陰極極化的抑菌機(jī)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(hù)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(jī)理還沒有定論，本文通過數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合，研究了陰極極化對(duì)生物膜中細(xì)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(hù)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(hù)初始階段，保護(hù)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(shí)間的延長，施加陰極保護(hù)的金屬表面鈣沉積的厚度及覆蓋率不斷增長，保護(hù)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(shí)，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(duì)試樣表面微生物膜中細(xì)菌附著數(shù)量的影響。發(fā)現(xiàn)正常浸

3、泡試樣表面有細(xì)菌的附著，而陰極極化試樣表面只有鈣沉積的存在，無細(xì)菌的附著，表明陰極極化可以抑制細(xì)菌的附著;接著研究了Ca2+、Mg2+和OH-濃度對(duì)微生物膜中細(xì)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(xì)菌的附著，Mg2+濃度減小時(shí)細(xì)菌的數(shù)量稍有增加。最后，利用電化學(xué)方法監(jiān)測了微生物膜中的細(xì)菌在304不銹鋼試樣表面附著時(shí)的電化學(xué)參數(shù)變化。發(fā)現(xiàn)當(dāng)試樣表面有微生物膜附著時(shí)由于微生物膜中細(xì)菌的生命活動(dòng)使到達(dá)試樣表面的氧氣濃度下降