Штамм бактерий СIтRовастеR FReUNDII, образующий антикоррозионную пленку на поверхности металлов Советский патент 1990 года по МПК C12N1/20 C23F13/00 C12Q1/02 C12R1/01 

f

(21)4392659/31-13

(22)11.03.88

(46) 07.07о90. Бюло № 25

(71)Институт микробиологии и вирусологии АН КазССР,. Государственный научно-исследовательский и проектный институт по обогащению руд цветных металлов Казмеханобр и Казахский филиал Института питания АМН СССР

(72)А.Н.Илялетдинов, С.А„Абдрашитова, С.А.Айткельдиева, Д 0Р ,Каиргельдина, ЛоА„Романова и Л.И. Каламкарова

(53) 576.8o095033(088.8)

(56) Лайнер В.И. Защитные покрытия

металлов. - М.: Мир, 1974, с. 529.

Патент ГДР № 157420, кл. С 12 N 1/16, 1982.

(54) ШТАММ БАКТЕРИЙ CITROBACTER FREUNDII, ОБРАЗУЮЩИЙ АНТИКОРРОЗИОННУЮ ПЛЕНКУ НА ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛОВ (57) Изобретение относится к биотехнологии, а именно к штаммам, применяемым для защиты металлических поверхностей нефтяного оборудования и системы водоснабжения. Целью изобретения является штамм бактерий, образующий на поверхности металла антикоррозионную пленку, значительно снижающую скорость коррозии оборудования. Штамм Citrobacter freundii ВКПМ В-4144 образует антикоррозионную мелкокристаллическую беспористую пленку толщиной 0,037 мкм, состоящую из фосфата железа, которая снижает скорость коррозии стали до 0,05 г/ма/ч, убыль веса за 30 сут составляет 0,2% по сравнению с 2,7% без покрытия. Выделен из золото-мышьяковистого месторождения. 3 табло

«Л

Изобретение относится к биотехнологии, а именно к штаммам, применяемым для защиты металлических поверхностей нефтяного оборудования и системы водоснабжения. Целью изобретения является штамм бактерий, образующий на поверхности металла антикоррозионную пленку, значительного снижающую скорость коррозии оборудования. Штамм CITROBACTER FREUNDII ВКПМ В-4144 образует антикоррозионную мелкокристаллическую беспористую пленку толщиной 0,037 мкм, состоящую из фосфата железа, которая снижает скорость коррозии стали до 0,05 г/м 2 ч, убыль веса за 30 сут составляет 0,2% по сравнению с 2,7% без покрытия. Выделен из золото-мышьяковистого месторождения. 3 табл.

Изобретение относится к биотехнологии, а именно к штаммам, применяемым для защиты металлических поверхностей различного промышленного оборудования, и может быть использовано для создания антикоррозионной пленки на поверхности оборудования нефтяной промышленности и системы водоснабжения .

Целью изобретения является новый штамм бактерий, образующий на поверхности металла антикоррозионную пленку, значительно снижающую скорость коррозии металлов.

Штамм Citrobacter freundii 28 ВКПМ В-4144 выделен из шахтных вод золото-мышьяковистого месторождения.

Культурально-морфологические признаки о

Клетки представляют собой грамот- рицательные, подвижные, неспорооб- разующие палочки размером 1x0,4- 0,5 мкм. Монотрихи. Размножение осуществляют путем деления на 2 клетки.

Мясо-пептонный агар (28°С, 48 ч)ь Образует округлые колонии с ровными краями кремово-беловатого цвета„ Поверхность гладкая, блестящая, S-фор- мы. Обратная сторона колонии кремово- беловатая. Консистенция колонии пастообразная 0

Мясо-пептоновый бульон (28°Ct 48 ч)„ Без встряхивания рост с поел

ОЭ

ел

0

NJyrHeimeM среды, пленка на поверхности не образуется„

Ломтики картофеля (28 С, 48 ч), Образует блестящую тонкую пленку кре- мовато-беловатого цвета,

Физиолого-биохимические признаки

Может расти в аэробных и анаэроб- ных условиях о

Температурный диапазон роста 18- 42°С. Оптимальная температура роста $5-30°С0 Максимальная скорость роста при .

Оптимум рН 6,7-8,00 Желатину не разжижает. Крахмал гидролизует. Молоко свертывает с подкислением среды. Нитраты восстанавливает до нитритов. Реакция Фогеса-Проскауэра отрицательная . Реакция с метиловым Красным положительная

Отношение к источникам углерода. Хорошо усваивает и растет на глюко- Эе, арабинозе, ксилозе, рамнозе, фрз ктозе, галактозе, сахарозе, лак- Тозе, раффинозе со снижением рН от 7,0 до 4,0-4,5о

Галотолерантен способен развиваться в среде с содержанием до 3% NaCl0 Кислотоустойчивостью не обладает. При росте на богатых органическим (веществом средах имеет специфический гнилостный запах. Не патогенен.

Антибиотическими свойствами не обладает. Устойчив к линкомицпну, ампициллину, эритромицину, беизил10

1-5

20

25

30

культуры С. freundii образуется черная пленка и отмечается снижение ОВП среды от 160 до -230 мВ. По данным рентгеноструктурного анализа пленка состоит из фосфата железа 8НгО.

Результаты влияния микроорганизмо на процесс коррозии стальной пластины (время опыта 30 сут) приведены в табло 10

Из табл. 1 следует, что за месяц опыта в результате коррозии масса металлической пластины в контрольном варианте без бактерий уменьшается на 2,7%э тогда как убыль массы пластины, покрытой антикоррозионной пленкой, составляет 0,2%, что Б 13,5 раз меньше, чем в контроле.

Пример 2. Для получения фосфатного антикоррозионного покрытия микроорганизмы иммобилизуют на кусках пенопласта, которые затем помеща ют в перколяторы с рабочим объемом 300 мл со средой Штурм, состав которой описан в примере 1, и создают ус ловия непрерывного протока. Скорость протока составляет 100 мл/сут.

В перколяторы помещают металлические пластины из стали марки Ст. 3 Через 2 дня пластины покрываются ров ным мелкокристаллическим темно-серым антикоррозионным фосфатным покрытием Иммобилизация клеток микроорганизмов позволяет в 2 раза сократить время

Ьенициллину, олеандомицину, фузидину, 35 получения защитной пленки, не ухуд- Метшщщшину.

Использование штамма С0 freundii ВКПМ В-41М0

Пример 1. Посевной материал получают выращиванием штамма на мясо- пептонном агаре при 28РС, собирают в стерильную воду и получают гомогенную густую суспензию, которую вносят в среду Штурм следующего состава, г/л: лактат кальция 3,5; (NH4)iS04 1; КНаР04 0,5; MgSOt 7H,0 1; CaSO,. 2НгО 0,5; 1%-ный раствор 5 мл; соль Мора 0,02,

Суспензию микроорганизмов вносят

шая ее качества. По данным рентгеноструктурного анализа образующаяся защитная пленка представляет собой фосфат железа Fe3(P04)2 . ® В табл. 2 приводятся показатели эффективности защиты стали от коррозии штаммами С. freundii и Loddero- myces elongi spores.

45 Полученные результаты свидетельствуют, что хотя время, необходимое для получения защитной пленки с помо щью культуры L0 elongispores, меньше, однако антикоррозионные свойства

в качалочные колбы по 800 мл для соз- 50 пленки, получаемой штаммом С. freunдания микроаэрофильных условий. 3 колбы подвешивают стальные пластины размером 25x25x2 мм из углеродистой стали марки Ст.З. Инкубируют при 25-28°С без аэрации0 Степень корро- 55 зионного разрушения металла определяют гравиметрическим методом.

Через 3-4 сут на поверхности стального образца в процессе развития

5

0

5

0

культуры С. freundii образуется черная пленка и отмечается снижение ОВП среды от 160 до -230 мВ. По данным рентгеноструктурного анализа пленка состоит из фосфата железа 8НгО.

Результаты влияния микроорганизмов на процесс коррозии стальной пластины (время опыта 30 сут) приведены в табло 10

Из табл. 1 следует, что за месяц опыта в результате коррозии масса металлической пластины в контрольном варианте без бактерий уменьшается на 2,7%э тогда как убыль массы пластины, покрытой антикоррозионной пленкой, составляет 0,2%, что Б 13,5 раз меньше, чем в контроле.

Пример 2. Для получения фосфатного антикоррозионного покрытия микроорганизмы иммобилизуют на кусках пенопласта, которые затем помещают в перколяторы с рабочим объемом 300 мл со средой Штурм, состав которой описан в примере 1, и создают условия непрерывного протока. Скорость протока составляет 100 мл/сут.

В перколяторы помещают металлические пластины из стали марки Ст. 3. Через 2 дня пластины покрываются ровным мелкокристаллическим темно-серым антикоррозионным фосфатным покрытием. Иммобилизация клеток микроорганизмов позволяет в 2 раза сократить время

получения защитной пленки, не ухуд-

шая ее качества. По данным рентгеноструктурного анализа образующаяся защитная пленка представляет собой фосфат железа Fe3(P04)2 . В табл. 2 приводятся показатели эффективности защиты стали от коррозии штаммами С. freundii и Loddero- myces elongi spores.

Полученные результаты свидетельствуют, что хотя время, необходимое для получения защитной пленки с помощью культуры L0 elongispores, меньше, однако антикоррозионные свойства

dii, на 2 порядка выше.

П р и м е р 3. Для получения доказательства, что эффект защиты металла от коррозии обусловлен не присутствием микроорганизмов в растворах, которые могут ингибировать коррозию за счет связывания кислорода, а защитной способностью самой фосфатной пленки, получаемой с помощью штамма С. freundii, пластинки Ст.З, покрытые пленко фосфата железа, обрабатывают этаноло (96°), промывают дистиллированной водой, высушивают и помещают в колбу с коррозионной стерильной средой следующего состава, г/л: аспарагин 0,5; глюкоза 10; КМ03 2; натрий лимоннокислый 2,5; КН2РО„ 2; MgSO 2; СаС12 0,2; FeCl следы.

В другую колбу со средой такого же состава помещают пластинку без фосфатного покрытия Через 14 дней пластинки взвешивают и определяют степень коррозии по убыли массы пластинок. В варианте без пассивирующего покрытия убыль массы составляет 98 г/м2-, в варианте с фосфатным покрытием 4 г/м1 Это свидетельствует о том, что и в отсутствии микроорганизмов пассивирующая фосфатная пленка, полученная с помощью штамма С. freundii, обеспечивает надежную защиту металла

Пример 4. Культуру С. freun- dii выращивают в течение 6 ч в аэробных условиях до оптической плотности 0, 145 на среде следующего состава, г/л: лактат Са 3,5; (NH4)-2S04 1; КНаР04 2; MgS04 7H70 1; CaS04 2Н-0 0,5. 750 мл полученной бактериальной суспензии вносят в колбу объемом 800 мл, в которую помещена стальная пластина, прикрепленная на леске и 2 мл 5%-ного раствора Na2S, колбу плотно закрывают пробкой.

Через 18 ч инкубации производят полную замену раствора новой порцией среды с культурой С. freundii, предварительно выращенной в течение 6 ч в аэробных условиях. Через 36 ч опыт

20,9 0,2 7,0 -230

223,4 2,7 6,45 160

при 25-28°С на поверхности стальной пластины образуется сплошная равномерная темно-серая мелкокристаллическая беспористая пленка толщиной 35- 40 мкм

В табл. 3 приведены результаты исследования качества образующейся фосфатной пленки, представляющей со- бой фосфат железа 7е3(РО) 8Н20, полученной предлагаемым способом в сравнении с качеством пленки, полученной в стационарном режиме без замены растворов.

Выдерживание металлической пластины, покрытой беспористой антикоррозионной пленкой, полученной с помощью. С. freundii, в течение 72 ч в 1%-ном NaCl показало отсутствие следов коррозии, что свидетельствует о ее высокой антикоррозионной устойчивости.

5

0

Штамм Citrobacter freundii ВКПМ В-4144 позволяет получить беспористую антикоррозионную пленку высокого качества, при этом для получения пленки используется небольшой объем биомассы, отпадает необходимость подогревания раствора, что позволяет в условиях производства экономить электроэнергию о Высокое качество антикоррозионной пленки увеличивает время эксплуатации металлического оборудования.

Формула изобретения

Штамм бактерий Citrobacter freundii ВКПМ В-4144, образующий антикоррозионную пленку нд поверхности металлов .

Т а б л и ц а 1

1576560

Таблица2

Параметр

Показатели для штамма

L0elongi spores

Скорость коррозии, г/м.ч Линейная скорость коррозии, мм/г Толщина пленки, мм Скорость образованияфшенки, ч

Параметр

Показатели для фосфатной пленки

В присутствии С. freun- dii без замены растворов

Толщина покрытия,

мкм . 37,2 Контроль прочности Не отслаивается Пористость покры- Появилось 6 точек тия через 5 мин диаметром до 1 мм

Покраснение че- рез 30-40 с Не обнаружено коррозии основного металла через 1 ч

С, freun- dii

0,05

0,056 0,037

48 аблицаЗ

В присутствий С. freundii со сменой аэробной и анаэробной фаз

35

Не отслаивается Появилось 2 точки диаметром до 1 мм

Покраснение через 45 с Не обнаружено коррозии основного металла через 1 ч и 48 ч .