本发明专利技术涉及一种用于海水环境中抑制金属材料腐蚀的生物缓蚀剂及其防护方法。该生物缓蚀剂含有解脂假交替单胞菌(Pseudoalteromonaslipolytica)，该细菌对人体无害，可在金属材料表面形成一层具有方解石结构的稳定的有机‑无机复合薄膜，使金属材料的抗均匀腐蚀及点蚀性能极大提高，且这种薄膜形成后具有自修复性。此方法操作简单，用量少，无毒无污染，对被处理金属材料的形状和尺寸无要求，能够代替某些传统的有污染的表面处理方法和缓蚀剂，大幅降低金属腐蚀防护的成本和后期维护成本，实现金属结构物的高效绿色防护。
Biological corrosion inhibitor and anticorrosion method for inhibiting corrosion of metal materials in seawater environment
The invention relates to a biological corrosion inhibitor for inhibiting corrosion of metal materials in seawater environment and a protection method thereof. The bio-corrosion inhibitor contains Pseudoalteromonas lipolytica, which is harmless to human body. It can form a stable organic-inorganic composite film with calcite structure on the surface of metal materials, which greatly improves the uniform corrosion resistance and pitting corrosion resistance of metal materials. Self repairing. This method is simple to operate, less dosage, non-toxic and non-polluting, and has no requirement for the shape and size of the treated metal materials. It can replace some traditional contaminated surface treatment methods and corrosion inhibitors, greatly reduce the cost of metal corrosion protection and later maintenance, and realize the efficient green protection of metal structures.
【技术实现步骤摘要】
用于海水环境中抑制金属材料腐蚀的生物缓蚀剂及防腐方法
：本专利技术属于环境工程领域，具体涉及一种用于海水环境中抑制金属材料腐蚀的生物缓蚀剂以及采用所述生物缓蚀剂抑制金属腐蚀的方法。
技术介绍
：在海洋环境中应用的金属材料面临着严重的腐蚀问题，为保证其服役期间的安全性，势必要开发长期有效的防腐蚀方法。而在众多防腐技术中，有机涂层通过钝化及阻碍腐蚀介质机制能够较好的保护金属材料基体(Suleimanetal,SurfaceandCoatingsTechnology,2017,324:526‐535)。然而这些有机涂层耐候性以及环境友好性一直是一个问题(Mousaaetal,ProgressinOrganicCoatings,2017,111:220‐230；Thirumoolanetal,ProgressinOrganicCoatings,2015,89:181‐191)。开发绿色环保的技术手段势在必行。生物基材料由于环保无毒而得到广泛关注。其中某些种类微生物膜具有一定的防腐蚀作用(宋振纶等，一种生物金属缓蚀剂及其应用，CN104480472A),但由于微生物膜在实际环境中并不稳定，且容易损坏，因此防护效果很难持久，且容易受外界因素影响。海洋中某些微生物都可以引起矿化，也就是碳酸钙镁盐沉积(Weineretal,ReviewsinMineralogyandGeochemistry,2003,54:1–29；DeJongetal,EcologicalEngineering,2010,36:197–210)。在这个过程中，金属离子由于静电作用被吸附到带有负电的细菌表面，与细菌表面的胞外聚合物结合，形成碳酸钙镁盐的成核点；而细菌通过新陈代谢活动所产生的二氧化碳和水与海水中的钙、镁离子结合，并在成核点进一步沉积，逐渐在材料表面形成具有晶体结构的钙镁碳酸盐的沉积物(Lithetal,Sedimentology,2003,50:237–245；Rivadeneyraetal,TheISMEJournal,2010,4:922–932)，解决了有机生物膜防护不稳定性难题。经对现有技术的文献检索发现，Shinano等在《NipponSuisanGakkaishi》(1969年，第35期，第1001－1005页)发表了海洋中有某些细菌可以产生碳酸盐。McCallum等在《JournalofAppliedBacteriology》(1970年，第33期，第649－655页)发表了从海洋沉积物中分离到一株细菌，发现其有较强的碳酸盐生成能力。Gonzalez等在《BioMedResearchInternational》(2015年，第1期，第1－15页)发表了不同介质中细菌的碳酸盐及硫酸钙的生成。Mariella等在《Desalination》(2017年，第405期，第1－9页)发表了海水中具有碳酸钙矿化能力的细菌拥有强大的脱盐能力。尽管研究发现一些细菌具有形成无机盐的能力，但未见利用这种细菌制备成缓蚀剂，通过在金属表面形成有机‐无机薄膜应用于防腐蚀领域的报道。
技术实现思路
：根据本专利技术的一个方面，提供一种可以在海水环境下抑制金属材料腐蚀的生物缓蚀剂，该生物缓蚀剂通过在金属表面形成一层方解石结构的有机‐无机复合薄膜，可有效降低金属的腐蚀速率和点蚀发生率，对于碳钢，可使腐蚀速率下降低约200倍。所述生物缓蚀剂，其特征在于，含有解脂假交替单胞菌(Pseudoalteromonaslipolytica)和培养基。优选地，所述缓蚀剂中解脂假交替单胞菌的活菌浓度不低于108CFU/ml。进一步优选地，所述海水体系中解脂假交替单胞菌浓度不低于109CFU/ml。进一步优选地，所述海水体系中解脂假交替单胞菌浓度为109-1012CFU/ml。优选地，所述解脂假交替单胞菌为SCSIO04301菌种。优选地，所述生物缓蚀剂的制备方法，将解脂假交替单胞菌接种于培养基中，在30℃下，120r/min震荡培养12小时，获得活菌浓度不低于108CFU/ml的生物缓释剂。根据本专利技术的又一方面，提供了一种采用所述生物缓蚀剂减轻海水中金属材料腐蚀的方法，其特征在于包括以下步骤：(1)将生物缓蚀剂按照至少1:200配比加入到海水中；(2)对金属表面打磨，清洗处理；(3)将金属材料浸入含有生物缓蚀剂的海水中，浸泡不少于48小时，形成具有防腐蚀的生物有机-无机复合薄膜。本领域技术人员可根据实际条件和使用条件，选择海水体系的pH值范围。一般情况下，只要解脂假交替单胞菌能存活的pH范围即可。优选地，所述含有生物缓蚀剂的海水体系pH值为7.0-8.5。优选地，所述缓蚀剂使用温度在10-37℃之间。进一步优选地，所述缓蚀剂使用温度为25-37℃.根据本专利技术的又一方面，提供一种金属材料，其特征在于，表面具有上述生物缓蚀剂和/或使用上述方法在金属表面形成的具有耐腐蚀作用的方解石结构碳酸钙镁盐与细菌胞外聚合物的复合材料薄膜。优选地，所述金属材料选自铁基、铝基金属材料中的至少一种。进一步优选地，所述金属材料选自碳钢、低合金钢、不锈钢、铝、铝合金的至少一种。根据本专利技术的又一方面，所述金属材料用于海洋环境。所述金属材料可用作船体、船舶压载舱、水槽、水池、结构物、管道、焊接材料等方面的金属材料。本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术提供了一种新型生物缓蚀剂，缓蚀剂活性成分为海洋解脂假交替单胞菌，细菌对人体无害；与常规无机、有机缓蚀剂和传统表面处理工艺相比，所述生物缓蚀剂用量少，使用方便，无毒无污染，可降解，属于环境友好型缓蚀剂。(2)本专利技术所述生物缓蚀剂可以在金属表面生成具有方解石结构的有机-无机复合薄膜，薄膜结构致密，稳定，可以有效抑制金属的腐蚀，碳钢腐蚀速率可下降200倍。随着在海水中浸泡时间的延长，其耐蚀性还会提高。且在表面薄膜被破坏后，只要维持细菌的生存，薄膜还可以自修复。(3)本专利技术所述生物缓蚀剂，在金属表面形成稳定的有机-无机复合薄膜后，如将金属移出缓蚀剂体系，金属仍可在海水与大气环境中保持长期不腐蚀。(4)本专利技术所述生物缓蚀剂用于金属防护，工艺简单，对材料尺寸和形状无要求，可大幅降低生产和维护成本。附图说明图1为实施例2中1天的电化学阻抗谱的bode图。图2为实施例2中3天的电化学阻抗谱的bode图。图3为实施例2中5天的电化学阻抗谱的bode图。图4为实施例2中7天的电化学阻抗谱的bode图。图5为实施例2中9天的电化学阻抗谱的bode图。图6为实施例2中14天的电化学阻抗谱的bode图。图7为实施例2中的碳钢在(a)无菌海水体系下和(b)含解脂假交替单胞菌海水体系下30天浸泡宏观图。图8为实施例7中的碳钢在无菌海水体系下浸泡后的表面点蚀状况图。图9为实施例7中的碳钢在含解脂假交替单胞菌海水体系下浸泡后的表面点蚀状况图。图10为实施例8中的碳钢表面生物有机‐无机涂层的傅里叶变换红外光谱图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步说明。实施例中的细菌为解脂假交替单胞菌(Pseudoalteromonaslipolytica)SCSIO04301，分离于南海海水中,编号为SCSIO04301，菌种保存在含20％甘油的2216E液体培养基中，储存温度为-80℃。实施例中生本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于海水环境中抑制金属材料腐蚀的生物缓蚀剂，其特征在于含有解脂假交替单胞菌。
【技术特征摘要】
1.一种用于海水环境中抑制金属材料腐蚀的生物缓蚀剂，其特征在于含有解脂假交替单胞菌。2.根据权利要求1所述的用于海水环境中抑制金属材料腐蚀的生物缓蚀剂，其特征在于所述解脂假交替单胞菌为SCSIO04301菌种。3.根据权利要求1所述的用于海水环境中抑制金属材料腐蚀的生物缓蚀剂，其特征在于，解脂假交替单胞菌的活菌浓度不低于108CFU/ml。4.一种在金属表面形成具有防腐蚀效果的方解石结构有机-无机复合薄膜的方法，采用权利要求1-3任一权利要求所述的用于海水环境中抑制金属材料腐蚀的生物缓蚀剂，其特征在于包括以下步骤：步骤1：将解脂假交替单胞菌接种于培养基中，在25-37℃下震荡培养，获得...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘涛，王晓雪，郭章伟，郭娜，曾振顺，
申请(专利权)人：上海海事大学，
类型：发明
国别省市：上海,31
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