海洋环境下飞机燃油系统微生物污染及腐蚀的检测与控制

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海洋环境中的飞机,如停泊在母舰上的舰载机,长期处于高温、高湿、高盐的环境中。所以,随着服役时间的延长,飞机机体的腐蚀问题频发,有的甚至危及飞行安全而不得不停飞修理。其中由微生物污染而引发的问题,由于其隐蔽性和难以避免性,已经成为燃油污染和油箱材料腐蚀的主要问题,并引起了研究人员越来越多的关注。因此,积极开展海洋环境飞机燃油系统中微生物污染及腐蚀的检测与控制研究具有十分重要的现实意义。本文对海洋环境飞机燃油系统中的微生物进行了分离、提取与鉴定,研究了微生物对航空煤油生物降解和7B04铝合金腐蚀行为的影响,筛选了一系列杀菌剂并以十二烷基二甲基苄基氯化铵(DDBAC)为例,评价了其对燃油系统中提取的典型微生物的广谱杀菌效果,并探讨了其对铝合金腐蚀行为的影响和机理。主要研究结果如下:(1)海洋环境飞机燃油系统微生物的筛选与鉴定对海洋环境飞机燃油系统中所存在的菌株进行了富集、分离、纯化。所得到的菌株经测序,获得细菌及真菌的16S r DNA、18S r DNA基因测序序列,并进行了系统发育树分析。结合形态特征和以上结果分析,判定所获得的典型菌种包括鲑色沉积物杆状菌(Sediminibacterium salmoneum)、副干酪乳酸菌(Lacticaseibacillus paracasei)、球形赖氨酸芽孢杆菌(Lysinibacillus sphaericus)、埃里格孢属(Embellisia sp.)、假丝酵母菌(Candida xyloterini)、核盘菌(Monilinia laxa)、鲁氏不动杆菌(Acinetobacter lwoffi)。(2)微生物污染对航空煤油降解和7B04铝合金腐蚀的影响以球形赖氨酸芽孢杆菌为例,采用傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、比浊法、p H测量、电化学阻抗谱(EIS)、极化曲线和材料表面分析等方法研究了微生物对煤油的降解和7B04铝合金腐蚀行为的影响。FT-IR结果表明,在球形赖氨酸芽孢杆菌存在的情况下,煤油中的脂肪烃化合物被降解。扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)分析表明,球形赖氨酸芽孢杆菌在铝合金表面定殖形成生物膜,并在代谢活动中产生有机酸。从而导致p H值下降和腐蚀加速等问题。此外,电化学结果表明,与无菌系统相比,在球形赖氨酸芽孢杆菌影响下,铝合金的耐蚀性降低,腐蚀电流密度增加,表明球形赖氨酸芽孢杆菌的存在促进了铝合金的腐蚀。(3)杀菌剂在飞机燃油系统中的应用性能研究通过抑菌圈法筛选和评价了十二烷基二甲基苄基氯化铵(DDBAC)、二癸基二甲基氯化铵(DDAC)、甲基异噻唑啉酮(MIT)、甲基氯异噻唑啉酮(CMIT)四种杀菌剂对燃油系统中微生物的抑菌效果。以DDBAC为例,通过最低抑菌浓度实验研究了其对海洋环境飞机燃油系统分离纯化出的典型微生物的抑菌性能。结果表明DDBAC具有良好的广谱杀菌性能,最低抑菌浓度为64 mg/L。通过极化曲线、电化学阻抗等电化学方法,探讨了DDBAC对油箱材料7B04铝合金腐蚀行为的影响。极化曲线表明DDBAC能够同时影响阴极和阳极反应,起到混合抑制剂的作用。浸泡28天后,在DDBAC的浓度为80 mg/L时,缓蚀效率为68.38%。EIS结果表明,在40-120 mg/L的浓度范围内,DDBAC对铝合金的腐蚀起到一定的抑制作用。吸附等温线和量子化学计算等机理研究表明,DDBAC的吸附类型为化学吸附和物理吸附同时存在,其在铝合金表面的吸附符合改进的Langmuir吸附等温线模型,DDBAC通过N原子与金属Al形成配位键,在铝合金表面形成吸附层,从而减缓了腐蚀。
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