微生物能促进金属腐蚀,但近期有研究发现,微生物胞外聚合物对金属腐蚀具有抑制作用,但该领域的研究刚刚起步,尚处于探索阶段。本文重点围绕罗伊氏乳杆菌胞外聚合物对碳钢腐蚀的影响,采用腐蚀失重法对比分析了有无EPS的碳钢试样腐蚀速率的差异;应用扫描电镜、X射线衍射等手段,研究了EPS对碳钢污垢形貌、污垢晶体组成比例的影响;应用红外光谱探究了EPS在抑制腐蚀过程中发挥主要作用的官能团;应用原子力显微镜,分析了EPS对碳钢表面性质的改变;探究了EPS与碳钢表面不同价态铁离子的结合能力;初步分析了EPS抑制碳钢腐蚀的作用机理。研究结果表明:通过对比有无罗伊氏乳杆菌EPS碳钢试样腐蚀速率的变化,发现EPS可使碳钢平均腐蚀速率降低25.60%。碳钢试样在罗伊氏乳杆菌EPS中浸泡后,其表面物理性质发生了明显改变。其中,EPS使碳钢表面粘附力下降了69.08%,表面粗糙度降低了70%以上,孔隙深度减少了74.51%,孔隙宽度增加了95.60%。对表面形貌形成“削峰填谷”的作用。上述改变使碳钢表面不利于腐蚀的进行。在以右旋糖酐模拟胞外多糖、牛白蛋白模拟胞外蛋白与铁离子的结合试验中得到,EPS、胞外多糖及胞外蛋白对铁离子的结合能力为EPS>胞外多糖>胞外蛋白;且与二价铁离子相比这三种物质更容易与三价铁离子结合。在罗伊氏乳杆菌EPS于碳钢表面形成EPS-Fe3+层过程中,参与反应的有多糖O-H、酰胺C=O、羧酸根COO-、多糖C-OH、酰胺C-N、脂碳链C-H等官能团,其中胞外多糖中的O-H、羧酸根COO-和C-OH为主要作用基团。在腐蚀过程中,有EPS碳钢试样表面污垢量明显少于无EPS碳钢试样。电镜扫描发现,有EPS碳钢试样表面出现腐蚀圈,并且后期出现封闭壳状腐蚀产物,由能谱可知这两种物质均为铁的氧化物,封闭壳状污垢对碳钢试样有保护作用。与无EPS碳钢试样相比,有EPS碳钢试样的污垢层结构更密实。碳钢试样在配水环境下产生的腐蚀产物晶型有磁铁矿晶体Magnetite(Fe3O4)、磁赤铁矿晶体Maghemite(γ-Fe2O3)、纤铁矿晶体Lepidocrocite(γ-Fe OOH)和绿锈晶体Green rusts。纤铁矿有促进碳钢腐蚀的作用。无EPS碳钢试样污垢层疏松导致含氧量较高,使绿锈转化成纤铁矿,纤铁矿含量增多进一步加速腐蚀。罗伊氏乳杆菌EPS抑制碳钢腐蚀机理为:罗伊氏乳杆菌EPS覆盖在碳钢表面后,以胞外多糖的O-H、COO-和C-OH为主的官能团与碳钢本身的钝化膜中三价铁离子发生反应,形成一层致密稳定的EPS-Fe3+保护层。EPS-Fe3+保护层改变了碳钢表面的粗糙度、粘附力和孔隙性质等物理性质,使得碳钢表面不利于腐蚀反应的发生。由于Fe3+的稳定性,使EPS-Fe3+保护层牢固的附着在碳钢表面,阻挡水中的氧气等腐蚀性离子到达碳钢表面,减少碳钢腐蚀,同时,由于EPS的存在所产生的封闭壳形貌腐蚀产物亦能起到保护碳钢的作用。由于氧气的减少,使得腐蚀污垢晶体间不易转化,污垢层结构更加稳定致密。从而减缓碳钢腐蚀。