CN118177196A - 一种协同抑制微生物腐蚀的杀菌组合物及其应用 - Google Patents
一种协同抑制微生物腐蚀的杀菌组合物及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN118177196A CN118177196A CN202410254193.7A CN202410254193A CN118177196A CN 118177196 A CN118177196 A CN 118177196A CN 202410254193 A CN202410254193 A CN 202410254193A CN 118177196 A CN118177196 A CN 118177196A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nitrilopropionamide
- dibromo
- corrosion
- rhamnolipid
- microorganisms
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 title claims abstract description 109
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 title claims abstract description 109
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 38
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 title claims abstract description 32
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 title claims abstract description 11
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 title abstract description 9
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 title abstract description 8
- UUIVKBHZENILKB-UHFFFAOYSA-N 2,2-dibromo-2-cyanoacetamide Chemical compound NC(=O)C(Br)(Br)C#N UUIVKBHZENILKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 75
- FCBUKWWQSZQDDI-UHFFFAOYSA-N rhamnolipid Chemical compound CCCCCCCC(CC(O)=O)OC(=O)CC(CCCCCCC)OC1OC(C)C(O)C(O)C1OC1C(O)C(O)C(O)C(C)O1 FCBUKWWQSZQDDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 63
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 claims abstract description 43
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 38
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 claims description 9
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 claims description 8
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 claims description 7
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000000845 anti-microbial effect Effects 0.000 claims 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 62
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 25
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 25
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 18
- 239000003899 bactericide agent Substances 0.000 description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 11
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 7
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 5
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910002588 FeOOH Inorganic materials 0.000 description 3
- SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N Glutaraldehyde Chemical compound O=CCCCC=O SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- YIEDHPBKGZGLIK-UHFFFAOYSA-L tetrakis(hydroxymethyl)phosphanium;sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O.OC[P+](CO)(CO)CO.OC[P+](CO)(CO)CO YIEDHPBKGZGLIK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004833 X-ray photoelectron spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 229940071087 ethylenediamine disuccinate Drugs 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920001184 polypeptide Polymers 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 description 2
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 229940126589 solid medicine Drugs 0.000 description 2
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 2
- MPJQXAIKMSKXBI-UHFFFAOYSA-N 2,7,9,14-tetraoxa-1,8-diazabicyclo[6.6.2]hexadecane-3,6,10,13-tetrone Chemical compound C1CN2OC(=O)CCC(=O)ON1OC(=O)CCC(=O)O2 MPJQXAIKMSKXBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CYDQOEWLBCCFJZ-UHFFFAOYSA-N 4-(4-fluorophenyl)oxane-4-carboxylic acid Chemical compound C=1C=C(F)C=CC=1C1(C(=O)O)CCOCC1 CYDQOEWLBCCFJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M Bromide Chemical compound [Br-] CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 150000008574 D-amino acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000007836 KH2PO4 Substances 0.000 description 1
- PLXBWHJQWKZRKG-UHFFFAOYSA-N Resazurin Chemical compound C1=CC(=O)C=C2OC3=CC(O)=CC=C3[N+]([O-])=C21 PLXBWHJQWKZRKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VREFGVBLTWBCJP-UHFFFAOYSA-N alprazolam Chemical compound C12=CC(Cl)=CC=C2N2C(C)=NN=C2CN=C1C1=CC=CC=C1 VREFGVBLTWBCJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 1
- 239000003139 biocide Substances 0.000 description 1
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004210 cathodic protection Methods 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000010960 commercial process Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L dimercury dichloride Chemical class Cl[Hg][Hg]Cl ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000000840 electrochemical analysis Methods 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 1
- 229910052564 epsomite Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 1
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 1
- 239000002207 metabolite Substances 0.000 description 1
- 229910000402 monopotassium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 description 1
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- GNSKLFRGEWLPPA-UHFFFAOYSA-M potassium dihydrogen phosphate Chemical compound [K+].OP(O)([O-])=O GNSKLFRGEWLPPA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- -1 rhamnolipid compound Chemical class 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K sodium citrate Chemical compound O.O.[Na+].[Na+].[Na+].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000001540 sodium lactate Substances 0.000 description 1
- 229940005581 sodium lactate Drugs 0.000 description 1
- 235000011088 sodium lactate Nutrition 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000012747 synergistic agent Substances 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
- A01N37/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing organic compounds containing a carbon atom having three bonds to hetero atoms with at the most two bonds to halogen, e.g. carboxylic acids
- A01N37/34—Nitriles
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
- A01N43/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds
- A01N43/02—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds having rings with one or more oxygen or sulfur atoms as the only ring hetero atoms
- A01N43/04—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds having rings with one or more oxygen or sulfur atoms as the only ring hetero atoms with one hetero atom
- A01N43/14—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds having rings with one or more oxygen or sulfur atoms as the only ring hetero atoms with one hetero atom six-membered rings
- A01N43/16—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds having rings with one or more oxygen or sulfur atoms as the only ring hetero atoms with one hetero atom six-membered rings with oxygen as the ring hetero atom
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01P—BIOCIDAL, PEST REPELLANT, PEST ATTRACTANT OR PLANT GROWTH REGULATORY ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR PREPARATIONS
- A01P1/00—Disinfectants; Antimicrobial compounds or mixtures thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
- C09K8/54—Compositions for in situ inhibition of corrosion in boreholes or wells
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
- C09K8/58—Compositions for enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons, i.e. for improving the mobility of the oil, e.g. displacing fluids
- C09K8/584—Compositions for enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons, i.e. for improving the mobility of the oil, e.g. displacing fluids characterised by the use of specific surfactants
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K2208/00—Aspects relating to compositions of drilling or well treatment fluids
- C09K2208/32—Anticorrosion additives
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Pest Control & Pesticides (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Plant Pathology (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Agronomy & Crop Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Dentistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
Abstract
本发明属于微生物腐蚀防护技术领域，具体涉及一种2,2‑二溴‑3‑次氮基丙酰胺与鼠李糖脂协同抑制微生物腐蚀的杀菌组合物及其应用。一种协同抑制微生物腐蚀的杀菌组合物，组合物为2,2‑二溴‑3‑次氮基丙酰胺与鼠李糖脂，其中，2,2‑二溴‑3‑次氮基丙酰胺与鼠李糖脂质量比为3：10。本发明杀菌组合物为150mg/L 2,2‑二溴‑3‑次氮基丙酰胺和500mg/L鼠李糖脂，具体是2,2‑二溴‑3‑次氮基丙酰胺低剂量下复配鼠李糖脂，在减少2,2‑二溴‑3‑次氮基丙酰胺用量的同时提高杀菌效率，使得复配杀菌组合物性能优于同等条件下高剂量的2,2‑二溴‑3‑次氮基丙酰胺体系，从而减少2,2‑二溴‑3‑次氮基丙酰胺的用量。
Description
技术领域
本发明属于微生物腐蚀防护技术领域，具体涉及一种2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺与鼠李糖脂协同抑制微生物腐蚀的杀菌组合物及其应用。
背景技术
细菌等微生物附着在碳钢等金属材料上是油气田系统中普遍存在的问题，会导致生物污垢的形成以及微生物腐蚀(Microbiologically influenced corrosion,MIC)。MIC通常是指由微生物或其自身分泌的活性代谢物而导致的金属劣化行为。造成金属腐蚀的因素众多，其中由微生物引起的腐蚀在海洋工程及石油化工设备设施中普遍存在，MIC造成的损失约占油气行业腐蚀总和的30％～40％。据研究显示，由微生物引起的油藏酸化、管道腐蚀及应力腐蚀开裂问题已在石油和天然气工业中普遍存在，而由MIC造成的海洋经济损失约占腐蚀造成的整体经济损失的20％。
腐蚀问题一直是现场工程中长期难以解决的难题，尽管已运用多种腐蚀防护手段，例如采用耐蚀钢管材料、防腐涂层、阴极保护及牺牲阳极等电化学保护技术。但是，现场条件下施工表明，对于抑制微生物腐蚀来说，投加杀菌剂是一种比较经济简便的方法。然而，微生物在投加杀菌剂的过程中会产生耐药性，为提高杀菌效率，现场通常不断调整提高杀菌剂的浓度。杀菌剂的大量使用不仅会使生产成本大大提高，同时还会对环境造成一定程度的污染破坏。因此，绿色且高效的杀菌剂的应用成为研究的热点。
目前同样存在已研发的诸多传统应用广泛的杀菌剂与增效剂的复配组合，例如将四羟甲基硫酸磷(THPS)与D-氨基酸进行复配，戊二醛与乙二胺二丁二酸盐(EDDS)和甲醇进行复配，THPS与多肽类进行复配等。以上杀菌剂与增效剂的复配组合具有优良的杀菌性能，但诸如戊二醛等化学类杀菌剂的长期使用对环境会造成破坏，多肽类的增效剂不稳定且较为昂贵，不适用于现场工况的大规模使用等等。进而需要相对环保的绿色杀菌剂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺与鼠李糖脂协同抑制微生物腐蚀的杀菌组合物及其应用。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种协同抑制微生物腐蚀的杀菌组合物，组合物为2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺与鼠李糖脂，其中，2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺与鼠李糖脂质量比为3：10。
所述组合物为2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺水溶液与鼠李糖脂水溶液的混合。
一种所述的杀菌组合物的应用，所述杀菌组合物在作为环保型微生物腐蚀抑制剂的应用。
所述杀菌组合物在作为含SRB菌的微生物环境中环保型微生物腐蚀抑制剂的应用。
更具体的是，在SRB引起的微生物腐蚀环境中加入2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺和鼠李糖脂，保证2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺的均匀质量浓度为150mg/L，鼠李糖脂的均匀质量浓度为500mg/L。
所述的能够产生微生物腐蚀的环境优选为油田管道环境，推广于其他微生物腐蚀严重的环境。
更具体的是，所述的2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺与鼠李糖脂能够有效抑制金属腐蚀速率，抑制SRB点蚀坑的生成。
更具体的是，所述的2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺和鼠李糖脂能够使得金属表面形成的腐蚀产物疏松，抑制SRB在金属表面生物膜的形成，从而抑制SRB等微生物对金属的腐蚀。
所述的金属优选为碳钢，更优选为X80碳钢。
针对微生物优先为硫酸盐还原菌(SRB)。
2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺的化学结构式为：
鼠李糖脂的化学结构式为：
2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺和鼠李糖脂复配作为环保型微生物腐蚀抑制剂的应用的检测方法，包括如下步骤：
步骤1：环保型微生物腐蚀抑制剂配制
将2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺溶于水，使之充分溶解，得到2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺水溶液，2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺水溶液的质量浓度为150mg/L或300mg/L。
将鼠李糖脂和水混合均匀，得到鼠李糖脂水溶液，鼠李糖脂水溶液的质量浓度为500mg/L；
步骤2：腐蚀抑制
在含有腐蚀性微生物的体系中加入150mg/L 2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺和500mg/L鼠李糖脂进行复配，对其进行培养发现，与对照组进行对比发现，150mg/L 2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺和500mg/L鼠李糖脂的复配可以有效实现对微生物腐蚀的抑制。
所述的步骤2中，培养时间为15天，培养温度为室温～30℃。
所述的步骤2中，材料在发生微生物腐蚀的体系中的固着微生物浓度为9.2×106cells/cm2。
所述的步骤2中，对照组为，仅含腐蚀性微生物的体系，分别仅加入150mg/L或300mg/L的2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺的体系，其采用微生物腐蚀的材料相同，添加150mg/L2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺和500mg/L鼠李糖脂的复配体系作为实验组，将实验组与对照组同时培养15天后，经实验验证，150mg/L 2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺和500mg/L鼠李糖脂的复配体系与仅含腐蚀性微生物的体系相比，腐蚀速率降低了77.8％，与单独使用300mg/L2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺相比降低了约50％。
本发明所具有的有益效果：
本发明杀菌组合物为150mg/L 2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺和500mg/L鼠李糖脂，具体是2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺低剂量下复配鼠李糖脂，在减少2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺用量的同时提高杀菌效率，使得复配杀菌组合物性能优于同等条件下高剂量的2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺体系，从而减少2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺的用量，充分利用鼠李糖脂的腐蚀抑制剂增强作用，可以有效抑制SRB的微生物腐蚀，同时抑制效果优于高剂量的DBNPA体系。与此同时，鼠李糖脂不仅能够起到协同抑菌，其具有的驱油作用可以在油田环境中进行协同采油，进而对环保型腐蚀抑制剂的应用具有重要的参考价值。
具体实施方法
以下结合实施实例对本发明作进一步说明。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的实验试剂，如无特殊说明，均为购买得到的常规生化试剂。以下实施实例中的定量实验，均设置至少三次的重复实验，以避免实验错误。
本发明杀菌组合物利用对环境相对友好的杀菌剂2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺(DBNPA)，将其低剂量下复配增效剂，对硫酸盐还原菌引起的微生物腐蚀起到良好的抑制作用，在减少杀菌剂用量的同时提高杀菌效率，使得复配组合的杀菌性能优于同等条件下高剂量的杀菌剂体系。
本发明的复配组合中杀菌剂2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺的分解产物为溴离子和二氧化碳，另外鼠李糖脂不仅能起到协同抑菌的作用，其还可以作为驱油剂，起到协同采油的作用。
以下实施例将利用多种方法分别检测2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺与鼠李糖脂复配后的对微生物以及对金属材料腐蚀速率的抑制效果。
本实施例中所采用的腐蚀材料为X80碳钢，其成分和各个成分的质量百分比为：C0.07，Mn 1.82，Ni 0.17，Nb 0.056，N 0.004，Si 0.19，Al 0.028，Cr 0.026，S 0.023，Fe为余量，钢材样品尺寸为：1.0×1.0×0.3cm(用于腐蚀浸泡实验)和6.0×3.0×0.3cm(用于腐蚀速率测试)；
改良的PGC培养基的成分(在1L过滤的天然海水中)为：KH2PO4 0.5g、NH4Cl 1g、CaCl2·6H2O 0.06g、MgSO4·7H2O 0.06g、70％乳酸钠6mL、柠檬酸三钠二水合物0.3g、0.1％刃天青2mL和铁钉。
实施例杀菌组合物的配置
2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺与鼠李糖脂水溶液配制过程为：
通过市场购买的2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺与鼠李糖脂分别与去离子水混合配置相应的水溶液，具体：
1)分别配置原料水溶液：使2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺和鼠李糖脂分别完全溶于去离子水中，分别配制成2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺水溶液质量浓度为150mg/L和300mg/L，鼠李糖脂水溶液质量浓度为500mg/L；
2)杀菌组合物：将上述分别配置的原料水溶液进行复配，即将150mg/L2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺和500mg/L鼠李糖脂进行复配。将市购2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺固体药品溶于去离子水中，使其完全溶解，浓度为150mg/L；将市购鼠李糖脂药品溶于去离子水中，使其浓度为500mg/L。
应用例
以下实施例将利用多种方法分别检测2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺与鼠李糖脂复配后的对微生物以及对金属材料腐蚀速率的抑制效果：
下述各实验实施的体系分别设为实验组和对照组：
实验组为
在含有腐蚀性微生物的体系中加入上述实施例配置的杀菌组合物，即，杀菌组合物为150mg/L 2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺和500mg/L鼠李糖脂进行复配。
对照组为空白对照体系，仅含腐蚀性微生物的体系，在含有腐蚀性微生物的体系中加入150mg/L 2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺水溶液，在含有腐蚀性微生物的体系中加入300mg/L的2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺水溶液，在含有腐蚀性微生物的体系中加入500mg/L鼠李糖脂。
上述含腐蚀性微生物的体系为以硫酸盐还原菌(SRB)为代表的腐蚀性微生物。
1.腐蚀失重分析
将钢样试片在无水乙醇中超声清洗后用氮气干燥，用分析天平对试片进行称重；在上述实验体系中腐蚀浸泡15天后，取出试片，根据国标(ISO8501:2009,IDT)，使用酸洗液去除试片表面的腐蚀产物及生物膜，然后用去离子水及无水乙醇冲洗后用氮气干燥，并再次称量每个试片的重量，计算腐蚀前后试片的重量差，根据公式(1)计算试片的腐蚀速率。
其中vcorr、Δm、ρ、A和t分别是腐蚀速率(μm/y)、重量损失(g)、试样密度(g/cm3)、试样暴露面积(cm2)和培养时间(h)。腐蚀速率的实验结果取4片平行试片试验的平均值。
钢样在空白对照体系的腐蚀速率为4.08±0.48μm/y，在仅含有腐蚀性微生物(SRB)的体系中浸泡15天后的腐蚀速率为22.63±2.70μm/y。当向体系中加入150mg/L 2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺水溶液时，腐蚀速率与仅含腐蚀性微生物体系相比降低了20.2％，为18.05±0.96μm/y。当向体系中加入300mg/L 2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺水溶液时，腐蚀速率为16.74±0.39μm/y，与仅含腐蚀性微生物体系相比降低了26％。当向体系中将150mg/L2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺水溶液和500mg/L鼠李糖脂水溶液进行复配时，腐蚀速率为5.02±0.78μm/y，与仅含腐蚀性微生物体系相比降低了77.8％，显著抑制了钢样的腐蚀。
本发明由腐蚀失重的结果可知，当体系中仅含有腐蚀性微生物SRB时，与空白对照组的腐蚀速率相比，SRB的存在加速了钢样的微生物腐蚀。当体系中还有150mg/L或300mg/L2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺水溶液时，钢样微生物腐蚀速率与仅含腐蚀性微生物SRB的体系相比分别降低了20.2％和26％。当将150mg/L 2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺水溶液和500mg/L鼠李糖脂水溶液进行复配时，其腐蚀速率与仅含SRB的体系相比降低了77.8％。由此可见，150mg/L 2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺水溶液和500mg/L鼠李糖脂水溶液进行复配有效的抑制了SRB的微生物腐蚀，抑制效果甚至远优于含300mg/L 2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺水溶液，二者的复配取得了优异的杀菌效果。
2.腐蚀形貌表征与腐蚀坑测量
将腐蚀浸泡15后的钢样取出后置于2.5％(v/v)的戊二醛溶液中固定后用梯度乙醇逐级脱水后干燥喷金。然后利用扫描电子显微镜(SEM)对试片表面锈层的形貌进行观察。
利用3D测量共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)测量去除腐蚀产物后钢样上腐蚀坑的深度。
钢样在空白对照的体系中浸泡15天后，表面没有深的腐蚀坑出现且较为光滑平整，没有出现腐蚀裂纹；在仅含腐蚀性微生物的体系中，钢样表面附着有大量的腐蚀性微生物，腐蚀产物较为疏松并在钢样表面大量积累，表面出现深的腐蚀坑。当在含有腐蚀性微生物的体系中仅加入150mg/L或300mg/L 2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺水溶液时，钢样表面附着的细菌数量明显减少，腐蚀坑深度随着2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺浓度的提高而变浅，但钢样表面仍有腐蚀裂纹的存在。当在腐蚀性微生物的体系中仅含有500mg/L鼠李糖脂时，局部出现了面积较大的腐蚀坑，腐蚀防护效果欠佳。当在含有腐蚀性微生物的体系中加入150mg/L 2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺水溶液与500mg/L鼠李糖脂水溶液复配时，钢样表面的细菌和腐蚀产物数量均减少，没有深的腐蚀坑及扩展裂纹。因此，杀菌组合物复配使得钢样的腐蚀孔深明显减小，钢样表面的腐蚀程度明显减轻，有效抑制钢样在含有腐蚀性微生物SRB体系中发生的微生物腐蚀。
当体系中仅含腐蚀性微生物时，最大腐蚀坑深度可达38.94μm，平均腐蚀坑深度为37.31±2.17μm。随着体系内加入2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺水溶液浓度的增加，腐蚀坑深度减小。当仅含腐蚀性微生物体系中含有500mg/L鼠李糖脂时，最大腐蚀坑深度减小，但是腐蚀坑直径明显增大。当体系中加入杀菌组合物(150mg/L 2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺水溶液和500mg/L鼠李糖脂水溶液)复配时，最大腐蚀坑深度为8.372μm，平均腐蚀坑深度为7.73±0.50μm。因此，复配使得钢样的腐蚀坑深度明显减小，显著抑制了由腐蚀性微生物引起的点蚀。在实际工况中可以有效抑制油气管道的穿孔失效，从而为杀菌剂的选择提供参考。
3.腐蚀产物元素分析
试片腐蚀结束后用高纯氮气吹干。采用X射线衍射光谱仪(XRD)研究锈层的晶体结构，从而对腐蚀产物的类型进行表征。采用X射线光电子能谱(XPS)测定腐蚀后试片表面腐蚀产物元素价态。
当体系中含有腐蚀性微生物时，腐蚀产物除了含有FeOOH、Fe2O3，还检测出FeS特征腐蚀产物。当体系中含有150mg/L或300mg/L 2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺水溶液时，腐蚀产物主要由FeOOH、Fe2O3和FeS组成。当体系中加入杀菌组合物(150mg/L 2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺水溶液和500mg/L鼠李糖脂水溶液)复配时，FeS的峰强明显减小，说明产生的FeS腐蚀产物的量可能随之减少。
在仅含腐蚀性微生物体系中，S2p在162.34eV和168.04eV附近分别为HS-和SO4 2-峰，同时还检测出FeS(160.98eV)特征腐蚀产物，与XRD分析一致。当体系中含有150mg/L或300mg/L 2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺水溶液时，Fe2p可拟合出FeS峰。当加入杀菌组合物(150mg/L 2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺水溶液和500mg/L鼠李糖脂水溶液)复配时，Fe2p包含3个峰，在710.02eV、711.35eV和713.19eV处分别对应于Fe2+、Fe3+和FeOOH；S2p可拟合为HS-(163.27eV)和SO4 2-(167.83eV)两个峰。
因此，本发明将150mg/L 2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺水溶液和500mg/L鼠李糖脂水溶液进行复配时，腐蚀性微生物SRB产生的FeS特征腐蚀产物含量明显减少，说明该杀菌组合物明显抑制了SRB的微生物腐蚀，抑菌效果均优于其他含有腐蚀性微生物SRB的对照体系。
4.电化学测量分析
电化学测试采用典型三电极体系，溶液为添加不同浓度2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺水溶液和/或鼠李糖脂水溶液的PGC培养基，在空白对照体系中不加入腐蚀性微生物SRB，在如上所述的其他对照和实验体系中加入腐蚀性微生物SRB。工作电极为制备好的X80钢样，工作面积为1cm2。饱和甘汞电极和铂片电极分别为参比电极和铂电极。使用电化学工作站(辰华，CHI 760)进行电化学实验的测定，包括开路电位(OCP)和塔菲尔曲线的测量。塔菲尔曲线测量的扫描速度为0.167mV/s，扫描电位范围为-500mV～+500mV vs.OCP。每组实验进行3个平行样品的测量以保证实验数据的准确性。
实验组为
在PGC培养基中加入上述实施例配置的杀菌组合物，即杀菌组合物为150mg/L 2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺和500mg/L鼠李糖脂进行复配。
对照组为不含SRB的空白PGC培养基，在PGC培养基的体系中仅加入腐蚀性微生物SRB，在含SRB的PGC培养基的体系中加入150mg/L 2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺水溶液，在含SRB的PGC培养基的体系中加入300mg/L 2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺水溶液，在含SRB的PGC培养基的体系中加入500mg/L的鼠李糖脂。
当在仅含腐蚀性微生物体系中加入150mg/L 2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺或者500mg/L鼠李糖脂时，2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺抑制了体系中腐蚀性微生物的生长，X80钢的开路电位值均负于仅含腐蚀性微生物体系。X80钢在含有150mg/L 2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺和500mg/L鼠李糖脂的腐蚀性微生物体系中腐蚀浸泡15天后，其开路电位值与只含2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺的体系相比发生负移，推测此时可能抑制了试片表面腐蚀性微生物生物膜的形成和发展。
对各体系的动电位极化曲线拟合进行分析，仅含腐蚀性微生物体系的X80钢样的Ecorr比无菌体系更正，当在仅含腐蚀性微生物体系中加入150mg/L 2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺和500mg/L鼠李糖脂后，体系的Ecorr与仅含腐蚀性微生物的体系相比发生负移。仅含腐蚀性微生物体系中X80钢的βc减小，βa增大，icorr为17.6μA/cm2，远大于无菌体系(2.1μA/cm2)，说明腐蚀性微生物的存在加速了X80钢的腐蚀。当仅含腐蚀性微生物体系加入150mg/L和300mg/L 2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺浓度时，icorr腐蚀电流密度分别降低为6.8μA/cm2和6.3μA/cm2，说明2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺可抑制腐蚀性微生物对试片的腐蚀。将150mg/L2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺和500mg/L鼠李糖脂复配时，腐蚀电流密度为3.8μA/cm2，与仅含腐蚀性微生物体系相比降低了78％，因而二者的复配显著抑制了腐蚀性微生物的腐蚀，这与腐蚀失重的分析结果一致。
通过以上实验表明，150mg/L 2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺与500mg/L鼠李糖脂进行复配时，腐蚀速率与仅含腐蚀性微生物体系相比降低了77.8％(p＝0.009)，与单独使用300mg/L 2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺相比降低了约50％。另外，平均和最大点蚀坑深度也显著降低，极大地抑制了腐蚀性微生物的点蚀。并且，150mg/L 2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺与500mg/L鼠李糖脂复配时，试片表面附着的细菌数量明显减少，没有大的腐蚀坑出现，较为光滑平整，FeS特征腐蚀产物的含量也大大降低。最后，150mg/L 2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺与500mg/L鼠李糖脂复配时，与仅含腐蚀性微生物和仅含2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺体系相比，开路电位均发生负移。另外，与仅含腐蚀性微生物体系相比，腐蚀电流密度降低了78％，与单独使用300mg/L 2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺的体系相比，降低了15％左右。
因此，本发明通过150mg/L 2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺与500mg/L鼠李糖脂进行复配，极大地抑制了有腐蚀性微生物引起的微生物腐蚀，抑制效果优于300mg/L 2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺的体系，因此二者的复配不仅减少了2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺的用量，而且鼠李糖脂的引用可能对诸如油田开采等环境中起到驱油的作用，从而实现抑菌与协同采油的双重优良性能。
Claims (4)
1.一种协同抑制微生物腐蚀的杀菌组合物，其特征在于：组合物为2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺与鼠李糖脂，其中，2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺与鼠李糖脂质量比为3：10。
2.根据权利要求1所述的协同抑制微生物腐蚀的杀菌组合物，其特征在于：所述组合物为2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺水溶液与鼠李糖脂水溶液的混合。
3.一种权利要求1所述的杀菌组合物的应用，其特征在于：所述杀菌组合物在作为环保型微生物腐蚀抑制剂的应用。
4.根据权利要求3所述的权利要求1所述的杀菌组合物的应用，其特征在于：所述杀菌组合物在作为含SRB菌的微生物环境中环保型微生物腐蚀抑制剂的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410254193.7A CN118177196A (zh) | 2024-03-06 | 2024-03-06 | 一种协同抑制微生物腐蚀的杀菌组合物及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410254193.7A CN118177196A (zh) | 2024-03-06 | 2024-03-06 | 一种协同抑制微生物腐蚀的杀菌组合物及其应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN118177196A true CN118177196A (zh) | 2024-06-14 |
Family
ID=91393906
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410254193.7A Pending CN118177196A (zh) | 2024-03-06 | 2024-03-06 | 一种协同抑制微生物腐蚀的杀菌组合物及其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN118177196A (zh) |
-
2024
- 2024-03-06 CN CN202410254193.7A patent/CN118177196A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wan et al. | Corrosion effect of Bacillus cereus on X80 pipeline steel in a Beijing soil environment | |
| Qian et al. | Laboratory investigation of microbiologically influenced corrosion of Q235 carbon steel by halophilic archaea Natronorubrum tibetense | |
| Choi et al. | Development of an environmentally safe corrosion, scale, and microorganism inhibitor for open recirculating cooling systems | |
| Little et al. | Microbiologically influenced corrosion of metals and alloys | |
| Qu et al. | Adsorption and corrosion behaviour of Trichoderma harzianum for AZ31B magnesium alloy in artificial seawater | |
| Liu et al. | Corrosion inhibition of deposit-covered X80 pipeline steel in seawater containing Pseudomonas stutzeri | |
| Gaylarde et al. | Localised corrosion induced by a marine vibrio | |
| Wang et al. | Conductive magnetite nanoparticles considerably accelerated carbon steel corrosion by electroactive Desulfovibrio vulgaris biofilm | |
| CN105177593B (zh) | 一种抑制碳钢在盐水(海水)介质中腐蚀的缓蚀剂及其制备方法和应用 | |
| Little et al. | Microbiologically induced increase in corrosion current density of stainless steel under cathodic protection | |
| Hamzah et al. | Corrosion behaviour of carbon steel in sea water medium in presence of P. aeruginosa bacteria | |
| Lata et al. | Microbial influenced corrosion by thermophilic bacteria | |
| Qi et al. | Chemical additives affect sulfate reducing bacteria biofilm properties adsorbed on stainless steel 316L surface in circulating cooling water system | |
| Gao et al. | A study of the use of polyaspartic acid derivative composite for the corrosion inhibition of carbon steel in a seawater environment | |
| CN112680733A (zh) | 一种基于微生物技术的钢材防腐方法 | |
| Zhang et al. | Microbially influenced corrosion of 304 stainless steel and titanium by P. variotii and A. niger in humid atmosphere | |
| CN108812678B (zh) | 一种复合型缓蚀杀菌剂 | |
| CN114231119B (zh) | 一种具备自修复功能的防腐防污一体化涂料的制备方法及其应用 | |
| Szatmari et al. | Studies on biocorrosion of stainless steel and copper in Czapek Dox medium with Aspergillus niger filamentous fungus | |
| Xie et al. | Synergistic effect between chloride and sulfate reducing bacteria in corrosion inhibition of X100 pipeline steel in marine environment | |
| CN114645279B (zh) | 一种鼠李糖脂作为环保型微生物腐蚀抑制剂的应用 | |
| CN118177196A (zh) | 一种协同抑制微生物腐蚀的杀菌组合物及其应用 | |
| Thierry et al. | Microbially influenced corrosion | |
| Kim et al. | Development of a blended corrosion, scale, and microorganism inhibitor for open recirculating cooling systems | |
| Liu | Corrosion inhibition performance of composite inhibitors for carbon steel in simulated seawater |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |