CN111747505B - 一种包埋式硫酸盐腐蚀监测与自修复多功能微球囊 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种包埋式硫酸盐腐蚀监测与自修复多功能微球囊，由内向外依次包括核心反应层、中间隔离层和外侧防护层，核心反应层为释氧修复材料，中间隔离层为复合有机材料，外侧防护层为牺牲阳极材料；释氧修复材料释放后，与水反应释放氧气，造成土壤和地下水环境中氧化还原电位上升，说明外侧防护层被腐蚀破坏，监测腐蚀作用的方式；中间隔离层中的溴酸盐作为土壤和地下水监测的指示剂，如果其浓度短时升高，也说明外侧防护层被腐蚀破坏，提醒人们加强后期监测；氧化还原电位的快速上升，能够改变土壤和地下水还原环境，破坏起腐蚀作用的还原性SRB菌的生存环境，抑制微生物生长，起到自动修复土壤和地下水的作用。

Description

一种包埋式硫酸盐腐蚀监测与自修复多功能微球囊
技术领域
本发明涉及硫酸盐腐蚀监测与自修复技术领域，尤其是一种包埋式硫酸盐腐蚀监测与自修复多功能微球囊。
背景技术
硫酸盐还原菌(Sulfate-Reducing Bacteria，简称SRB)是一类独特的原核生理群组，是一类具有各种形态特征，能通过异化作用将硫酸盐作为有机物的电子受体进行硫酸盐还原的严格厌氧菌。SRB在地球上分布很广泛，通过多种相互作用发挥诸多潜力，尤其在微生物的代谢等活动中造成的缺氧的水陆环境，如土壤、海水、河水、地下管道以及油气井、淹水稻田土壤、河流和湖泊沉积物、沼泥等富含有机质和硫酸盐的厌氧生境和某些极端环境。
研究表明在无氧或极少氧情况下，它能利用金属表面的有机物作为碳源，并利用细菌生物膜内产生的氢，将硫酸盐还原成硫化氢，对埋在地下的铁构件的腐蚀起着重要作用。
虽然从理论上讲，SRB为严格的厌氧菌，但随着研究的深入，已有研究结果表明SRB并非严格意义上的绝对厌氧，而是兼性厌氧。但总体上来说，SRB对氧还是极其敏感的，提高氧化还原电位是抑制SRB的有效方法。
因此提供一种能够监测硫酸盐腐蚀并且能够提高氧化还原电位的物质势在必行。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种能够监测硫酸盐腐蚀并且能够自动修复土壤和地下水的物质。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：提供一种包埋式硫酸盐腐蚀监测与自修复多功能微球囊，由内向外依次包括核心反应层、中间隔离层和外侧防护层，核心反应层为释氧修复材料，中间隔离层为复合有机材料，外侧防护层为牺牲阳极材料。
优选的，上述的微球囊，牺牲阳极材料包含锌、微米铁。
优选的，上述的微球囊，释氧修复材料包含过碳酸盐。
优选的，上述的微球囊，复合有机材料包含溴酸盐。
优选的，上述的微球囊直径为0-2mm。
本发明还提供了一种包埋式硫酸盐腐蚀监测与自修复多功能微球囊的用途，用于应对原位化学修复后土壤和地下水中残留硫酸盐造成的长期腐蚀的防护。
本发明还提供了将包埋式硫酸盐腐蚀监测与自修复多功能微球囊作为添加剂，添加到新建建筑基础表面的面层或外立面中，起到腐蚀预防和被动腐蚀控制的效果。
本发明还提供了将包埋式硫酸盐腐蚀监测与自修复多功能微球囊作为主动腐蚀抑制剂，通过原位注入至已经发生腐蚀行为的区域土壤或地下水中，对腐蚀源进行抑制。
本发明的有益效果是：提供一种包埋式硫酸盐腐蚀监测与自修复多功能微球囊，核心反应层的释氧修复材料释放后，与水反应释放氧气，造成土壤和地下水环境中氧化还原条件变化，起到如下作用：
1)土壤和地下水环境中氧化还原条件变化，氧化还原电位上升，说明外侧防护层被腐蚀破坏，监测腐蚀作用的方式；
2)中间隔离层中有溴酸盐等非自然界中的元素，作为土壤和地下水监测的指示剂，如果其浓度短时升高，说明外侧防护层被腐蚀破坏，提醒人们加强后期监测；
3)氧化还原电位的变化，尤其是释氧修复材料的释放导致氧化还原电位的快速上升，能够改变土壤和地下水还原环境，破坏起腐蚀作用的还原性SRB的生存环境，抑制微生物生长，起到自动修复土壤和地下水的作用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为一种包埋式硫酸盐腐蚀监测与自修复多功能微球囊的结构示意图；
其中1为核心反应层，2为中间隔离层，3为外侧防护层。
具体实施方式
【实施例1】
如图1所示，一种包埋式硫酸盐腐蚀监测与自修复多功能微球囊，由内向外依次包括核心反应层1、中间隔离层2和外侧防护层3，所述核心反应层1为释氧修复材料，所述中间隔离层2为复合有机材料，所述外侧防护层3为牺牲阳极材料。
释氧修复材料包含过碳酸盐，复合有机材料包含溴酸盐，牺牲阳极材料包含锌、微米铁。
核心反应层1的释氧修复材料释放后，与水反应释放氧气，造成土壤和地下水环境中氧化还原条件变化，起到如下作用：
1)土壤和地下水环境中氧化还原条件变化，氧化还原电位上升，说明外侧防护层3被腐蚀破坏，监测腐蚀作用的方式；
2)中间隔离层2中有溴酸盐等非自然界中的元素，作为土壤和地下水监测的指示剂，如果其浓度短时升高，说明外侧防护层3被腐蚀破坏，提醒人们加强后期监测；
3)氧化还原电位的变化，尤其是释氧修复材料的释放导致氧化还原电位的快速上升，能够改变土壤和地下水还原环境，破坏起腐蚀作用的还原性SRB的生存环境，抑制微生物生长，起到自动修复土壤和地下水的作用。
【实施例2】
将包埋式硫酸盐腐蚀监测与自修复多功能微球囊作为添加剂添加到新建建筑基础表面的面层或外立面中，起到腐蚀预防和被动腐蚀控制的效果，微球囊由内向外依次包括核心反应层1、中间隔离层2和外侧防护层3，所述核心反应层1为释氧修复材料，所述中间隔离层2为复合有机材料，所述外侧防护层3为牺牲阳极材料。释氧修复材料包含过碳酸盐，复合有机材料包含溴酸盐，牺牲阳极材料包含锌、微米铁。
【实施例3】
将包埋式硫酸盐腐蚀监测与自修复多功能微球囊作为主动腐蚀抑制剂，通过原位注入至已经发生腐蚀行为的区域土壤或地下水中，对腐蚀源进行抑制，微球囊由内向外依次包括核心反应层1、中间隔离层2和外侧防护层3，所述核心反应层1为释氧修复材料，所述中间隔离层2为复合有机材料，所述外侧防护层3为牺牲阳极材料。释氧修复材料包含过碳酸盐，复合有机材料包含溴酸盐，牺牲阳极材料包含锌、微米铁。

Claims (6)

1.一种包埋式硫酸盐腐蚀监测与自修复多功能微球囊，其特征在于，由内向外依次包括核心反应层、中间隔离层和外侧防护层，所述核心反应层为释氧修复材料，所述中间隔离层为复合有机材料，所述外侧防护层为牺牲阳极材料；所述牺牲阳极材料包含锌、微米铁，所述复合有机材料包含溴酸盐。
2.根据权利要求1所述的微球囊，其特征在于，所述释氧修复材料包含过碳酸盐。
3.根据权利要求1所述的微球囊，其特征在于，所述微球囊直径为0-2mm。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的微球囊的用途，其特征在于，用于应对原位化学修复后土壤和地下水中残留硫酸盐造成的长期腐蚀的防护。
5.一种添加剂，其特征在于，将权利要求1-3中任一项所述的微球囊作为添加剂，将所述添加剂添加到新建建筑基础表面的面层或外立面中，起到腐蚀预防和被动腐蚀控制的效果。
6.一种主动腐蚀抑制剂，其特征在于，将权利要求1-3中任一项所述的微球囊作为主动腐蚀抑制剂，将所述主动腐蚀抑制剂通过原位注入至已经发生腐蚀行为的区域土壤或地下水中，对腐蚀源进行抑制。
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Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4880547A (en) * 1975-06-30 1989-11-14 Kenji Etani Methods for water treatment
JPH06288958A (ja) * 1993-04-06 1994-10-18 Tokyo Gas Co Ltd 土壌埋設鋳鉄管の腐食箇所検知方法
FR2873312A1 (fr) * 2004-07-20 2006-01-27 Novaluz Soc Par Actions Simpli Produit pour biotraitement environnemental
CN101435816A (zh) * 2008-12-11 2009-05-20 重庆大学 一种水泥混凝土抗硫酸盐腐蚀的测试方法及测试装置
WO2011028497A2 (en) * 2009-08-24 2011-03-10 Nalco Company Calcium-based carrier particles
WO2011126165A1 (ko) * 2010-04-09 2011-10-13 주식회사 포스코 유기계 부식억제제가 봉입된 고분자 캡슐, 그 제조방법, 이를 포함하는 조성물 및 이를 이용한 표면 처리 강판
CN202421108U (zh) * 2011-12-20 2012-09-05 大连顾德防腐工程有限公司 硫酸根检测器
CN103373005A (zh) * 2012-04-30 2013-10-30 赢创工业集团股份有限公司 用于离岸防腐蚀包覆系统的磨损指示器系统
CN103408115A (zh) * 2013-08-21 2013-11-27 上海电力学院 控制冷却水体系中硫酸盐还原菌对金属腐蚀的处理方法
CN103739089A (zh) * 2014-01-28 2014-04-23 南京大学 用于污染地下水生物化学联合修复的复合功能材料及其制备方法
CN105645848A (zh) * 2016-01-05 2016-06-08 同济大学 一种水环境下混凝土自溶化学抗硫酸盐腐蚀系统
CN206192787U (zh) * 2016-10-19 2017-05-24 辽宁石油化工大学 一种研究硫酸盐还原菌对金属应力腐蚀开裂影响规律的试验装置
CN106917094A (zh) * 2015-12-24 2017-07-04 通用电气公司 保护制品使其可抗硫酸盐腐蚀的方法以及具有改进的抗硫酸盐腐蚀性能的制品
CN110484088A (zh) * 2019-07-18 2019-11-22 江南大学 一种自修复及防腐蚀涂料的制备方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MX9600562A (es) * 1995-02-10 1997-03-29 Api Technologies Inc Proteccion contra la corrosion en alcantarillas sanitarias de concreto.
JPH1128462A (ja) * 1997-07-10 1999-02-02 Kurita Water Ind Ltd 水系の金属の腐食抑制方法
GB9927315D0 (en) * 1999-11-18 2000-01-12 Champion Technology Inc Inhibitor compositions
US8302939B2 (en) * 2003-02-12 2012-11-06 Thinkvillage-Kerfoot, Llc Soil and water remediation system and method
US11370007B2 (en) * 2004-03-05 2022-06-28 Specialty Earth Sciences, Llc Encapsulated reactant and process
US7820069B2 (en) * 2005-05-25 2010-10-26 Michael Gosselin Method and apparatus for controlling contamination from pipe coatings
US7279103B2 (en) * 2005-09-13 2007-10-09 United States Of America Enviromental Protection Agency Process for the purification of acidic metal-bearing waste waters to permissible discharge levels with recovery of marketable metal products
CN101235359A (zh) * 2008-03-04 2008-08-06 武汉科技学院 一种抗硫酸盐还原菌的微生物菌剂及其制备方法

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4880547A (en) * 1975-06-30 1989-11-14 Kenji Etani Methods for water treatment
JPH06288958A (ja) * 1993-04-06 1994-10-18 Tokyo Gas Co Ltd 土壌埋設鋳鉄管の腐食箇所検知方法
FR2873312A1 (fr) * 2004-07-20 2006-01-27 Novaluz Soc Par Actions Simpli Produit pour biotraitement environnemental
CN101435816A (zh) * 2008-12-11 2009-05-20 重庆大学 一种水泥混凝土抗硫酸盐腐蚀的测试方法及测试装置
WO2011028497A2 (en) * 2009-08-24 2011-03-10 Nalco Company Calcium-based carrier particles
WO2011126165A1 (ko) * 2010-04-09 2011-10-13 주식회사 포스코 유기계 부식억제제가 봉입된 고분자 캡슐, 그 제조방법, 이를 포함하는 조성물 및 이를 이용한 표면 처리 강판
CN202421108U (zh) * 2011-12-20 2012-09-05 大连顾德防腐工程有限公司 硫酸根检测器
CN103373005A (zh) * 2012-04-30 2013-10-30 赢创工业集团股份有限公司 用于离岸防腐蚀包覆系统的磨损指示器系统
CN103408115A (zh) * 2013-08-21 2013-11-27 上海电力学院 控制冷却水体系中硫酸盐还原菌对金属腐蚀的处理方法
CN103739089A (zh) * 2014-01-28 2014-04-23 南京大学 用于污染地下水生物化学联合修复的复合功能材料及其制备方法
CN106917094A (zh) * 2015-12-24 2017-07-04 通用电气公司 保护制品使其可抗硫酸盐腐蚀的方法以及具有改进的抗硫酸盐腐蚀性能的制品
CN105645848A (zh) * 2016-01-05 2016-06-08 同济大学 一种水环境下混凝土自溶化学抗硫酸盐腐蚀系统
CN206192787U (zh) * 2016-10-19 2017-05-24 辽宁石油化工大学 一种研究硫酸盐还原菌对金属应力腐蚀开裂影响规律的试验装置
CN110484088A (zh) * 2019-07-18 2019-11-22 江南大学 一种自修复及防腐蚀涂料的制备方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Chemical self-healing system with novel microcapsules for corrosion inhibition of rebar in concrete;Biqin Dong等;《Cement and Concrete Composites》;20180131;第85卷;全文 *
Corrosion of Copper in Anoxic Ground Water in the Presence of SRB;Carpen, L等;《CORROSION SCIENCE AND TECHNOLOGY》;20180830;第17卷(第4期);全文 *
Heterogeneous corrosion of mild steel under SRB-biofilm characterised by electrochemical mapping technique;Dong, ZH等;《CORROSION SCIENCE》;20110930;第53卷(第9期);全文 *
微生物腐蚀机理及对埋地管道腐蚀防护的影响;夏双辉等;《全面腐蚀控制》;20050630(第03期);全文 *
铝化物涂层改性Super304H钢在模拟锅炉煤灰/气环境中的腐蚀行为;李琰等;《机械工程材料》;20170520(第05期);全文 *

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Publication number Publication date
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