陰極極化的抑菌機理研究.pdf

1、海水腐蝕與海生物污損問題一直是人類開發(fā)利用海洋資源過程中的兩大難題。外加電流陰極保護除了是金屬防腐的常用技術(shù)，也是一種防止海上構(gòu)筑物發(fā)生污損的有效方法。作為新型的防污技術(shù)，陰極極化的作用機理還沒有定論，本文通過數(shù)值模擬與實驗驗證相結(jié)合，研究了陰極極化對生物膜中細菌的影響及其原因。
　　本文首先利用數(shù)值模擬軟件模擬了外加電流陰極保護金屬表面的鈣沉積生長情況及表面附近的多種離子濃度的變化。發(fā)現(xiàn)陰極保護初始階段，保護電流密度值較大，生成

2、的OH-量多，鈣沉積的生長速度較大，鈣沉積中Mg(OH)2含量較多，隨著時間的延長，施加陰極保護的金屬表面鈣沉積的厚度及覆蓋率不斷增長，保護電流密度逐漸減小，生成的OH-量減少，Mg(OH)2的反應(yīng)速率下降，CaCO3與Mg(OH)2的摩爾比逐漸增大;同時，O2的還原反應(yīng)與鈣鎂的沉淀反應(yīng)造成金屬表面處Ca2+、Mg2+濃度減小，OH-濃度增大，pH升高。然后，利用熒光顯微鏡研究了陰極極化對試樣表面微生物膜中細菌附著數(shù)量的影響。發(fā)現(xiàn)正常浸

3、泡試樣表面有細菌的附著，而陰極極化試樣表面只有鈣沉積的存在，無細菌的附著，表明陰極極化可以抑制細菌的附著;接著研究了Ca2+、Mg2+和OH-濃度對微生物膜中細菌的影響，結(jié)果表明Ca2+濃度減小和pH升高可以顯著抑制細菌的附著，Mg2+濃度減小時細菌的數(shù)量稍有增加。最后，利用電化學方法監(jiān)測了微生物膜中的細菌在304不銹鋼試樣表面附著時的電化學參數(shù)變化。發(fā)現(xiàn)當試樣表面有微生物膜附著時由于微生物膜中細菌的生命活動使到達試樣表面的氧氣濃度下降