金屬材料的微生物腐蝕與防護(hù)研究進(jìn)展

賈莉

摘要：金屬材料的腐蝕是影響金屬使用壽命以及金屬制品使用安全的重要因素。隨著對(duì)金屬腐蝕研究的不斷深入，微生物的金屬腐蝕逐漸的被重視。金屬的微生物腐蝕研究，在我國(guó)仍然屬于起步階段，與國(guó)際上的研究存在一定的差距。本文從微生物金屬腐蝕進(jìn)行研究，并最終提出相應(yīng)的防腐方案，實(shí)現(xiàn)在這一領(lǐng)域上研究方面的一定進(jìn)展。

關(guān)鍵詞：金屬材料腐蝕;微生物腐蝕;腐蝕防護(hù)

自然界中，微生物會(huì)附著于金屬材料表面，形成微生物的生物膜。生物膜內(nèi)部環(huán)境會(huì)和自然環(huán)境形成差異，引起金屬結(jié)構(gòu)的腐蝕。微生物腐蝕對(duì)于金屬材料來(lái)說(shuō)，已經(jīng)逐漸成為主要的腐蝕原因，并每年造成大量的損失成本。其中，腐蝕影響最大的是，海洋微生物對(duì)船舶的腐蝕。應(yīng)對(duì)與日俱增的微生物金屬腐蝕，實(shí)現(xiàn)金屬材料微生物腐蝕的有效防護(hù)研究，是目前相關(guān)產(chǎn)業(yè)以及學(xué)術(shù)界主要關(guān)注的問(wèn)題。

一、微生物對(duì)金屬材料的腐蝕

1.微生物腐蝕概述

化學(xué)腐蝕以及電化學(xué)腐蝕，在日常生活中較為常見(jiàn)，也被大眾所熟知，但是微生物腐蝕卻相對(duì)較少被提及。但是事實(shí)上，微生物腐蝕已經(jīng)有一定的研究歷史，并且在金屬腐蝕中扮演重要角色。微生物腐蝕是由微生物引起的生物性腐蝕。一般會(huì)將微生物腐蝕歸類(lèi)于電化學(xué)腐蝕，但其腐蝕介質(zhì)是通過(guò)微生物的繁衍和新陳代謝的物質(zhì)進(jìn)行理化反應(yīng)引起的，和傳統(tǒng)電化學(xué)反應(yīng)腐蝕有一定的不同。微生物腐蝕本身作用過(guò)程十分復(fù)雜，存在多種化學(xué)和物理現(xiàn)象，因此一旦出現(xiàn)，對(duì)于金屬材料造成的損害以及相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)損失都是十分巨大的。

2.金屬材料的微生物腐蝕

2.1鋼材料的微生物腐蝕

微生物腐蝕對(duì)于鋼材料的腐蝕影響較大。對(duì)于組成船體的鋼材料來(lái)說(shuō)，8毫米厚的碳鋼板，經(jīng)過(guò)兩年時(shí)間，就可被微生物腐蝕至穿孔的程度。鋼材料微生物腐蝕可視現(xiàn)象為潰瘍狀蝕坑，呈橢圓形，有的蝕坑呈階梯狀。

2.2其他金屬材料微生物腐蝕

除了對(duì)鋼材料存在腐蝕現(xiàn)象以外，微生物對(duì)于不銹鋼、鋁、鋅、銅以及金屬合金等金屬材料都會(huì)有不同程度的腐蝕作用。其中，對(duì)于微生物反應(yīng)較為敏感的有銅鎳合金、不銹鋼等。

二、金屬材料的微生物腐蝕防護(hù)方法

1.物理方法

1.1曝氣法

曝氣法主要是通過(guò)游離氧進(jìn)行細(xì)菌的殺滅。但是這種方式實(shí)際應(yīng)用中容易引起反效果。部分微生物菌群存在溶解氧的耐受問(wèn)題，有些微生物菌群對(duì)于游離氧反應(yīng)活躍，反而提升了腐蝕速率。因此，這種殺菌方式需要慎重應(yīng)用。

1.2紫外線法

紫外線對(duì)于微生物來(lái)說(shuō)，會(huì)產(chǎn)生滅活效果，因此有殺菌抗腐蝕的作用。應(yīng)用紫外線燈波長(zhǎng)的輻射作用，通過(guò)充足的輻射時(shí)間就能實(shí)現(xiàn)殺菌效用。紫外線法抗腐蝕作用十分明顯，對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)的防護(hù)最高可以降低腐蝕效率達(dá)百分之五十。但是紫外線殺菌法存在很大的局限性。這種方法對(duì)于應(yīng)用環(huán)境有一定的限制，在船艙等污水環(huán)境中，殺菌效果會(huì)受到影響，對(duì)于生物膜內(nèi)的微生物，殺菌效果同樣有限。

1.3超聲波法

超聲波法通過(guò)一定頻率的聲波震動(dòng)，使微生物菌群受到震動(dòng)，當(dāng)震動(dòng)幅度達(dá)到一定的劇烈震蕩頻率，就可以實(shí)現(xiàn)菌群的殺滅。

1.4機(jī)械清除法

機(jī)械清除法是一種機(jī)械清理方式。在船舶底艙等空間較為局限的空間，采用其他殺菌方式較為受限。這個(gè)時(shí)候，這種傳統(tǒng)的清除方法，反而容易應(yīng)用。機(jī)械清除法就是通過(guò)海綿、刷子、清洗器具等對(duì)微生物菌群、生物膜等結(jié)構(gòu)進(jìn)行機(jī)械清理。也可通過(guò)高壓水槍，但是清洗過(guò)程需要注意水體流速。

1.5介質(zhì)環(huán)境法

介質(zhì)環(huán)境方法是通過(guò)微生物的作用原理進(jìn)行殺菌的方法。這種方法是對(duì)微生物菌群的生長(zhǎng)環(huán)境進(jìn)行改變，降低其中的生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)降低腐蝕危害。介質(zhì)環(huán)境方法對(duì)特定的微生物菌群有作用，在進(jìn)行實(shí)際操作時(shí)，要完成菌群的研究，從而實(shí)現(xiàn)滅菌抗腐蝕。

2.化學(xué)方法

化學(xué)方法的應(yīng)用相對(duì)來(lái)說(shuō)，更為廣泛。這是由于化學(xué)制劑相對(duì)來(lái)說(shuō)較為易得，同時(shí)殺菌和抑制微生物活性的能力更強(qiáng)。常見(jiàn)的化學(xué)防護(hù)微生物金屬腐蝕的方法，主要有兩方面途徑，一方面是直接殺菌的殺菌劑;另一方面則是抑制微生物生長(zhǎng)或者抑制微生物活性的抑制劑。我國(guó)目前應(yīng)用較多的殺菌劑為：季胺鹽、醛類(lèi)、雜環(huán)類(lèi)以及它們的復(fù)配物。但是化學(xué)方法的副作用也是十分明顯的，一方面化學(xué)制劑具有一定的污染性，對(duì)于船舶等金屬材料的抗腐蝕應(yīng)用，容易造成水體等周邊環(huán)境的污染;另一方面化學(xué)制劑不能夠“一勞永逸”，會(huì)由于菌群的抗藥性等原因，不斷的降低使用效果進(jìn)而增加使用頻次和使用劑量。

3.陰極防腐法

陰極防腐法是主要針對(duì)船舶金屬材料進(jìn)行的有效防微生物腐蝕的方法之一。較為廣泛應(yīng)用的措施是電解防污防腐裝置，通過(guò)其中的電極作用，電解形成的微生物菌群以及生物膜，從而實(shí)現(xiàn)腐蝕的防護(hù)。

4.微生物法

微生物法是利用微生物之間的生存介質(zhì)環(huán)境差異競(jìng)爭(zhēng)，而產(chǎn)生相互抑制作用的一種方法。微生物法更為安全和環(huán)保，但是由于其復(fù)雜的生物學(xué)機(jī)理，不容易完成。在未來(lái)的微生物金屬腐蝕中，這種方法將獲得進(jìn)一步的研究和發(fā)展，實(shí)現(xiàn)更為高效的應(yīng)用。

三、結(jié)語(yǔ)

金屬材料在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛，鑒于此，其微生物腐蝕的防范和防護(hù)，更應(yīng)當(dāng)受到重視。應(yīng)當(dāng)不斷地結(jié)合實(shí)際情況，如船舶、建筑等，針對(duì)性的采用物理方法或化學(xué)方法等，提升金屬材料的壽命，完成其安全保證。研究微生物金屬腐蝕，以及其防腐，對(duì)于相關(guān)產(chǎn)業(yè)具有重要意義，也會(huì)在未來(lái)獲得重要的發(fā)展。

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