污水系统的中细菌会对腐蚀有显著的影响,其中硫酸盐还原菌SRB产生的腐蚀最为严重。目前很多含有二氧化碳的污水介质中同时含有硫酸盐还原菌,而选择合适的二氧化碳缓蚀剂,不仅会对二氧化碳腐蚀有很好的抑制效果,也能有效杀灭细菌。武汉楚博士科技有限公司研发的咪唑啉季铵盐类二氧化碳缓蚀剂在大庆、辽河油田现场使用结论表明,将咪唑啉缓蚀剂季铵化后,不仅能够提高咪唑啉缓蚀剂的抗二氧化碳腐蚀性能,同时使其兼具杀菌性能;而在硫化氢体系中,炔氧甲基胺类硫化氢缓蚀剂进行季铵化反应后,得到的产品在用作硫化氢缓蚀剂的同时,会增加了其杀菌功效。根据武汉楚博士科技有限公司多款产品的现场应用结果,表明,二氧化碳缓蚀剂、硫化氢缓蚀剂、集输缓蚀剂、页岩气缓蚀剂、天然气缓蚀剂等,这些药剂进行季铵化改性后,都能够增加药剂的杀菌效果,从而更为彻底地抑制了介质的腐蚀。除了采用缓蚀剂改性以外,还有以下多种方法可以用来抑制介质中细菌的滋生。

(1)杀菌剂

       杀菌剂因其简单、直接、高效而被广泛应用于油田污水系统中。常用的杀菌剂分为两类:氧化型杀菌剂和非氧化型杀菌剂。氧化型杀菌剂是具有强氧化性的杀菌剂,能快速有效杀死水中细菌。卤族元素中的F、Br、I都是性能良好的氧化型杀菌剂。其中,由于氯气更加高效、成本较低而且来源更广,相对来说其应用范围更加广泛,但是由于氯气对金属具有一定的腐蚀性,因此使用量不宜过大。而常用的非氧化型杀菌剂主要包括季铵盐、季磷盐、戊二醛、咪唑啉等,其中戊二醛的使用范围最广,将二者结合后投放于冷却水系统,可以有效防止细菌产生抗药性。

(2)紫外线杀菌

       紫外灯是一个简单可靠的杀菌技术,这是因为其在260nm波长处有非常强的辐射作用,而细胞内的核酸恰好能很好地吸收该波长。因此,若用紫外灯长时间照射SRB,一方面诱导核酸发生变异,影响酶的合成,另一方面产生自由基使得氨基酸发生光电离,进而促进细胞失活。

       紫外线杀菌技术具有杀菌效率高、无毒副作用,操作安全可靠等特点,但是该技术目前多用于水处理以及食品杀菌处理。

(3)电磁场杀菌

       电磁场杀菌是一个杀菌迅速,效率高,杀菌强度大,安全性好的方法。它是指通过高强度磁场发生器向螺旋线圈发出脉冲磁场,进而杀死微生物的杀菌机制。磁场脉冲时间极短,而其频率和强度变化巨大,从而使微生物的细胞膜出现强烈的振荡效应。在此状况下,细胞膜会出现大规模的破裂,其中的细胞质不断流出,进而使细菌因细胞膜破裂而死亡。

(4)阴极保护

       在SRB存在的腐蚀环境中,控制金属管线材料的电位负于普通电位100mV,即可产生比较好的保护效果。

(5)生物控制法

       生物控制法也称噬菌体(Bacteria phage)法,其中的噬菌体属于细菌病毒的范畴,该微生物能够将细菌吃掉。Sillankorva等的研究发现,噬菌体进攻宿主细胞以后,会破坏生物膜的部分结构,导致非感受态的细胞从细胞膜中游离出来成为浮游细菌。在此条件下,联合使用杀菌剂就可以对浮游细菌起到非常好的杀菌作用。

(6)改变腐蚀介质环境

       调整腐蚀介质的pH,当pH低于4时,腐蚀介质偏酸性条件下,SRB即会停止生长;提高腐蚀介质的矿化度,即提高腐蚀介质中的渗透压迫使细胞内含水量下降,来遏制SRB的繁殖;另外,不断循环注入热水来提高介质的温度也可杀死其中的SRB。

(7)抗菌防腐涂层

       涂层即是指为了对金属材料进行有效的保护,在其表层施加一层能够将金属与周围腐蚀介质隔离开的保护层,从而在一定程度上减轻腐蚀。有机涂层是目前应用最广、成本最低且效果最好的一种防腐方法。

       日益严重的油田腐蚀问题对防腐涂层提出了越来越高的要求,而抗菌防腐涂层除了能有效阻挡腐蚀介质与金属表面的直接接触以外,其中的抗菌材料还能有效杀灭涂层表面的细菌微生物,抑制其在金属以及涂层表面的附着,从而减缓微生物腐蚀的发生。因此,向有机涂层中加入具有抗菌杀菌性能的纳米材料技术的开发,使得涂层的抗菌防腐效果有了显著提高。纳米材料粒径小,更易于接触细菌微生物从而使细菌失活,达到抗菌防腐的目的。

       Dhoke等将纳米Al2O3加入到涂层中,研究结果表明,在浸泡初期,空白涂层也表现出了良好的抗菌防腐性能。但在进入腐蚀中后期的过程中,腐蚀介质逐渐通过涂层中的微观孔径渗透到涂层/金属界面,使得涂层逐渐从金属表面剥离,浸泡30d后涂层已经完全从金属材料表面脱落,无法再对金属起到保护作用。而加入纳米Al2O3的涂层则表现良好,这说明具有较小粒径和大比表面积的纳米Al2O3发挥了重要作用,其在一定程度上阻塞了腐蚀介质在涂层中的渗透路径,与此同时,纳米Al2O3本身的抗菌杀菌性能,也帮助减轻了金属表面的腐蚀。

镁及合金的腐蚀与缓蚀剂
ECN在SCC及缓蚀剂监测方面的研究进展

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