2.3動(dòng)電位極化曲線(xiàn)分析

圖4為黃銅電極在無(wú)菌與含菌試驗介質(zhì)中浸泡不同時(shí)間的極化曲線(xiàn)。表2為根據極化曲線(xiàn)計算得到的腐蝕電流密度。由表2可見(jiàn)，含菌溶液中電極的腐蝕電流密度要大于無(wú)菌溶液中。在無(wú)菌溶液中，隨著(zhù)浸泡時(shí)間的延長(cháng)，電極腐蝕電流密度逐漸減小，從浸泡前期(1 d)的0.96μA·cm-2到浸泡后期(14 d)的0.83μA·cm-2，說(shuō)明黃銅電極的耐蝕性能有所提高；而在含菌體系中，隨著(zhù)浸泡時(shí)間的延長(cháng)，電極腐蝕電流密度從浸泡第1天的1.31μA·cm-2逐漸增大到浸泡第14天的11.04μA·cm-2，說(shuō)明含菌溶液促進(jìn)了黃銅電極的腐蝕。極化曲線(xiàn)試驗結果與阻抗譜結果相吻合。

一般認為，SRB促進(jìn)金屬腐蝕的原因是由于其參與了腐蝕的陰極過(guò)程。首先在缺氧條件下，水發(fā)生電離產(chǎn)生去極化劑的H+。

由于金屬銅、鋅、鐵表面的析氫過(guò)電位較高，氫氣較難析出，H+被還原后在金屬表面吸附積累成氫原子層，使陰極反應受到一定程度的抑制。當溶液中存在SRB時(shí)，SRB自身存在的氫化酶能夠將吸附在電極表面的氫原子層消耗掉，從而促使陰極反應的順利進(jìn)行；同時(shí)SRB通過(guò)生長(cháng)代謝將SO42-還原成H2S，進(jìn)而電離成具有腐蝕性的HS-和S2-：

另外微生物在金屬表面的附著(zhù)起到了屏蔽溶解氧的作用，在缺氧的微生物膜下金屬部位成為陽(yáng)極，膜下SRB生成的HS-吸附在黃銅電極表面，使得膜下金屬局部pH降低，銅表面電位產(chǎn)生差異，導致黃銅合金中電位較負、活潑性較大的鋅組分發(fā)生溶解，而在HS-的吸附下，銅也可逐漸氧化為Cu+。

生成的Zn2+直接進(jìn)入溶液，而由于溶解的Cu2+和Cu+不穩定，會(huì )與溶液中的HS-和S2-發(fā)生如下反應：

SRB的陰極去極化作用加速了黃銅腐蝕的進(jìn)行，而當溶解的金屬陽(yáng)離子Cu+與Cu2+與溶液中的HS-和S2-反應生成Cu2S和CuS致密硫化物覆蓋在黃銅表面時(shí)，又會(huì )暫時(shí)阻礙黃銅腐蝕反應的進(jìn)行，這就對應了電化學(xué)阻抗譜(圖2)和極化曲線(xiàn)(圖4)顯示的黃銅耐蝕性能先增大、后減小的趨勢。

圖4黃銅電極在兩種介質(zhì)中浸泡不同時(shí)間的極化曲線(xiàn)

2.4絲束電極測試分析

在含菌試驗介質(zhì)中測量絲束電極的單電極腐蝕電位極差(絲束電極中單電極間腐蝕電位的最大差值:E最正-E最負)隨時(shí)間變化規律以及浸泡1 d與14 d的絲束電極腐蝕電位分布圖，如圖5與圖6所示。

圖5絲束電極在接種SRB的模擬水中浸泡不同時(shí)間的腐蝕電位極差

圖6絲束電極在接種SRB的模擬水中浸泡不同時(shí)間的表面電位分布圖

圖5表明，絲束電極在含SRB的試驗介質(zhì)中浸泡初期，單電極腐蝕電位極差值較大，最大達到28 mV。從圖6(a)可以看出，電極表面的電位分布較不均勻。圖5顯示，隨著(zhù)浸泡時(shí)間的延長(cháng)，絲束電極單電極間腐蝕電位極差值逐漸減小，150 h后減小到2 mV左右并基本穩定，從圖6(b)的電極電位分布圖可知，大多數單電極的電位保持一致，且單電極間的電位波動(dòng)較小。這可能是因為在浸泡初期，SRB不均勻吸附在電極表面，使得所形成的微生物膜分布不連續、不均勻，因而使微生物腐蝕主要發(fā)生在局部區域(微生物膜下)，從而造成初期單電極間腐蝕電位極差值較大；浸泡中后期隨著(zhù)SRB的大量繁殖和在電極表面的吸附，附著(zhù)在電極表面的微生物膜逐漸增厚并趨于均勻，最終使絲束電極的各個(gè)單電極上全面覆蓋基本一致的微生物膜，造成微生物膜下較為均勻的微生物腐蝕，因此使浸泡后期各單電極電位基本保持不變。

3、結論

(1)在含菌溶液中浸泡14 d的黃銅掛片表面覆蓋有明顯的微生物膜，EDS分析顯示主要元素為碳，另外還有一定的金屬氧化物和硫化物。

(2)電化學(xué)阻抗譜結果表明，在無(wú)菌溶液中黃銅電極的電荷轉移電阻Rct隨著(zhù)浸泡時(shí)間的延長(cháng)而略有增大，說(shuō)明電極耐蝕性能的增強；在含菌溶液中黃銅電極的電荷轉移電阻Rct則隨浸泡時(shí)間的延長(cháng)而減小，說(shuō)明含菌溶液中電極腐蝕反應的阻力隨時(shí)間而減小。

(3)極化曲線(xiàn)顯示，含菌溶液中電極的腐蝕電流密度明顯大于無(wú)菌溶液中；無(wú)菌溶液中黃銅電極的腐蝕電流密度隨浸泡時(shí)間的延長(cháng)逐漸減小，而在含菌體系中電極腐蝕電流密度隨浸泡時(shí)間的延長(cháng)顯著(zhù)增大，浸泡14 d的腐蝕電流密度比浸泡1 d時(shí)增大到8倍以上。

(4)浸泡初期含菌溶液中絲束電極的單電極腐蝕電位極差值較大，最大為28 mV；隨著(zhù)浸泡時(shí)間的延長(cháng),絲束電極單電極間腐蝕電位極差值逐漸減小，150 h后減小到2 mV左右并基本穩定。浸泡初期電極表面發(fā)生局部區域的腐蝕，浸泡后期發(fā)生較為均勻的微生物腐蝕。