H（陰極過程）

    SO42-+8H→S2-+4H2O（細菌的陰極去極化）

    Fe2++S2-→FeS（腐蝕產物）

    3Fe2++6OH-→3Fe（OH）2（腐蝕產物）

    總反應式：4Fe+SO42-+4H2O→3Fe（OH）2+FeS+2OH-

    研究結果表明，厭氧生物腐蝕已被證實由微生物去極化產生。有關H2S和H+對陽極金屬溶解影響方面和電化學腐蝕機理也已建立。

    過氧化氫酶

    過氧化氫生物菌（生物酶）是細菌細胞氧化作用的一個完整組合，主要由穩定態細胞產生。它同過氧化非變位酶和烷基過氧化氫一起被認為限制了活性氧類的堆積。生物霉菌通過促使它分解為水和氧而減少細胞內過氧化氫的濃度，如：2H2O2→2H2O+O2

    由Cu和Cu合金的時效試驗可以得知，界面H2O2濃度和過氧化氫生物酶的影響由在電極表面Cu2O/CuO兩種氧化物相關區域分配而決定；在浮游生物培養中，提出因生物酶作用的氧化還原反應去極化的生物酶腐蝕機理。并且認為這種去極化影響是可逆的，通過迭氮化鈉可逆變；其化合物和產生緩蝕酶的過氧化氫酶進行可逆反應。