海水冷却体系中铜合金微生物腐蚀（MIC）的电化学研究
微生物腐蚀(MIC)是指由微生物引起或加速的腐蚀，是一个十分复杂的电化学过程，危害巨大。海水是易于微生物生长的介质，碳钢、不锈钢、铝及其合金、铜及其合金、镍及其合金等在海水中都会发生微生物腐蚀。铜合金由于具有良好的耐海水腐蚀性能、机械加工性能以及良好的导电导热性能，而被广泛应用于海水体系中。如：冷凝器、海水管路、热交换器以及海水淡化工程等。随着，我国海水利用事业的发展，海水中微生物的腐蚀已引起了人们的广泛关注。特别是采用海水作为工业冷却水时，由于冷却水系统的结构和工艺条件适宜于微生物的生长和繁殖，因此，海水冷却体系中微生物腐蚀和污损生物附着更南突出。但目前，国内外关于铜合金微生物腐蚀研究的文献较少，研究工作还不够深入。特别是有关海水冷却体系中有关铜锌合金的微生物腐蚀(MIC)的电化学研究未见报道。因此，进行海水冷却体系中铜合金微生物腐蚀(MIC)的电化学研究很有意义。
本文运用电化学研究方法，利用三电极体系，对无菌海水中铜合金腐蚀规律进行了研究。对海水冷却体系中铜合金表面由不同微生物(异养菌、硫酸盐还原菌和铁细菌)所生成的生物膜的性质、生长规律进行了跟踪研究，分别考察了海水体系中异养菌、硫酸盐还原菌和铁细菌的生物膜生长过程中开路电位、pH值和极化电阻Rp随时间的变化规律。考察了生物膜的沉积和迁移对阴、阳极极化曲线等电化学行为的影响。并用显微分析的方法研究了生物膜的形态和物质组成。研究结果表明：
(1)无菌海水中，铜合金HSn62的开路电位、pH值随时间的变化趋势平缓。在20余天的实验时间里，铜合金开路电位在-0.30V左右，介质pH值保持在8上下。且随浸泡时间的延长不断增加，铜合金极化电阻最后可稳定在50000Ωcm<'2>：同时，与原海水相比，铜合金HSn62受阴极去极化扩散控制不如其在原海水中的影响明显。阳极是活化控制，阴极有活化控制倾向，但主要受阴极作用控制。
(2)异养菌存在条件下，海水体系中铜合金表面的生物膜成膜迅速，24小时
铜合金极化电阻达到最大值150803Ωcm<'2>，且易于发生酸浸腐蚀。同时，海水体系中铜合金HSn62的腐蚀是受阴极去极化扩散控制，异养菌的存在可使电极的阴、阳极两条极化曲线较无菌时都明显向右移，从而使得电极腐蚀电流Icorr增加，铜合金腐蚀加剧。(3)海水体系中铁细菌在铜合金表面所生成的生物膜成膜迅速、质地较薄但致密。铁细菌及其生物膜的存在对电极的阴极极化过程影响较大，与在空白培养基中相比，铁细菌的存在使阴极极化阻力加大，曲线向左移，腐蚀电流Icorr减小。在实验条件下，对铜合金的腐蚀有一定的减缓作用。
(4)硫酸盐还原菌存在条件下，其在铜合金表面所形成的生物膜成膜速度快，膜质疏松；在海水体系中，SRB的存在使铜电极的开路电位大幅度负移，从-0.219V逐步阶梯负移至-0.618V，使阴、阳极极化曲线右移，从而使得电极腐蚀电流Icorr增加。SRB的存在可加速铜合金的腐蚀过程。
(5)显微分析结果表明，不同菌种在铜合金金属表面所生成的生物膜元素含量的差异与它们本身的生化特性有直接关系。
海水冷却体系;微生物腐蚀;铜合金;电化学;海水腐蚀
中国海洋大学
硕士
环境工程
张龙军;武杰
2006
中文
TG172.7;TG146.11
62
2007-08-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）