钢铁样品中微生物腐蚀表面分析检测方案(扫描电镜)

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扫描电镜在微生物腐蚀研究中的应用 近年来，随着科学技术的不断发展，人类对海洋的探索和需求不断深入。而船舶是海上运输的主要工具，由于海上环境的复杂性，对船舶所用钢材的结构性能及耐腐蚀性的要求极高，不但要耐大气腐蚀、耐海水腐蚀，还要耐微生物腐蚀(microbially influenced corrosion， MIC) 11.2。 1891年 Garrett 提出微生物腐蚀后， Gaines 于1910年从埋设地下管线的腐蚀产物中提取出铁嘉氏杆菌，指出了细菌参与管道腐蚀的证据③。荷兰学者 Von Wlzoge K u hr自1922年开始，做了大量关于硫酸盐还原菌 SRB的研究工作，并于1934年提出了著名的阴极去极化理论，自此，科技界才开始关注微生物作用下的腐蚀。 腐蚀微生物主要是在自然界中参与硫、铁元素循环的菌类，包括好氧菌和厌氧菌。好氧菌有硫杆菌属，如氧化硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌和排硫杆菌等。它们分布于含硫的酸性矿水、土壤及海洋淤泥中，通过氧化元素硫和还原 性硫化物，产生硫酸而腐蚀金属、混凝土构件等。厌氧菌主要是硫酸盐还原菌(SRB)，广泛分布于 pH6~9的土壤、淡水、海水、淤泥中。微生物腐蚀常给地下管线、海底电缆、工业注水系统等工业设施带来严重危害，造成经济上的损失。 微生物腐蚀都是电化学过程，要对所得的电化学数据和腐蚀机制作出合理的解释，必须借助于表面分析技术。在微生物腐蚀的研究中，常用的表面分析技术有：环境扫描电镜(ESEM )、扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)俄歇电子能谱(AES)、X射线光电子能谱(XPS)等。本文对微生物腐蚀的样品制备及检测进行了简要介绍。 图2微生物样品的制备方法 扫描电镜可以观察生物样品的种类繁多，特异性很大，制备的方法不可能完全相同，对于含水较多的样品通常可采用如上方法。 本文所用到的样品制样过程如下： 1、钢铁样品在含有 SRB的培养基中培养数日； 2、浸入含有缓蚀剂的酸洗溶液中去除样品观察表面的腐蚀产物及杂质； 3、在2%的戊二醛溶液中浸泡1h； 4、分别用25%、50%、75%、100%的乙醇溶液进行脱水，脱水时间各 15min； 5、样品在空气中干燥。 luse caveEHV det cur magRHFWOptiPlan 3.00kVETD 0.20nA8.5mm 1000x 127 pm Apieo 2 OptiPlan 5.oo kVETD 0.20nA 10.1 mm 10000x 12.7 pm Apreo 2 HV dot cun mg A 1eWOptiplan 5.00kVETD 020nA 10.1mm 2 000x 63.5 umn WD -20pmApeo2 OptiPlan 5.00kVETD 0.20 nA 10.2 mm10 000x12.7 ieo2 图3扫描电镜下的硫酸盐还原菌(SRB) 离子溅射仪镀膜膜放入赛默飞场发射扫描电子显微镜 Apreo 2S 内进行检测。如图3所示，在SEM下可清晰观察到 SRB 在样品表面的附着状态，研究人员往往可通过 SRB 的附着数量、附着位置及附近的腐蚀情况等进一步研究。 注： SEM/EDS由于在高真空下进行测试，需要对试样进行固定、脱水和喷导电涂层，试样制备过程较复杂，会破坏生物膜的结构，因此， SEM 形成的图象具有一定的误差，在分析实验结果时应考虑到这一点。 参考文献 1.安闻迅.船用钢海水腐蚀与检测研究。 2.陈鸿海.金属腐蚀学。 3.凌云，陈志刚.材料的微生物腐蚀研究与进展。 近年来，随着科学技术的不断发展，人类对海洋的探索和需求不断深入。而船舶是海上运输的主要工具，由于海上环境的复杂性，对船舶所用钢材的结构性能及耐腐蚀性的要求极高，不但要耐大气腐蚀、耐海水腐蚀，还要耐微生物腐蚀（microbially influenced corrosion，MIC）[1,2]。      1891年Garrett提出微生物腐蚀后，Gaines于1910年从埋设地下管线的腐蚀产物中提取出铁嘉氏杆菌，指出了细菌参与管道腐蚀的证据[3] 。荷兰学者Von Wlzoge K ü hr自1922年开始，做了大量关于硫酸盐还原菌SRB的研究工作，并于1934年提出了著名的阴极去极化理论，自此，科技界才开始关注微生物作用下的腐蚀。