一种管道微生物监测柔性金属电极及监测方法技术

本发明专利技术涉及一种管道微生物监测柔性金属电极，属于微生物膜监测、微生物腐蚀研究及金属腐蚀与控制技术领域。该柔性金属电极包括：柔性绝缘基底和金属电极，金属电极布置在柔性绝缘基底表面；柔性绝缘基底采用聚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷或聚乙烯醇制成；金属电极包括阳极金属电极和阴极金属电极，电极为梳齿状，阳极金属电极和阴极金属电极的梳齿交错排列，阳极金属电极末端焊接阳极连接线，阴极金属电极末端焊接阴极连接线，阳极金属电极和阴极金属电极焊接连接线的两个末端靠近。采用本发明专利技术的一种管道微生物监测柔性金属电极及监测方法，可获取生物膜生长过程反馈的电信号，从而进行管道内微生物膜、微生物腐蚀监测。微生物腐蚀监测。微生物腐蚀监测。

【技术实现步骤摘要】
一种管道微生物监测柔性金属电极及监测方法


[0001]本专利技术属于微生物膜监测、微生物腐蚀研究以及金属腐蚀与控制
，涉及一种管道微生物监测柔性金属电极及监测方法。

技术介绍

[0002]微生物腐蚀是指微生物引起的腐蚀或受微生物影响的腐蚀，微生物腐蚀(MIC)在管道腐蚀中占据很大比例，并因此导致管道穿孔、泄露，进而引发安全事故。
[0003]传统的腐蚀监测探头一般采用针状、片状、管状等探针置于介质中进行腐蚀监测，而在管内介质流动、与介质接触面积及流速影响下，介质内部和管壁不同位置腐蚀情况并不完全一致，这就造成传统监测探头获取的监测数据与所监测管道实际腐蚀情况存在差异。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种管道微生物监测柔性金属电极，柔性电极独特的可变形性和弹性可以更好贴合管道内壁，监测环境与位置弥补了传统电极的不足，管道腐蚀监测数据也更真实可靠。
[0005]本专利技术提供一种管道微生物监测柔性金属电极，包括：柔性绝缘基底和金属电极，所述金属电极布置在柔性绝缘基底表面；所述柔性绝缘基底采用聚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷或聚乙烯醇制成，柔性绝缘基底厚度为0.2mm～1mm；金属电极包括阳极金属电极和阴极金属电极，电极为梳齿状，采用贴合管道的弧形片状结构设计，阳极金属电极和阴极金属电极的梳齿交错排列，阳极金属电极末端焊接阳极连接线，阴极金属电极末端焊接阴极连接线，阳极金属电极和阴极金属电极焊接连接线的两个末端靠近。
[0006]在本专利技术的管道微生物监测柔性金属电极中，两个电极形状和尺寸一致，两个电极各部位间距保持一致，每个电极上相邻两个梳齿间距离为梳齿宽度的3倍，阳极金属电极和阴极金属电极的梳齿交错排列使各相邻梳齿间距保持一致，且均为梳齿宽度，梳齿宽度及两电极间距都不小于3mm。
[0007]在本专利技术的管道微生物监测柔性金属电极中，所述柔性绝缘基底具有相互平行的两条侧边，梳齿连接端呈直线形，两个梳齿连接端沿相互平行的两条侧边布置。
[0008]在本专利技术的管道微生物监测柔性金属电极中，所述柔性绝缘基底具有两条相对的弧形边，梳齿连接端呈弧线形，两个梳齿连接端沿两条相对的弧形边布置。
[0009]在本专利技术的管道微生物监测柔性金属电极中，所述金属电极粘合在柔性绝缘基底上。
[0010]在本专利技术的管道微生物监测柔性金属电极中，所述金属电极采用金属箔或超薄金属片，厚度为0.01mm～0.8mm。
[0011]在本专利技术的管道微生物监测柔性金属电极中，所述金属电极采用磁控溅射、沉积或喷涂工艺镶嵌在柔性绝缘基底上，厚度为0.01mm～2.0mm。
[0012]在本专利技术的管道微生物监测柔性金属电极中，所述柔性绝缘基底与介质接触一侧根据电极形状直接浇筑出电极形状凹槽，以方便金属磁控溅射、沉积或喷涂。
[0013]本专利技术还提供一种管道微生物监测柔性金属电极的监测方法，具体监测过程如下：
[0014](1)将柔性金属电极置于监测环境内，依据监测需求，将柔性金属电极紧贴管道底部或置于管道侧壁；
[0015](2)同步采用电流或电压测量仪器测试两电极间电流或电位；
[0016](3)通过两个金属电极之间的电流或电位趋势，对微生物膜的形成过程进行同步监测和表征。
[0017]在本专利技术的管道微生物监测柔性金属电极的监测方法中，当两电极采用同种材质时，需对两个电极施加激励电信号；当两电极采用不同材质时，通过两电极间电势差引发的电信号促进微生物积聚成膜，进一步获取生物膜的反馈电信号进行微生物膜和微生物腐蚀的监测。
[0018]本专利技术的一种管道微生物监测柔性金属电极，至少具有以下有益效果：
[0019]1、本专利技术的管道微生物监测柔性金属电极结构简单、安装方便、可以重复使用，相比于传统腐蚀监测探头电极，柔性电极独特的可变形性和弹性可以更好贴合管道内壁，监测环境与位置弥补了传统电极的不足，管道腐蚀监测数据也更真实可靠。
[0020]2、试验结束可以取出直接进行微生物膜形貌分析等各种微观表征；还可以通过对电极表面的微生物膜信息分析，及时向管道内投放杀菌剂来抑制微生物的繁殖、除去微生物膜，投放杀菌剂后可以通过柔性金属电极持续监测，评估药剂杀菌效果，长期动态检测并管理微生物腐蚀发生发展。
[0021]3、基于此柔性金属电极搭建的微生物膜监测系统及方法不仅适用于输水管道室内微生物膜模拟研究，也可用于现场监检测，并根据监测结果优化防控措施。若有需要，本专利技术也可以在检测输水管道内微生物膜的同时实现管道基材的电化学腐蚀同步测试，以评价管道基材的微生物腐蚀。
附图说明
[0022]图1是本专利技术的一种管道微生物监测柔性金属电极工作面的一种结构示意图；
[0023]图2是本专利技术的一种管道微生物监测柔性金属电极工作面的另一种结构示意图；
[0024]图3是基于本专利技术的一种管道微生物监测柔性电极在冷却水管道内现场应用获取的电极间电流实例。
具体实施方式
[0025]下面根据附图对本专利技术的技术方案进行详细介绍。
[0026]如图1和2所示，本专利技术的一种管道微生物监测柔性金属电极，包括：柔性绝缘基底1和金属电极。所述金属电极布置在柔性绝缘基底1表面。所述柔性绝缘基底1采用聚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷或聚乙烯醇制成，柔性绝缘基底1厚度为0.2mm～1mm。金属电极包括阳极金属电极2和阴极金属电极3，电极为梳齿状，采用贴合管道的弧形片状结构设计。阳极金属电极2和阴极金属电极3的梳齿交错排列，阳极金属电极2末端焊接阳极连接线4，阴极金
属电极3末端焊接阴极连接线5，阳极金属电极2和阴极金属电极3焊接连接线的两个末端靠近。
[0027]具体实施时，两个电极形状和尺寸一致，两个电极各部位间距保持一致，每个电极上相邻两个梳齿间距离为梳齿宽度的3倍，阳极金属电极和阴极金属电极的梳齿交错排列使各相邻梳齿间距保持一致，且均为梳齿宽度，梳齿宽度及两电极间距都不小于3mm。
[0028]具体实施时，柔性绝缘基底1的形状根据金属电极形状调整。柔性绝缘基底1可以具有相互平行的两条侧边，梳齿连接端呈直线形，两个梳齿连接端沿相互平行的两条侧边布置。如图1所示，本实施例中，柔性绝缘基底1为矩形，金属电极梳齿连接端为直线形。阳极金属电极2和阴极金属电极3的梳齿连接端沿着相应的侧边布置。
[0029]柔性绝缘基底1可以具有两条相对的弧形边，梳齿连接端呈弧线形，两个梳齿连接端沿两条相对的弧形边布置。如图2所示，本实施例中，柔性绝缘基底1为圆形，金属电极梳齿连接端为弧线形。阳极金属电极2和阴极金属电极3的梳齿连接端沿着相应的侧边布置。
[0030]具体实施时，金属电极采用金属箔或超薄金属片，厚度为0.01mm～0.8mm。若金属电极材料弯曲性能良好，可以根据腐蚀监测需求适当增加厚度。金属电极粘合在柔性绝缘基底1上。
[0031]具体实施时，所述金属电极采用磁控溅射、沉积或喷涂工艺镶嵌本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种管道微生物监测柔性金属电极，其特征在于，包括：柔性绝缘基底和金属电极，所述金属电极布置在柔性绝缘基底表面；所述柔性绝缘基底采用聚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷或聚乙烯醇制成，柔性绝缘基底厚度为0.2mm～1mm；金属电极包括阳极金属电极和阴极金属电极，电极为梳齿状，阳极金属电极和阴极金属电极的梳齿交错排列，阳极金属电极末端焊接阳极连接线，阴极金属电极末端焊接阴极连接线，阳极金属电极和阴极金属电极焊接连接线的两个末端靠近。2.如权利要求1所述的管道微生物监测柔性金属电极，其特征在于，两个电极形状和尺寸一致，两个电极各部位间距保持一致，每个电极上相邻两个梳齿间距离为梳齿宽度的3倍，阳极金属电极和阴极金属电极的梳齿交错排列使各相邻梳齿间距保持一致，且均为梳齿宽度，梳齿宽度及两电极间距都不小于3mm。3.如权利要求2所述的管道微生物监测柔性金属电极，其特征在于，所述柔性绝缘基底具有相互平行的两条侧边，梳齿连接端呈直线形，两个梳齿连接端沿相互平行的两条侧边布置。4.如权利要求2所述的管道微生物监测柔性金属电极，其特征在于，所述柔性绝缘基底具有两条相对的弧形边，梳齿连接端呈弧线形，两个梳齿连接端沿两条相对的弧形边布置。5.如权利要求1所述的管道微生物监测柔性金属电极，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫茂成，范卫华，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：