Способ очистки металлических поверхностей от солевых отложений и ржавчины

 

Изобретение относится к способам удаления солевых отложений и ржавчины с металлических поверхностей в водных средах и может быть использовано в системах водоснабжения, на предприятиях энергетической, пищевой и других отраслях промышленности. Способ очистки металлических поверхностей от солевых отложений и ржавчины включает контактирование поверхности металлов с водной суспензией бактериальной культуры - штаммом Methylomonas methanica ВКМВ 1453 при концентрации не менее 250 млн кл/мл. 3 табл.

Изобретение относится к технической микробиологии, а именно к способам удаления солевых отложений и ржавчины с помощью бактерий, и может быть использовано на предприятиях химической, нефтехимической, энергетической и других отраслях промышленности для очистки технологического и теплообменного оборудования.

Известны способы удаления ржавчины и накипи с металлических поверхностей химическими реагентами.

Однако, применение химических реагентов, содержащих главным образом кислотные или щелочные растворы, приводит к коррозии очищаемого оборудования, требует обезвреживания их после использования с целью сохранения окружающей среды, что ведет к значительным дополнительным затратам.

Наиболее близким к предлагаемому является способ очистки металлических поверхностей при помощи водной суспензии культуры бактерий штамма Ferrobacillus. Способ основан на способности указанных бактерий непосредственно поглощать ионы железа, а также способности этих бактерий образовывать в качестве продукта окисления серы серную кислоту, которая в состоянии растворять ржавчину и другие отложения с поверхности металла. Для жизнедеятельности бактерий требуется кислая среда с рН 2,6.

Однако, такая суспензия способна стимулировать процесс коррозии металла (Андреюк Е. И. Билай В.И. Коваль Э.З. Козлова И.А. Микробная коррозия и ее возбудители. Киев: Наукова думка, 1980, с. 66. Андреюк Е.И. Козлова И.А. Литотрофные бактерии и микробиологическая коррозия. Киев: Наукова думка, 1977, с. 117-147). В связи с этим при использовании бактерий известного штамма возникает риск увеличить коррозию обрабатываемого оборудования. Кроме того, необходимо применять меры по нейтрализации отработанных водных суспензий для предотвращения загрязнения окружающей среды.

Задачей изобретения является разработка способа очистки металлических поверхностей от солевых отложений и ржавчины, не вызывающего коррозии металла и не наносящего вреда окружающей среде.

Способ осуществлялся следующим образом.

Предварительно наращивают массу бактерий Methylomonas methanica 12 на промышленной воде при 35^оС при перемешивании и непрерывной подаче метановоздушной газовой фазы в соотношении 1:1. Бактерии вносят в промышленную воду от титра не менее 250 млн. кл/мл и помещают туда же образцы из металла, покрытие солевыми отложениями и ржавчиной. По истечении 2 сут образцы извлекают и промывают струей водопроводной воды.

Штамм Methylomonas methanica 12 при введении его в рабочую среду позволяет удалять до 97,8% ржавчины и солевых отложений с металлических поверхностей.

Штамм Methylomonas methanica 12 получен из коллекции ИБФМ АН СССР. Номер по ВКМ В-1453.

Культура хорошо растет на среде содержащей, г/л дистил. Н₂О: KNO₃ 1,0; MgSO₄х х7H₂O -0,2; CaCl₂ 0,02; Na₂HPO₄ 5H₂O 1,5; KH₂PO₄ 0,7; (мл/л) трилон Б 5,0; FeSO₄ х 7H₂O 2,0; ZnSO₄ 7H₂O 1,0; MnCl₂ 4H₂O 0,03; CoCl₃ 6H₂O 0,2; CuCl₂ 5 H₂O 0,1; NiCl₂ 0,02; Na₂MoO₄ 0,03; рН 6,9 ± 0,2 с добавлением единственного источника углерода СН₄.

Культивирование бактерий в процессе исследований осуществляли на промышленной воде ТЭЦ ВАЗа состава, мл/л: SO₄^2- 130; Fe²⁺ 0,3; NO₃^- 610; K⁺ 680; Na⁺ 500; PO₄^2- 500; Ca²⁺ следы, Cl- следы, рН 7,7 и в промышленной воде п/о "Куйбышевазот" состава, мг/л: NH₄⁺ 30; NO₃^- 18,3; NO₂^- 4,9; SO₄^2- 93; Cl^- 27,5; нефтепродукты 0,51; PO₄^3- следы; БПК 33; рН 8,5. Соотношение метана к воздуху при культивировании бактерий составляло 1:1.

Среда, необходимая для жизнедеятельности предлагаемого штамма, не является кислой и коррозионно агрессивной.

Бактерии штамма Methylomonas methanica 12 проверены на патогенность, не являются патогенными и могут быть использованы для очистки теплообменного оборудования, котлов ТЭЦ и других деталей и конструкций, подвергающихся коррозии и покрытых осадками солей.

Примеры конкретного выполнения.

П р и м е р 1. Пластины из стали 3 и латуни, покрытые солевыми отложениями и ржавчиной, просушивали фильтровальной бумагой, взвешивали (Po) и вводили в колбы со стерильной промышленной водой п/о "Куйбышевазот", инокулированной бактериями Methylomonas methanica ВКМВ 1453, выращенными на промышленных водах того же состава.

Культивирование осуществляли при 35^оС в колбах объемом 250 мл, содержащих 200 мл рабочей среды. Контролем служила стерильная промышленная вода п/o "Куйбышевазот", но без добавления бактерий.

Через 48 ч пластины извлекали, просушивали фильтровальной бумагой, взвешивали (P₁) и находили разность P_o-P₁ Δ P₁ массу отложений, удаленных с пластин бактериями. Затем механически полностью удаляли остатки отложений и снова взвешивали пластины (P₂). Определяли общую массу отложений P_o-P₂ Δ P₂.

По величине ( Δ P₁/ Δ P₂˙) 100% определяли процент снятия отложений с поверхности пластин бактериями. Опыты проводили в четырех повторностях. Усредненные результаты представлены в табл. 1.

П р и м е р 2. Выращивали бактерии как в примере 1, но в качестве рабочей среды использовали промышленную воду ТЭЦ ВАЗа. Усредненные по 4-м повторностям данные представлены в табл. 2.

Для подтверждения отсутствия коррозионной агрессивности суспензии штамма Methylomonas methanica ВКМВ 1453 проводили лабораторные испытания.

Пластины из стали 3, свободные от ржавчины и отложений, после стерилизации вносили в колбы со стерильной промышленной водой п/о "Куйбышевазот", инокулированной бактериями Methylomonas methanica ВКМВ 1453 как в примере 1. В контрольном варианте пластины из стали 3 помещали в колбы со стерильной промышленной водой. Через 72 ч пластины извлекали, удаляли продукты коррозии, высушивали, взвешивали и определяли потерю массы. Опыты проведены в 4-х повторностях. Усредненные результаты представлены в табл. 3.

Приведенные результаты показывают, что предлагаемый штамм не только не вызывает коррозию, но и уменьшает ее скорость.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет практически полностью удалять оксиды и соли Fe, Ca, Mg, Ni, Co, Cu с поверхности стальных и латунных образцов. Суспензия бактерий Methylomonas methanica ВКМВ 1453 не является патогенной и коррозионно агрессивной, поэтому не требуется ее нейтрализация для защиты окружающей среды.

Формула изобретения

СПОСОБ ОЧИСТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ОТ СОЛЕВЫХ ОТЛОЖЕНИЙ И РЖАВЧИНЫ, включающий контактирование поверхности металлов с водной суспензией бактериальной культуры, отличающийся тем, что в качестве суспензии бактериальной культуры используют бактерии штамма Methylomonas methanica ВКМВ 1453 при концентрации не менее 250 млн кл/мл.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2