改性换热表面微生物污垢特性研究

Microbial fouling is one of common heat exchange equipment fouling and it is harmful for heat exchange equipment normal operation.For the purpose of reducing microbial fouling adhesion and corrosion on heat exchange surface, in this project we carry out the investigation of heat exchange equipment fouling formation mechanism on heat exchange surface.By the means of electroless plating on common heat exchange surface (carbon steel and copper),the surface modification is done and the surface free energy, surface roughness and surface microstructure associated with microbial fouling are analyzed. To determine the relationship between surface characteristics and microbial fouling growth, continuously the modified process formulation is optimized and modification surface microbial fouling experiment is done further and microbial fouling adhesion and corrosion mechanism under different conditions are revealed.The research results can provide the theoretical basis for carrying out the effective anti-fouling measure and studying microbial fouling mechanism further.

微生物污垢是换热设备常见的一种污垢类型，其存在对换热设备正常运行有诸多危害。为达到降低换热面微生物污垢附着和腐蚀的目的，本项目开展换热设备表面常见的微生物污垢形成机理及规律的基础性研究。采用化学镀的方式对常见的换热面（碳钢和紫铜）进行表面改性，分析换热面表面自由能，表面粗糙度以及表面微观结构与微生物污垢关联规律，通过不断优化改性表面工艺配比及改性换热面微生物污垢实验，确定表面特性对微生物污垢生长的影响，并揭示不同条件下微生物污垢附着和腐蚀作用机制。研究成果可以为换热设备微生物污垢机理深入研究奠定基础，为开展有效抑垢措施提供理论依据。

为达到降低换热面微生物污垢附着和腐蚀的目的。本项目采用化学镀的方式对常见的换热面（碳钢和紫铜）进行表面改性，开发了Ni-P, Ni-Cu-P, Ni-P-PTFE等多种改性表面工艺，然后利用电子扫描电镜、网格试验和镀层结合稳定性实验对镀层的性能进行全面的检测。选用工业循环冷却水中易形成微生物污垢的黏液形成菌和铁细菌作为研究对象，模拟换热器换热面微生物污垢沉积实验，采用称重法记录污垢变化情况和光电比浊法记录细菌的数量变化情况。此外，利用搭建的改性换热表面污垢监测平台，系统获取了改性表面微生物污垢数据，研究了运行工况、水质参数和表面特性对微生物污垢特性的影响机制。基于这些影响因素，建立了具有预测性质的微生物污垢模型，揭示微生物污垢生长机理。着重研究了改性表面工艺参数、表面特性参数和微生物污垢附着的动态耦合关联，研究改性表面抑垢的极限特性，提出优化改性表面工艺的理论设计方案，为进一步研究开发清洁、高效抑垢的改性换热表面提供理论参考。研究成果可以为换热设备微生物污垢机理深入研究奠定基础，为开展有效抑垢措施提供理论依据，具有一定的应用前景和节能效益。