水基金屬加工液具有良好的冷卻和安全性能,得到了越來越廣泛的應用,然而水基金屬加工液也是微生物滋生的理想環境,一大群適宜的微生物會在金屬加工液中滋生,是導致金屬加工液失效的最主要原因。 本文先分析指出水基金屬加工液構成微生物滋生的理想環境和在其中可能生長的微生物種群,進而分析了影響微生物生長的理化因子,即溫度、pH、基質活性以及輻射和超聲波等,在此基礎上討論了防止微生物滋生的可能措施和方法。
下文闡述了水基金屬加工液中微生物滋生條件,並提出了微生物滋生的預防措施與方法。
1.水基金屬加工液是微生物生長的理想環境
微生物細胞平均含水分80%左右,其餘20%是幹物質,在這些幹物質中有蛋白質、碳水化合物、脂類和礦物質等,主要由碳、氫、氧、氮四大元素和一些礦物質組成。微生物在生長過程中必須有充足的水分,需要構成細胞有機物的碳架、提供能量的碳源和構成細胞質的蛋白質與氨基酸等物質的氮源,以組成自己的細胞體。
在金屬加工液中含有大量的有機物包括基礎油和各種潤滑添加劑都可能構成微生物生長的碳源;用以維持pH的胺是很好的氮源,而很多碳、氮組分同時又兼有能源功能,配液用水中含有大量的礦物質以及所加工的金屬部件含有多種合金元素,因此,金屬加工液中是微生物滋生的理想環境。
2.水基金屬加工液中滋生的微生物種群
金屬加工液中出現的微生物區系相當廣泛。微生物的分類命名比較複雜,按照其對氧氣的需求差別,可將微生物分為好氧菌、厭氧菌和兼性厭氧性菌。好氧菌需要分子態氧進行有氧呼吸,大多數細菌,所有放線菌和黴菌都屬於這種類型。厭氧菌通過無氧呼吸或者發酵的形式進行新陳代謝,金屬加工液中典型的厭氧菌如硫螺菌屬,兼性厭氧性微生物則不管是否有分子態氧存在,都可以生存。
聚生體內的微生物活動其實很複雜,對金屬加工液而言,厭氧菌的危害更大。雖然厭氧菌正常狀況下不太能夠生長,但因為形成菌落,好氧菌的生長將為厭氧菌創造條件,因為好氧菌的滋生為厭氧菌創造了食物條件。
實際上在金屬加工液中滋生的是各種菌體的集合體,形成了微生物菌落,有些都達到了幾萬DALTON。下圖是不同菌體結合在一起的實物照片。
3.微生物生長的理化因子
微生物的生長有賴於其存在的周圍環境,這些環境參數既可以極大的促進其增長,又可以顯著地抑制其生長,這些參數包括溫度、pH、基質活性以及輻射和超聲波等。
金屬加工液中所遇到的微生物絕大多數都是嗜溫型的,最適合生長溫度範圍是25-43℃。溫度超出生長範圍的影響有所不同,低於最低溫度界限,微生物的新陳代謝速度降低,但如果高於最高溫度界限,原生質變態,失去功能協調,出現異常變態,導致死亡。
3.2 pH值
每種微生物都有最適宜的pH和一定的pH 適應範圍,大多數細菌和原生菌的最適宜範圍是6.5-7.5。
在最適合的pH值範圍時酶活性最高,促進微生物生長。下圖顯示金屬加工液中不同pH 對微生物滋生的影響。結果顯示,金屬加工液的pH範圍在9以上時,基本能夠抑制細菌的滋生。
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