Мікробіологічна активність? один з основних факторів руйнування металевих і неметалевих матеріалів. Пліснява представляють собою інтерес як руйнують метал мікроорганізми. Вивчався мікроміцети виду Phialophora fastigiata як сприяючий корозії низьковуглецевої сталі. Показана біоцидний і ингибирующая роль ряду органічних сполук в процесі корозії стали в присутності дейтероміцетів Phialophora fastigiata. Захисний ефект, що проявляється кращими з досліджених сполук, досягає 70-90%.

Анотація наукової статті з хімічних наук, автор наукової роботи - Арабей Т. І., Белоглазов С. М.


The microbiological activity is a principal factor of metallic and nonmetallic material damage. Mould fungi, as metal destroying microorganisms, are of particular interest in this connection. The Phialophora fastigiata mould fungi are studied as mild steel corrosion promoters. The authors show the biocidal and inhibitory role of a number of organic substances in steel corrosion under the influence of deuteromycetes Phialophora fastigiata. The protective effect observed in the best organic compounds reaches 70-90%.


Область наук:
  • хімічні науки
  • Рік видавництва: 2010
    Журнал: Вісник Балтійського федерального університету ім. І. Канта. Серія: Природні і медичні науки

    Наукова стаття на тему 'Корозія низьковуглецевої сталі, захищеної модифікованими лакофарбовим покриттям, в присутності Phialophora fastigiata'

    Текст наукової роботи на тему «Корозія низьковуглецевої сталі, захищеної модифікованими лакофарбовим покриттям, в присутності Phialophora fastigiata»

    ?ологі

    УДК 620.193.83

    Т. І. Арабей, С. М. Белоглазов

    Корозія низьковуглецевої сталі,

    Захищених модифікованих лакофарбове покриття,

    В ПРИСУТНОСТІ PHIALOPHORA FASTIGIATA

    Мікробіологічна активність - один з основних чинників руйнування металевих і неметалевих матеріалів. Пліснява представляють собою інтерес як руйнують метал мікроорганізми. Вивчався мікроміцети виду Phialophora fastigiata як сприяючий корозії низьковуглецевої сталі. Показана біоцидний і ингибирующая роль ряду органічних сполук в процесі корозії стали в присутності дейтероміцетів Phialophora fastigiata. Захисний ефект, що проявляється кращими з досліджених сполук, досягає 70 - 90%.

    The microbiological activity is a principal factor of metallic and nonmetallic material damage. Mould fungi, as metal destroying microorganisms, are of particular interest in this connection. The Phialophora fastigiata mould fungi are studied as mild steel corrosion promoters. The authors show the biocidal and inhibitory role of a number of organic substances in steel corrosion under the influence of deuteromycetes Phialophora fastigiata. The protective effect observed in the best organic compounds reaches 70-90%.

    Ключові слова: біокоррозія, грунт-модифікатор іржі, дейтероміцетів Phialophora fastigiata, фунгицидная і ингибирующая активність.

    Key words: biocorrosion, rust treatment primer, deuteromycetes Phialophora fastigiata, fungicidal and inhibitory activity.

    Більшість металоконструкцій експлуатується в природних середовищах, які є сприятливими для росту і розвитку мікроскопічних грибів. Мікроорганізми не тільки беруть участь, але і можуть грати першорядну роль в ініціюванні та розвитку корозійного процесу [1; 2]. В даний час проводяться інтенсивні дослідження в області розробки нових лакофарбових матеріалів, що володіють підвищеною биостойкостью до різних видів патогенних бактерій і міцеліальних грибів [3; 4].

    Особливе місце при біокоррозіонном ураженні будівельних матеріалів займають цвілеві гриби, для яких характерна висока адаптаційна здатність до екстремальних умов середовища, широка амплітуда мінливості, легкість виникнення нових форм (мутації) [5; 6].

    Цілями дослідження були: 1) вивчення впливу ряду складних органічних сполук (ОС) ароматичного характеру з азогруппой на процес корозії стали Ст3, захищеної модифікованим грунтом-модифікатором іржі (ГМР), в присутності Phialophora fastigiata; 2) виявлення фунгіцидних властивостей ОС, введених в ГМР, щодо Phialophora fastigiata і дослідження їх в якості інгібіторів корозії.

    У даній роботі вивчалася біокоррозія низьковуглецевої сталі Ст3, захищеної

    модифікованим ГМР, в середовищі 4о-ного сусла, що містить спори цвілевих грибів Phialophora

    fastigiata. Це середовище (4 оне сусло) в подальшому буде називатися культуральної рідиною, а 4 оне сусло, що не містить суперечка мікроміцетів, - стерильною середовищем. Phialophora fastigiata відноситься до дейтероміцетів (цвілеві гриби), виявлений у вологому тропічному кліматі (Куба). Мікроміцети, ідентифіковані в тропіках, мають корозійної активністю на один-два порядки вище, ніж у інших культур [7].

    Для модифікації ГМР був обраний ряд азосоединений, в структуру молекул яких входять гетероатоми N, S, і O і два бензольних кільця з різними функціональними заступниками.

    Вісник Російського державного університету ім. І. Канта. 2010. Вип. 7. С. 84 - 89.

    Методика експерименту

    Корозійну середу готували з солоду за класичною технологією [8] і заражали спорами дейтероміцетів Ркіаіоркота / ав ^ іаіа (PH. /.). Використовували плоскі зразки (50x10x1 мм) з листової сталі Ст3 з попередньо сформованим шаром продуктів корозії не більше 100 мкм (згідно ГОСТ 8832-76). Добавки ОС вводили до складу ГМР [9] в концентрації 5 ммоль / л. ГМР

    наносили на зразки пензлем у два шари. Час експозиції зразків в 4 о-ном суслі, що містить спори PH. становило 30 діб. Щодоби проводили виміри pH, БЬ середовища і електродного потенціалу зразків (Б, В). Аналіз на наявність органічних кислот в культуральної рідини виконаний за допомогою тонкошарової хроматографії до зараження спорами PH. /. і в кінці стадії росту мікроміцетів. Після закінчення експерименту гравіметричним методом визначали швидкість биоповреждения полімерного покриття (Пк) і біомасу дейтероміцетів [10].

    Результати та їх обговорення

    Дані аналізу продуктів метаболізму мікроміцетів PH. /., Отримані методом тонкошарової хроматографії культуральної рідини, показали, що досліджуваний вид є слабким продуцентом органічних кислот, що утворюються при розщепленні грибом вуглевод або углеводородсодержащих субстрату.

    При корозійних випробуваннях обростання дейтероміцетів поверхні культуральної рідини відбувається на 3-тю добу, утворюється плівка міцелію товщиною близько 1 мм і починається споруляції, що відбивається на ході залежності pH - Ь. Протягом перших 3 діб експозиції зразків, покритих і не покритих ГМР, в культуральної рідини з мікроміцетів відбувається різкий спад значень pH від 6,8 до 5,4 ... 5,0. На 4-5-е добу спостерігається максимальне за весь час експозиції зниження pH середовища до 4,5 ... 4,0. Закислення середовища пояснюється накопиченням в культуральної рідини продуктів метаболізму мікроміцетів PH. /. Характер зміни pH культуральної рідини, що містить PH. /., Залежить від фунгіцидної дії ОС в покритті ГМР. Найбільшою фунгіцидної активністю володіють ОС 1 і 4, введення яких в ГМР дозволило зменшити під-кісленіе культуральної рідини на 1.2 одиниці pH (в залежності від природи ОС). ГМР без добавок також в деякій мірі діє на пліснявий гриб гнітюче. Ці результати узгоджуються з даними зміни в часі електродного потенціалу стали, захищеної системами ГМР, ГМР + ОС, в культуральної рідини, що містить мікроміцети, PH. /. і в стерильному середовищі (рис. 1).

    -Е, В

    Про 10 20 30

    1, сут

    Мал. 1. Зміна в часі потенціалу зразків, захищених системами ГМР, ГМР + ОС, в культуральної рідини, що містить мікроміцети PH. /., І стерильному середовищі

    Як видно з малюнка 1, протягом перших 4 діб експозиції зразків в культуральної рідини PH. /. спостерігається різкий зсув потенціалу в більш негативну сторону, що свідчить про початок руйнування покриттів ГМР під дією виділяються в середу продуктів метаболізму. На 6-е добу відбувається деяке облагороджування потенціалу сталевих зразків, що можна пояснити активацією ОС в покритті ГМР. До 10-м на добу експерименту потенціал зразків, що експонуються в культуральної рідини з PH. набуває відносно стабільні значення.

    Більш ефективно інгібують корозію стали ОС 1, 3, 4 і 6, зміщуючи потенціал в присутності PH. /. на 91.172 мВ в електропозитивний сторону. Хорошу ингибирующую активність цих ОС можна пояснити особливостями будови їх молекул: до складу молекули ОС 1 входить гетероатомом N

    і три електронно-донорні функціональні групи: дві -С ^ і одна -COOH бензольних кілець; в ОС 4 - гетероатомом N а також дві -СІз групи, що збільшують електронну щільність на бензольному кільці; в ОС 3 - гетероатомом О і в ОС 6 - дві електронно-донорні-мл групи. Особливості будови даних молекул виявляються в донорно-акцепторном взаємодії гетероатомов і п-електронному взаємодії заміщених бензольних кілець з поверхневими атомами металу. Виявлено стимулюючий корозію дію дейтероміцетів PH. /., Що підтверджується зміщенням кривих «потенціал-час» більшою мірою в електронний торгівельний сторону для зразків в присутності PH. /. - в порівнянні із зразками, експонуються в стерильному середовищі.

    По суті, все корозійно-активні продукти метаболізму міцеліальних грибів утворюються в результаті ферментативно-каталітичних реакцій. Ферменти з групи оксидоредуктаз можуть бути і безпосередніми учасниками корозійного процесу. Вважають [11, с. 55], що корозію з оксидоредуктаз активно промовіруют каталаза, пероксидаза, поліфенолоксидаза і естерази: фосфатаза і деякі ліпази.

    Добавки ОС 1, 3, 4 і 6 в ГМР проявляють велику фунгіцидну активність в порівнянні з ОС 5 і ГМР без ОС, про що свідчить зсув БЬ корозійних середовищ більшою мірою в електронний торгівельний сторону вже на 4-е добу експозиції. Відсутність гетероатомов і функціональних груп в бензольних кільцях молекули ОС 5 помітно послаблює її адсорбцію на металі, що позначається на ингибирующем і фунгіцидної дії. У корозійних середовищах із зразками, защи-

    щеннимі ГМР + ОС, відбувається продукування органічних роорганізмамі, чим і пояснюється малюнку 2 представлена ​​зависи-маси мікроміцетів від природи Аналізуючи гістограми, що все ОС мають виражений дією на PH. /., Про що свиде-біомаси тел міцеліальні добавок. На підставі

    можна стверджувати, що

    1,5

    т, г

    0

    ? ГМР без ОС

    и ГМР з ОС

    1 2 3 4 5-й Рис. 2. Залежність маси мікроміцетів від природи ОС

    менш активне

    кислот мік-

    зсув кривих БЬ - Ь. На мість інтегральної ОС.

    можна зробити висновок, фунгистатическим тельствует зменшення гриба в присутності отриманих даних найбільшу

    фунгіцидну активність, яка склала відповідно 83 і 80%, проявили ОС 1 і 4.

    Гравіметричні биоповреждения покриттів ГМР показали, що добавки ОС 1, 4 і 3 биоповреждения в присутності 6 і 4 рази в порівнянні з Пк без на основі даних про швидкість захисний ефект покриттів, 1, 4, 3, 6, 2 і 5, склав в% 73, 70, 63 і 60; а ГМР без добавок ГМР без добавок також надає Ст3 при корозії в присутності інгібіторний ефект ОС на

    Б. г / (м2 добу) 1,5

    0,5

    ? ГМР без ОС

    и ГМР з ОС

    1 2 3 4 5 6

    Мал. 3. Залежність швидкості биоповреждения покриттів ГМР з добавками від природи ОС

    дослідження швидкості і ГМР + ОС (рис. 3)

    знижують швидкість

    PH. /. відповідно в 10, добавок. Розрахований биоповреждения Пк, модифікованих ОС відповідно: 90, 83, - 50%. Отже, захисна дія на PH. /. високий

    корозію, ініціати-

    руемой дейтероміцетів PH. /., Досягається в результаті адсорбції молекул ОС на поверхні металу і в порах полімерного покриття.

    Ефективне пригнічення корозії дослідженими нами складними органічними сполуками ароматичної характеру з азогруппой можна пояснити особливостями будови їх молекул. У структуру молекул взятих з'єднань входить азогрупп, два бензольних кільця з різними функціональними заступниками (- СЛ, - СООП-мл) і гетероатоми М Б і О. Завдяки такій будові молекули можуть адсорбуватися «плазом» на поверхні стали в результаті взаємодії п-електронів кілець і гетероатомов N Б і О. При коррозионном впливі навколишнього середовища вони виступають в якості інгібіторів корозії. Найкращим чином поєднують в собі властивості фунгіцидів та інгібіторів корозії ОС 1 і 4, що проявили найбільшу фунгіцидну активність щодо PH. /. (Відповідно 83 і 80%) і захисне від корозії дію - 90 і 83% в покритті ГМР.

    висновки

    1. Досліджені складні органічні сполуки ароматичного характеру з азогруппой мають виражену фунгіцидної активністю щодо дейтероміцетів виду PHialopHora

    fastigiata, що підтверджується даними зміни pH, БЬ середовища, біомаси мікроміцетів і швидкості биоповреждения покриттів грунтом-модифікатором іржі.

    2. Встановлено інгібуючий корозію стали дію всіх досліджених сполук, що змінюється в залежності від будови їх молекул. Найбільш ефективно гальмують корозію в присутності PHialopHora fastigiata ОС 1 і 4.

    3. Виявлено доцільність модифікації покриттів грунтом-модифікатором іржі інгібіторами-фунгіцидами для додання їм биостойкости.

    1. Корозія металів і захист від корозії за допомогою органічних сполук. Охорона навколишнього середовища: зб. науч. тр., посвящ. 25-річчя утворення хім. ф-ту КДУ. Калінінград, 2002. С. 23-28.

    2. Захист від корозії, старіння і біопошкоджень машин, обладнання та споруд: довідник в 2 т. / Під ред. А. А. Герасименко. М., 1987. Т. 1. С. 54-70.

    3. Воінцева І. І., Цейтлін Г. М., Скороходова О. Н. Боротьба з мікроорганізмами: сучасний етап // Наука в Росії. 2003. № 6. С. 18-23.

    4. Lugauskas A., Levinskaite L., Peciulyte D. Micromycetes as deterioration agents of polymeric materials / / International biodeterioration & biodegradation. 2003. № 52 (4). P. 233-242.

    5. Gu J.-D. Microbiological deterioration and degradation of synthetic polymeric materials: recent research advances // International biodeterioration & biodegradation. 2003. № 52 (2). P. 69-91.

    6. Gu J.-D. Microbial colonization of polymeric materials for space applications and mechanisms of biodeterioration // International biodeterioration & biodegradation. 2007. № 59 (3). P. 170-179.

    7. Герасименко А. А. Мікроміцетная корозія металів. Ідентифікація, культивування мікроміцетів, корозійні гравіметричні дослідження / / Захист металів. 1998. Т. 34, № 2. З.

    8. Практикум але мікробіології: навч. посібник для вузів / під ред. А. І. Нетрусова. М., 200S.

    9. Белоглазов С. М., Барбадим Т. А., Полюдова В. П. Грунт-модифікатор іржі. АС № 780S09. 1980.

    10. ГОСТ 9.048 - 7S, ГОСТ 9.0S3 -7S ЕСЗКС. Матеріали і вироби. Методи випробування на мікробіологічну стійкість. М., 197S.

    11. Білай В. І. Метаболіти ґрунтових мікроміцетів. Київ, 1971.

    Список літератури

    192-207.

    про авторів

    Т. І. Арабей - асп., P ^ ім. І. Канта, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її. С. М. Белоглазов - д-р хім. наук, проф., P ^ ім. І. Канта.

    About authors

    T. I. Arabey, PhD student, IKSUR, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її. Professor S. M. Beloglazov, IKSUR.


    Ключові слова: біокоррозія / ГРУНТ-модифікаторів іржі / Дейтероміцетів PHIALOPHORA FASTIGIATA / Фунгіцидну та інгібує активність / BIOCORROSION / RUST TREATMENT PRIMER / DEUTEROMYCETES PHIALOPHORA FASTIGIATA / FUNGICIDAL AND INHIBITORY ACTIVITY

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити