论文题目: 含咪唑杂环的长链烷基双季铵盐的合成及其特性研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 材料科学与工程
作者: 黄金营
导师: 郑家燊
关键词: 硫酸盐还原菌,腐生菌,微生物腐蚀,双季铵盐,生物膜,缓蚀,电子探针,射线光电子能谱,机理
文献来源: 华中科技大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文分别以2,2-二氯二乙醚和环氧氯丙烷为连接剂,通过对1-羟乙基-2-甲基-5-硝基咪唑的季铵化,首次合成了两种含咪唑杂环的长链烷基双季铵盐化合物:二氯化N-（1-羟乙基-2-甲基-5-硝基咪唑基）-N-（十二烷基二甲基） -3-氧杂-1,5-戊二铵（简称MDOPD）和二氯化N-（1-羟乙基-2-甲基-5-硝基咪唑基）-N-（十二烷基二甲基）-2-羟基-1,3-丙二铵（简称MDHTD）,进行了分子结构的红外光谱表征和合成条件的优化; 重点对其缓蚀和抑菌特性进行了深入系统的研究,为油田微生物腐蚀的防治提供理论依据和技术支持。利用静态失重、动电位扫描极化曲线、交流阻抗（EIS）、X-射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）等多种分析测试方法,研究了含咪唑杂环的双季铵盐化合物的缓蚀吸附规律,探讨了其缓蚀作用机制。在模拟油田水介质中:含咪唑杂环双季铵盐化合物的较强缓蚀吸附性能与其分子中含有二氮五元杂环、杂环上的季氮原子、长链烷基季氮原子、醚氧基或羟基等多个活性吸附中心有关。热力学和动力学模型的拟合结果显示,含羟基的MDHTD 较含醚氧基的MDOPD 具有更强的吸附缓蚀性能。在含硫酸盐还原菌（SRB）的培养基介质中:含咪唑杂环的双季铵盐化合物MDHTD 对碳钢腐蚀过程的阳极反应有显著的抑制作用,且存在浓度极值现象,这与MDHTD 的分子结构和吸附特性有关; MDHTD 的吸附和缓蚀作用不受SRB 生长特性的影响,在普通SRB 菌和和活性更强的碱性变异菌介质中,对碳钢都有显著的保护作用,且优于传统的缓蚀杀菌剂十二烷基二甲基苄基氯化铵（简称“1227”）; 对J55和N80 钢的腐蚀都有明显的抑制效果。杀菌性能评价实验结果表明:MDHTD 对普通SRB 菌、碱性变异SRB 菌、生物膜中SRB 菌和腐生菌（TGB）的灭菌活性都高于传统杀菌剂1227,能够在较低浓度下杀灭铁细菌（IB）。采用原子力显微镜（AFM）、电子探针（EPMA）、X-射线光电子能谱（XPS）和交流阻抗（EIS）等方法系统地研究了MDHTD 对生物膜腐蚀的抑制机理及模型。在含SRB 菌介质中,MDHTD 通过在碳钢表面吸附并形成有机保护膜,对不同生长周期SRB 生物膜下碳钢的腐蚀都具有良好的保护效果; 对SRB 代谢过程的抑制使SO42-离子中的六价硫被还原并与Fe2+生成多种过渡价态铁硫化合物在碳钢表面沉积的机会极大地降低; 能够使SRB 生物膜与碳钢金属表面的结合力下降,并通过对生物膜的剥离作用和在金属表面活性点的吸附使腐蚀反应的电荷转移电阻升高,能够抑制侵蚀性的Cl-离子等通过多孔生物膜表面渗透而造成的侵蚀。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1．1 引言
1．2 微生物的腐蚀机理
1．3 生物膜与腐蚀的关系
1．4 缓蚀剂在金属表面的吸附理论
1．5 杀菌剂的选择
1．6 双季铵盐类化合物的研究现状
1．7 1-羟乙基-2-甲基-5-硝基咪唑的季铵化
1．8 本论文的目的和主要研究内容
2 双季铵盐化合物的合成、缓蚀性能及机理探讨
2．1 前言
2．2 实验
2．3 实验结果与讨论
2．4 本章小结
3 MDHTD 对SRB 的杀菌性能和在含菌介质中的吸附特性
3．1 引言
3．2 实验材料与方法
3．3 实验结果与讨论
3．4 本章小结
4 MDHTD 对SRB 生物膜腐蚀的抑制机理
4．1 前言
4．2 实验材料及方法
4．3 实验结果与讨论
4．4 本章小结
5 MDHTD 对腐生菌抑制机理的TEM、AFM、EPMA、EIS 研究
5．1 前言
5．2 实验材料与方法
5．3 实验结果与讨论
5．4 本章小结
6 MDHTD 对IB 菌的杀菌性能及对微生物联合腐蚀的抑制机理
6．1 前言
6．2 实验方法
6．3 实验结果与讨论
6．4 本章小结
7 全文总结
致谢
参考文献
附录 作者在博士论文期间发表的文章
发布时间: 2006-04-05
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