海洋環(huán)境中鈍性金屬表面微生物附著的控制方法研究——電化學(xué)法和超聲波法.pdf

1、眾所周知，在海洋環(huán)境中使用的設(shè)備和材料由于各種微生物和海洋生物附著和增殖造成生物污損和微生物腐蝕會(huì)顯著減低設(shè)備和材料的使用性能和壽命，從而造成巨大的損失。解決微生物腐蝕和生物污損的有效方法之一就是控制微生物膜的附著和生長(zhǎng)。殺菌劑一直是廣泛使用的有效的控制方法，因?yàn)槲⑸锬さ慕Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)，殺菌劑通常不能發(fā)揮很大的作用。即使殺死了微生物，微生物膜仍然存在于材料表面，仍然會(huì)引起腐蝕。另外由于受到越來(lái)越嚴(yán)格的環(huán)境保護(hù)要求的限制，不可能長(zhǎng)期使用，因此

2、發(fā)展新型更有效的符合環(huán)保要求的微生物生長(zhǎng)的控制技術(shù)勢(shì)在必行。 本文在本實(shí)驗(yàn)室研究的基礎(chǔ)上，將熒光顯微鏡技術(shù)與電化學(xué)技術(shù)相結(jié)合，利用天然海水中鈍性金屬電化學(xué)性質(zhì)(開(kāi)路電位正移)與其表面微生物附著之間的相關(guān)性，對(duì)幾種控制微生物附著的方法(主要是超聲振蕩和陰極極化)進(jìn)行了研究。旨在找到一種能夠長(zhǎng)期控制海洋環(huán)境中鈍性金屬表面微生物附著的方法。主要工作和結(jié)論如下： 1．利用天然海水中鈍性金屬開(kāi)路電位正移與其表面附著微生物活性之

3、間的相關(guān)性，首次提出一種簡(jiǎn)單可靠，行之有效的評(píng)價(jià)控制鈍性金屬表面微生物附著效果的方法，即通過(guò)判斷恢復(fù)時(shí)間的長(zhǎng)短來(lái)評(píng)價(jià)控制方法的效果，恢復(fù)時(shí)間越長(zhǎng)控制效果越好。并通過(guò)機(jī)械擦除及陰極極化實(shí)驗(yàn)科學(xué)定義了鈍性金屬開(kāi)路電位的恢復(fù)時(shí)間。 2．當(dāng)極化電位在(-600mV-800mV)范圍內(nèi)，通過(guò)判斷恢復(fù)時(shí)間的長(zhǎng)短分別提出對(duì)于高鉬不銹鋼和1Crl8Ni9Ti不銹鋼兩種鈍性金屬較適宜的陰極極化控制條件，分別是-800mV下極化6小時(shí)和-800m

4、V下極化2小時(shí)。 3．超聲波振蕩對(duì)控制鈍性金屬電極表面微生物的附著具有一定的效果。在一定超聲頻率范圍(30kHz～40kHz)內(nèi)，提出利用超聲波振蕩控制鈍性金屬電極表面微生物的附著的較適宜條件即在35 kHz下超聲振蕩30min為宜，此時(shí)表面細(xì)菌清除率可以達(dá)到75％左右，基本能達(dá)到快速清除大部分附著微生物的要求。 4．超聲波振蕩能夠使微生物膜外部的微生物脫落，但長(zhǎng)期使用要消耗大量的能量；陰極極化能夠有效殺滅靠近金屬

5、表面的微生物，并且長(zhǎng)期使用無(wú)需消耗太多能量。由此將兩種方法結(jié)合使用，發(fā)現(xiàn)其控制效果明顯比單獨(dú)使用超聲振蕩與陰極極化控制的效果要好。在實(shí)驗(yàn)室條件下周期性連續(xù)地對(duì)有膜鈍性金屬電極施加超聲振蕩與陰極極化能夠使電極表面長(zhǎng)期處于一種無(wú)膜狀態(tài)，從而達(dá)到長(zhǎng)期控制海洋環(huán)境中鈍性金屬表面微生物附著的目的。 5．綜合比較幾種常用的控制微生物附著的方法(殺菌劑，機(jī)械擦除，超聲振蕩，陰極極化，陰極極化與超聲振蕩聯(lián)合)，發(fā)現(xiàn)其中陰極極化與超聲振蕩聯(lián)合的