成果介绍
复杂环境下硫酸盐还原菌(SRB)的腐蚀行为与机理是腐蚀科学领域的重要研究方向。SRB是一类以乳酸或丙酮酸等有机物作为电子供体,在厌氧状态下将硫酸盐、亚硫酸盐等还原为硫化氢的细菌。它们广泛分布于土壤、海水、河水、淤泥、地下管道及油气井等环境中,对金属材料的腐蚀具有显著影响。
SRB通过异化作用将硫酸盐还原为硫化氢,并从中获取生存所需的能量。这一过程中,SRB能利用金属表面的有机物作为碳源,加速金属的腐蚀过程。在无氧或极少氧的情况下,SRB的腐蚀作用尤为突出,它们通过生物膜内的氢将硫酸盐还原,产生硫化氢,进而与金属反应生成硫化物,导致金属材料的局部或全面腐蚀。
研究表明,SRB的腐蚀行为受多种环境因素的影响,包括温度、pH值、硫酸盐浓度以及金属材料的种类和状态等。此外,SRB还能产生胞外聚合物,加速沉积物覆盖金属和裸金属之间的电偶效应,进一步加速金属材料的腐蚀。
针对SRB的腐蚀机理,科研人员提出了多种理论,包括阴极去极化理论、浓差电池理论、代谢产物理论及膜下酸腐蚀理论等。这些理论从不同角度解释了SRB如何影响金属材料的腐蚀过程,并为开发有效的腐蚀控制措施提供了理论依据。
成果亮点
揭示了SRB腐蚀的多重机理:研究从微尺度阐明了SRB作用条件下点蚀形成机理,提出了SRB通过加速沉积物覆盖金属和裸金属之间的电偶效应进而加速金属材料局部腐蚀的机理。同时,还发现了土层和腐蚀凹坑对SRB腐蚀的阻碍作用,并构建了复杂土壤环境因素影响下管线钢SRB腐蚀机理。这些成果为理解SRB腐蚀行为提供了理论基础。
创新性地引入力学-化学交互作用:在管线钢SRB腐蚀开裂的研究中,首次将力学-化学交互作用引入了金属材料微生物腐蚀研究中,开辟了微生物腐蚀开裂机理研究的新途径,并建立了管线钢SRB腐蚀开裂的热力学模型。
提出新的腐蚀控制思路:基于“生物能量学”和“细胞外电子传递”理论,提出了SRB作为生物阴极通过细胞外电子传递参与腐蚀反应过程的新机理,从本质上改变了腐蚀发生机制。这为耐微生物腐蚀材料的设计提供了新的思路。
具有广泛的应用前景:研究成果被国际同行广泛认同,在国内外众多研究机构中沿用,为油气田、土壤和海洋等复杂环境中的SRB腐蚀控制提供了理论指导。
团队介绍
,在控制科学与工程领域,东北大学的“复杂工业过程控制与实时调度的理论、方法及应用研究”团队备受瞩目。该团队由柴天佑院士领衔,汇聚了张化光教授、唐立新教授等国家杰出青年基金获得者,致力于复杂工业过程的控制与调度研究。他们的研究成果在学术界和工业界都具有广泛的影响力。
在化学领域,生命分析化学创新团队同样表现突出。该团队起源于东北大学分析科学研究中心,由方肇伦院士创立,并在国家杰出青年科学基金获得者王建华教授的带领下不断发展壮大。团队在流动注射在线预浓集技术、流动注射与原子吸收光谱联用检测技术以及微流控分析等方面进行了开拓型研究,为生命科学的发展提供了新的研究思路和技术手段。
此外,轻金属泡沫与环保材料研究团队也是东北大学的一支重要科研力量。该团队隶属于东北大学冶金学院,由罗洪杰教授担任课题组负责人。他们致力于轻金属泡沫材料的制备及其复合材料、应用技术的开发,以及铝工业固废高值化利用和无机多孔过滤材料的开发等研究。
这些团队不仅拥有强大的科研实力,还注重培养学生的创新思维和实践能力。他们的研究成果不仅推动了相关领域的科技进步,也为国家和社会的发展做出了重要贡献。
成果资料
产业化落地方案