氯离子和硫酸盐还原菌对Q235钢溶解氧还原反应的影响

IOCAS-IR > 海洋环流与波动重点实验室

	氯离子和硫酸盐还原菌对Q235钢溶解氧还原反应的影响
其他题名	The effect of chloride ion and sulfate-reducing bacteria on dissolved oxygen reduction reaction on the surface of Q235 steel
	李永娟
学位类型	博士
	2009-05-08
学位授予单位	中国科学院海洋研究所
学位授予地点	海洋研究所
关键词	溶解氧还原反应 Q235钢氯离子硫酸盐还原菌
摘要	在海水环境中，溶解氧阴极还原反应是钢铁材料腐蚀的主要因素之一，海水中的氯离子（Cl−）和硫酸盐还原菌（SRB）可能对溶解氧还原反应发生作用从而影响钢铁材料的腐蚀行为。本文以海洋工程材料Q235钢作为研究对象，通过循环伏安法、电化学阻抗谱、旋转圆盘电极和旋转圆盘-圆环电极线性扫描伏安法等电化学方法，研究了Cl−和硫酸盐还原菌对Q235钢电极表面溶解氧还原反应的影响，并对其影响机制进行了探讨。研究表明：Q235钢在模拟混凝土孔隙液中电极表面氧化物的还原反应和溶解氧的还原反应同时进行；溶解氧还原反应在阴极反应电位范围内最初为混合过程控制的二电子反应，电位较负时为扩散过程控制的四电子反应。当在0.02 M Ca(OH)2溶液中加入Cl−时，随着Cl−浓度的增加，溶液电阻减小，溶解氧还原反应峰电位逐渐正移，即溶解氧还原反应的过电位减小；同时随着氯离子浓度的增加溶解氧还原反应速率逐渐减小。由于硫酸盐还原菌在电极表面形成的生物膜阻碍了溶解氧到达电极表面，使得溶解氧还原反应与无菌时相比在一定程度上受到抑制，溶解氧还原反应速率降低；同时由于硫酸盐还原菌形成生物膜的作用，使得溶解氧还原机理也发生了改变，在没有硫酸盐还原菌时溶解氧还原以四电子还原为主，当硫酸盐还原菌数量较少时，溶解氧还原反应以二电子反应主，当硫酸盐还原菌数量较多时转为一电子反应为主。
其他摘要	The dissolved oxygen reduction reaction (ORR) is one of the main factors influenced steel corrosion in seawater environment. The chloride ion (Cl−) and sulfate-reducing bacteria (SRB) in seawater may affect on the ORR and the behavior of steel corrosion. In this thesis, the effect of Cl− and SRB on the ORR on the surface of the offshore engineering Q235 steel was investigated by cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy and rotating ring/disk electrode electrochemical methods. The results show that the reductions of dissolved oxygen and iron oxide on the surface of Q235 steel in simulated concrete pore solutions (0.02 M Ca(OH)2) occurred simultaneously. The ORR was a two-electron reaction which was controlled by mass-transfer and electron-transfer processes at the beginning of the reaction potentials. It was a four-electron reaction controlled by mass-transfer process at the more negative potentials. The peak potentials of ORR shifted to more positive direction and the rate of ORR decreased with increasing the concentration of chloride ions in 0.02 M Ca(OH)2 solutions. The ORR was inhibited, because the dissolved oxygen diffusion was hindered by the biofilm formed on the surface of Q235 steel in simulated seawater (3.5% NaCl) containing SRB. At the same time, the rate of ORR decreased and the mechanism was changed. ORR was a four-electron reaction in simulated seawater without SRB and a two-electron reaction with a small number SRB and a one-electron reaction with a large number SRB.
页数	78
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.qdio.ac.cn/handle/337002/1181
专题	海洋环流与波动重点实验室
推荐引用方式 GB/T 7714	李永娟. 氯离子和硫酸盐还原菌对Q235钢溶解氧还原反应的影响[D]. 海洋研究所. 中国科学院海洋研究所,2009.

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