生物柴油对碳钢腐蚀的影响

抽象的

由于汽车尾气排放和化石燃料的消耗导致空气污染问题日益恶化，环境问题迫使我们寻找生物柴油等燃料，以补充石油燃料。生物柴油能够保持水分，并为微生物影响的腐蚀(MIC)提供有利的环境，这可能会在运输、储存和使用过程中造成困难。本文分析了细菌对生物柴油腐蚀性的影响麻风树用质量损失法在碳钢上。碳钢在存在和缺乏细菌中显示B100（100％生物柴油）中的最高腐蚀速率。使用SEM进行金属的表面分析。

1.介绍

对化石燃料消耗、温室气体排放和能源安全的警告，使开发替代可再生能源成为必要，而生物柴油在这些可再生能源中有着巨大的前景[1］.除了能保持正能量平衡外，在传统柴油发动机中使用生物柴油还能大幅减少未燃烧的碳氢化合物、一氧化碳和颗粒物。目前，包括能源过剩国家在内的世界各国都在把生物柴油作为替代能源。印度也意识到生物柴油的巨大潜力，并加大了对生物柴油生产的重视。在印度的条件下，两种不能食用的植物麻风树和Pongamia pinnata广泛用于生物柴油的生产。在这两种植物中，麻疯树被认为是最合适的一种，因为它是一种高含油量的热带植物，可以抵御极端干旱的条件[2，3.］.

尽管生物柴油具有许多优势，但它具有其缺点的份额。腐蚀是生物柴油兼容性问题的后果之一[4］.生物柴油可以在与碳钢，不锈钢或铝等建筑材料接触时形成沉积物或引起腐蚀，这些材料，如碳钢，不锈钢或铝制用于制造储罐，管道和泵送设备的[5］.最近的研究表明，生物柴油会加速用于制造管道、储罐和燃料基础设施其他部件的碳钢的腐蚀。因此，研究生物柴油的材料相容性是其司法应用的迫切需要。

生物柴油是由植物油通过酯交换反应产生的脂肪酸甲酯。生物柴油在储存或使用过程中会因吸湿、氧化和微生物的侵蚀而降解，变得更具腐蚀性。石油柴油和生物柴油都经常被微生物污染。水是微生物生长的重要组成部分之一。在生产、运输和储存过程中，水进入燃料系统。因为生物柴油比石油柴油更容易吸湿，所以很难从燃料系统中去除水分，特别是当与生物柴油混合时。Maruthamuthu等在研究成品油管道腐蚀问题时[6]报告了2-11%的水污染，其中也含有氯离子。Meenakshi等人研究了两种生物柴油样品对低碳钢的腐蚀性[7在3% NaCl溶液存在的情况下，以描述水污染。Aktas等[8]报告说，生物柴油中的水含有氯离子和/或硫化物等离子，导致金属发生点蚀。水在燃料箱或管道底部凝结和聚集，导致微生物生长，形成沉淀物、污泥和黏液，导致燃料变质和腐蚀，而这种情况通常会在由此产生的生物量下发生[9］.微生物影响腐蚀(MIC)是生物柴油处理设施面临的一个严重问题。文献中关于这个主题的著作很少。

Wang等人利用线束电极技术进行的开创性工作[10]报道了碳钢的腐蚀发生在接触水的表面，而阴极形成在水-生物柴油界面。李等人[11在评价生物柴油、超低硫柴油及其共混物中金属和合金的MIC时，观察到生物污染。Klofutar和Golob [12]报告说，缺水是预防燃料中微生物的重要标准之一。当柴油-生物柴油混合物与从柴油储存罐收集的污染接种水一起孵育时，与纯柴油相比，生物柴油混合物显示出了更高的细菌生长和活性[13］.因此，了解生物柴油中生存的微生物的性质和帮助它们生长的成分将有助于我们控制MIC，目前的工作旨在研究从储存的生物柴油的沉积物中分离出的细菌的影响麻风树关于腐蚀性麻风树在碳钢上制备生物柴油及其混合燃料。

2.材料和方法

2.1。样品收集，枚举和细菌的分离

容器底部的沉淀物有两年前的样品麻风树生物柴油在无菌容器中收集。使用无菌蒸馏水连续稀释收集的样品（10倍）。然后通过倒板技术接种在琼脂培养基上，并孵育24-48小时。选择具有30至300的可数菌落的培养皿被选择用于枚举和计数（3个菌株）。

2．2．DNA提取，PCR扩增，基因测序

通过16S rRNA测序对分离菌株进行分子鉴定。从该菌株中分离基因组DNA，利用通用16S rRNA引物进行聚合酶链反应(PCR)扩增，克隆并测序。将获得的序列与国家生物信息中心(NCBI)之前发表的序列进行BLAST比对。

2．3.用质量损失法测定腐蚀速率

按照ASTM G184的要求，将市面上可用的碳钢板材加工成尺寸为7.5 × 1.9 × 0.3 cm的贴片，并在贴片的顶部中心钻孔。碳钢的元素组成见表1．麻风树生物柴油（JBD）购自印度的生物柴油出口国，商业柴油（CD）购自附近的汽油铺位。用400,600和800粒砂纸抛光碳钢试样，然后使用三氯乙烯脱脂。

以下四种燃料矩阵作为测试介质:(我)CD：100％商用柴油，(2)B5: 5% JBD和95% CD(体积百分比)，(3)B20: 20% JBD和80% CD(体积百分比)，（iv）JBD B100: 100%。该实验是在细菌的不存在（对照系统）和存在（实验系统）中进行的。控制系统由800ml燃料混合物组成，含有2％（v / v）水（500ppm氯化物），以模拟腐蚀条件，而使用的实验系统是800ml燃料混合物，其中2％（v / v）水（500ppm氯化物）和0.5％（v / v）的细菌接种物（负荷CFU /毫升)。

质量损失测量按照ASTM G1进行。将之前称重过的金属板浸入测试矩阵中，并用磁性搅拌器搅拌。100 h后，取下优惠券，用酸洗溶液腌渍，用水清洗，晾干。取每个系统中试样的最终质量，计算平均腐蚀速率(一式三份)，并以每年密耳数(mpy)表示。腐蚀速率计算公式如下:

2.4。通过扫描电子显微镜（SEM）表面分析

对于SEM研究，选择暴露于CD和B100测试基质100小时的优惠券的表面。优惠券暴露于2.5％戊二醛8小时，随后用梯度系列（30％，50％和70％和100％）乙醇洗涤，用于脱水。然后在SEM观察之前用金合金涂覆样品。优惠券的整个表面积被检查以定位术治疗。

3.结果与讨论

3.1。分离细菌

从先前研究中留下的两岁的Jatropha生物柴油中形成的沉积物中分离了三种细菌菌株。获得的三种细菌菌株的初步鉴定表明分离物属于属芽孢杆菌SP。

3.2。16S RRNA基因序列分析

利用真细菌16S rRNA引物进行靶向细菌16S rRNA基因的扩增。克隆16S rRNA基因，并对分离的质粒进行16S rRNA基因测序。将获得的序列与NCBI(国家生物信息中心)之前发表的序列进行BLAST比对。序列比对显示与芽孢杆菌花盆．核苷酸序列数据已在加入号下沉积在Genbank中KF410588，KF410589,和KF410590［14］.芽孢杆菌物种构成各种细菌，广泛分布在土壤和水生环境中。芽孢杆菌花盆是一种革兰氏阳性，有氧，棒状的腹腔，形成细菌，属于属芽孢杆菌．芽孢杆菌花盆在某些植物的根部区域居住在土壤中和一些殖民化。

3.3。大规模损失测量

在控制和实验系统中，由质量损失法确定的碳钢在四个测试矩阵中的腐蚀速率如图所示1．很明显，碳钢显示在控制和实验系统中的B100中的最高腐蚀速率，然后是CD，B5和B20。对照和实验系统中B100中碳钢的腐蚀速率分别为6.69±0.3731 mpy，分别为1.70±0.1386 mpy。几项研究表明，生物柴油中金属的腐蚀高于凡士科的腐蚀，这可能是由于存在含水含量，游离脂肪酸和未转化的单烷基酯。［5，15，16］.腐蚀速率随生物柴油浓度的增加而增加。研究发现，生物柴油共混物的腐蚀性比单独的石油柴油要小。Ambrozin等人也观察到了同样的趋势[17］.此外，在本研究中使用的所有四种燃料基体中，碳钢的腐蚀速率被发现在存在的情况下较低芽孢杆菌花盆对比控制系统，发现控制系统与实验系统对B100碳钢的腐蚀速率有显著差异。这可能是由于在碳钢表面形成了一层保护膜/生物膜，而生物活动会改变金属/溶液界面的环境条件，从而在细菌存在的情况下降低腐蚀速率[18］.研究表明，各种细菌菌株葡萄球菌Sp。和假单胞菌cichorii在低碳钢上形成缓蚀生物膜[19，20.］.黄铜的腐蚀率显著降低枯草芽孢杆菌细菌生物被膜(21］.

腐蚀的研究涉及芽孢杆菌花盆是有限的。Bolton等人[22研究…的作用芽孢杆菌花盆从被腐蚀的镀锌钢管上抽取样品，对输送的钢材和被腐蚀的镀锌钢板进行隔离。结果表明芽孢杆菌花盆增加了镀锌钢的腐蚀，但没有增加钢的腐蚀速率。

3．4．扫描电子显微镜表面分析

数字2为实验系统中CD和B100中的碳钢在暴露于细菌系统后的SEM显微照片，未去除金属表面的腐蚀产物。结果表明，副板上覆盖着致密的块状腐蚀产物。

4。结论

(我)在控制系统和实验系统中，碳钢在B100中的腐蚀速率最高。(2)随着生物柴油浓度的增加，碳钢的腐蚀速率增加。(3)在......的存在下芽孢杆菌花盆在所有测试基体中，碳钢的腐蚀程度均低于控制系统。

相互竞争的利益

作者宣布没有关于本条的出版物的利益冲突。

致谢

作者要感谢印度哥印拜陀641 043阿维纳希林加姆妇女家庭科学和高等教育研究所的权威机构，为开展这项工作提供了必要的设施。

参考文献

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