Ингибирующее действие замещенных фенолов при коррозии алюминия в средах с бактериальной сульфатредукцией

• Автор: Голяк, Юрий Владимирович
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Калининград
• Количество страниц: 170 с. : ил.

Введение.

Глава 1. Литературный обзор.

1.1. Представления о микробиологической коррозии в средах с анаэробной сульфатредукцией
1.1.1. Биологическая активность как фактор коррозионного разрушения материалов. Характеристика масштабов биоповреждений.

1.1.2. Классификация сульфатредуцирующих бактерий.

1.1.3. Диссимиляторная сульфатредукция основа жизнедеятельности СРБ.

Участие СРБ в круговороте веществ в природе

1.1.4. Изменение биологической активности СРБ во времени

1.1.5. Влияние условий среды на развитие СРБ

1.2. Роль СРБ в коррозионных процессах

1.2.1. Раскрытие термина СРБиндуцированая коррозия.

1.2.2. Биофильмы и их роль в коррозионных процессах.
1.3. Ингибирование коррозионных сред как эффективный путь борьбы
с биоповреждениями.
1.4. Коррозионноэлектрохимическое поведение алюминиевых сплавов
в различных средах.
1.5. Современные представления об ингибирующем действии
органических соединений
1.5.1. Теории, описывающие поведение ингибиторов на границе металл среда .
1.5.2. Роль донорноакцепторных свойств ингибиторов в торможении коррозии
1.6. Роль квантовохимических методов в изучении ингибиторов коррозии.
1.6.1. Подходы к нахождению корреляций структура свойство.
1.6.2. Теоретикографовый подход
1.6.3. Формирование квантовохимического подхода к изучению ингибиторов коррозии
1.6.4. Развитие представлений о корреляции защитного действия с параметрами электронной струкгуры ингибиторов в е гг. XX в
1.7. Квантовохимические расчеты модельной адсорбции ингибиторов коррозии
1.7.1. Актуальность квантовохимического подхода к исследованию адсорбции ингибиторов коррозии.
1.7.2. Сущность простого кластерного приближения
1.7.3. Выбор модельной поверхности.
1.7.4. Оптимизация параметров геометрии и энергетическая стабильность
1.7.5. Учет влияния среды при расчетах модельной адсорбции.
1.7.6. Обзор работ по квантовохимическому изучению адсорбции
1.8. Физические методы исследования ингибиторов коррозии.
1.9. Представление об ингибиторах биоповрсждсний.
1.9.1. Химический способ борьбы с биоповреждениями.
1.9.2. Представления о связи биологической активности ингибиторов биоповреждений с их строением Г
1.9.3. Связь биологической активности соединений фенольного ряда с их строением .
Глава 2. Постановка задачи исследования
Глава 3. Экспериментальная часть.
3.1. Объекты и методы исследования.
3.1.1. Экспериментальное изучение СРБиндуцированой коррозии алюминиевого сплава.
3.1.1.1. Приготовление образцов и обработка поверхности металла
3.1.1.2. Культивирование штаммов СРБ и моделирование жизненного цикла микроорганизмов.
3.1.1.3. Выбор органических соединений ингибиторов и введение их
в коррозионную систему
3.1.1.4. Методика исследования электрохимической кинетики СРБиндуцированой коррозии алюминиевого сплава
3.1.2. Порядок выполнения корреляционного квантовохимического анализа
соединений фенольного ряда.
3.1.2.1. Расчет параметров электронной структуры органических молекул
в свободном и адсорбированном состоянии.
3.1.2.2. Нахождение корреляции параметров строения соединений с их
ингибирующим и биоцидным эффектом
3.2. Описание полученных результатов
3.2.1. Исследование коррозии алюминиевого сплава в присутствии СРБ в средах, ингибированных соединениями фенольного ряда.
3.2.1.1. Характер коррозионных повреждений и скорость коррозии алюминиевого сплава в присутствии СРБ
3.2.1.2. Влияние соединений фенольного ряда на репродукцию и метаболизм СРБ при коррозии алюминиевого сплава
3.2.1.3. Изменение в ингибированных средах.
3.2.1.4. Влияние соединений фенольного ряда на окислительновосстановительный
потенциал коррозионной среды.
3.2.1.5. Изменение электродного потенциала металлических образцов
в ингибированных средах с СРБ
3.2.1.6. Влияние соединений фенольного ряда на кинетику электродных процессов при коррозии в средах с СРБ.
3.2.2. Квантовохимический корреляционный анализ соединений фенольного ряда
как ингибиторов коррозии и как биоцидов на СРБ
3.2.2.1. Параметры равновесной геометрии свободных молекул
Ф 3.2.2.2. Параметры электронной структуры свободных молекул
3.2.2.3. Параметры электронной структуры модельных кластеров с А1.
3.2.2.4. Параметры электронной структуры модельных кластеров с АЬОз и АБз
3.2.2.5. Корреляция параметров строения соединений фенольного ряда с их ингибирующим эффектом.
3.2.2.6. Корреляция параметров строения соединений фенольного ряда с их биоцидным действием
Основные выводы по работе.
Рисунки
Список использованной литературы


В качестве восстановителей СРБ используют продукты жизнедеятельности других анаэробов. Если обеспечивается доступ углерода, то донором электронов может являться даже молекулярный водород 9. Н2 4Н Б2 , Дв 2,2 кДжмоль 1. Дв 0,1 кДжмоль 1. СРБ обитают в почве, пресной и морской воде, донном иле, геологических отложениях серы и нефти. Часто имеет место симбиоз с аэробными слизеобразующими микроорганизмами, которые производят питательные вещества и анаэробные условия для бактерий. Как и всем живым организмам, сульфатредуцирующим бактериям отводится своя роль в круговороте веществ. В анаэробных средах аккумулируются лишь те органические вещества, которые не могут быть усвоены аэробными организмами . Природные анаэробные зоны располагаются ниже, чем аэробные. В связи с этим единствсшая возможность удаления продуктов анаэробного метаболизма формирование их в виде газов НгЭ, СНЦ и т. Сера важнейший биоэлемент. Она, например, входит в состав аминокислот цистеина и метионина. Основные круговороты серы в природе сосредоточены на границе анаэробной и аэробной зон СРВ играют в круговороте серы важную роль. Изменение биологической активности СРВ во времени Характер изменения биологической активности изолированной популяции СРВ с течением времени достаточно хорошо изучен 9 , . Численность активных клеток достигает максимума и, по мере истощения питательной среды, снижается до некоторого минимума, что соответствует переходу СРВ в латентное состояние. Стационарная фаза 1. Фаза логарифмического отмирания. В естественной среде обитания концентрация активных клеток СРВ изменяется сезонно. Пик анаэробной сульфатредукции приходится на июль август . Влияние условий среды на развитие СРВ Как известно, один из наиболее важных факторов, влияющих на рост и размножение МО, т. Влияние на жизнедеятельность СРВ можно разделить на непосредственное и косвенное 5. Непосредственное влияние ионов Н и ОН выражается в воздействии на ак
тивность ферментов. Клеточные ферменты СРБ обладают также буферной функцией они способны регулировать кислотность среды, поддерживать в интервале, благоприятном для сульфатредукции , , . Косвенное действие на СРБ состоит в регулировании степени диссоциации тех или иных компонентов среды. Поскольку каждый из них характеризуется своей зоной перехода из диссоциированного состояния в недиссоциированное, микроорганизмы в зависимости от кислотности среды имеют дело с молекулярной или ионной формой веществ, что для них не безразлично 5, , . Считается, что анаэробные сульфатредукторы способны развиваться в нейтральных и слабощелочных средах, но не развиваются кислой 5, . Зона , где возможно развитие составляет 6. Оптимальные значения для бактериального роста 7. В кислых средах органические кислоты, находясь в недиссоциированной форме, легко проникают в клетку, становясь для нее токсичными. То есть, СРБ предпочитают щелочные среды обитания. Основная причина в том, что главный продукт их метаболизма недиссоциированный сероводород токсичный в кислых средах. Некоторые формы СРБ устойчивы к высоким концентрациям сероводорода до мгл НБ, введенного в лабораторных условиях , . СРБ строгие анаэробы, поэтому они также очень чувствительны к значению окислительновосстановительного потенциала Еь среды 5. Этот фактор, допускающий или не допускающий развитие анаэробов, является общепризнанным , . Причина, по которой анаэробы не переносят высокого Еь среды в том, что инактивируются некоторые жизненно важные ферменты. При этом анаэробный организм теряет способность к нормальному питанию . СРБ способны расти в широком интервале Еь от 5 до 0 мВ . Чем быстрее развивается культура, тем быстрее снижается Еь. Это связано с накаплением сильных восстановителей в бактериальной среде. Монооксид углерода действует губительно на СРБ . В работе рассмотрена устойчивость СРБ к длительному воздействию низких температур. Особую роль в жизнедеятельности бактерий играет железо, входящее в состав гидрогеназы. В работах Гориленко было показано, что ионы железа обладают стимулирующим развитие СРБ действием , .