微生物腐蚀基础.ppt

材料腐蚀与防护微生物腐蚀,主讲人：,唯真求新,主要内容,微生物腐蚀的定义微生物腐蚀的分类微生物腐蚀的机制,唯真求新,一、微生物腐蚀是什么？,微生物腐蚀(MIC)是一种特殊类型的腐蚀，它是由于微生物的直接或间接地参加了腐蚀过程所起的金属毁坏作用。微生物腐蚀是一种局部腐蚀，而且几乎都有点蚀的迹象，其危害是极其严重的。,冲蚀破坏,文物表面微生物霉菌着生,唯真求新,（1）由于细菌繁殖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。（2）由细菌代谢作用引 起氧和其他化合物的消耗，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。（3）由细菌代谢产物的作用引起的；（a）影响 pH 或酸度；（b）影响氧化还原电位；（c）使环境的化学状况发生变化（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）；（d）生成或消耗氧而影响氧的浓度。,二、微生物腐蚀的分类,唯真求新,硫酸盐还原菌（SRB）的腐性机理,1.阴极去极化理论:Kuhr提出了硫酸盐还原菌腐蚀的经典理论阴极去极化作用。他认为硫酸盐还原菌的作用是使氢原子从金属表面除去,在有氧的环境中，碳钢的腐蚀反应为：Fe-2eFe2+阳极反应O2+2H2O+4e4OH-阴极反应在缺氧环境中阴极反应为 2H+2eH2,三、微生物腐蚀的机制,唯真求新,硫酸盐还原菌（SRB）的腐性机理,2、微生物腐蚀的机制,2.浓差电池:Starkey认为当部分金属表面有污垢或腐蚀产物(如铁的水化物)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SRB生存的环境。,浓差电池示意图,唯真求新,硫酸盐还原菌（SRB）的腐性机理,2、微生物腐蚀的机制,3.沉积物下的酸腐蚀理论:这个理论的依据主要是绝大多数MIC的最终产物是低碳链的脂肪酸，其中较常见的是醋酸。当醋酸在沉积物下浓缩时，对碳钢有很大的侵蚀性。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阳极。氧的阴极还原反应导致金属周围溶液的pH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热力学稳定相，金属离子会被水解成H令。如果阳极区和阴极区是隔离的，阳极区的pH值会下降，阴极区pH值会上升。,唯真求新,硫酸盐还原菌（SRB）的腐性机理,2、微生物腐蚀的机制,4.阳极区固定理论:在金属表面形成闭塞电池的过程中，细菌的菌落最初形成的蚀坑主要由细菌的生命活动引起的。大部分的微生物都固定在菌落周围，这使得阳极区固定。此种理论用来解释约90%以上的MIC以孔蚀为特征。,唯真求新,硫酸盐还原菌（SRB）的腐性机理,2、微生物腐蚀的机制,5.局部电池作用:在细菌产生的S，一与Fe作用后，生成的部分FeS作为局部电池的负极，附着在作为局部阳极的Fe表面，在盐含t高的污水的作用下，相互持续反应，使管材腐蚀得以进行。,6.代谢产物腐蚀:培养基中Fe2+对低碳钢厌氧腐蚀有影响。SRB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化物的结果，代谢产物形成的腐蚀产物膜(如Fe2+,H2S和磷化物等)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,2、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，微生物膜是一个随时间而变化的多层结构，内层含氧量极低，而外层膜的氧含量则逐渐升高。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。,唯真求新,