Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Характеристика объекта исследования

2. Химический состав

3. Факторы, формирующие безопасность и качество объекта

4.Требования к безопасности и качеству

5. Органолептические показатели

6. Физико-химические показатели

7. Санитарно-гигиенические показатели

8. Виды возможного биоповреждающего воздействия, факторы биоповреждений

9. Предупреждение и способы защиты объектов от биоповреждений

Заключение

Список литературы

Введение

Актуальность работы. Алюминий - химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 13, относительная атомная масса 26,98. В природе представлен лишь одним стабильным нуклидом 27Al. Искусственно получен ряд радиоактивных изотопов алюминия, наиболее долгоживущий - 26Al имеет период полураспада 720 тысяч лет. Кристаллическая решетка кубическая гранецентрированная

Впервые алюминий был получен датским физиком Гансом Христианом Эрстедом в 1825 году действием амальгамы калия на хлорид алюминия с последующей отгонкой ртути.

По темпам роста производства и потребления алюминий не имеет себе равных среди других материалов. Разнообразные свойства алюминия и его сплав обусловили применение их в производстве более 500 тыс. различных изделий современной промышленности. производственные мощности алюминиевых заводов и запасы алюминия во многом определяют мощь страны.

Целью работы является исследование алюминия.

Для достижения поставленной цели предполагается решение следующих задач:

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач.

1. Изучить характеристику объекта исследования

2. Рассмотреть - требования к безопасности и качеству

3. Раскрыть - виды возможного биоповреждающего воздействия факторы биоповреждений

Объектом настоящего исследования - является алюминий

Предметом выступает - биологическая повреждаемость товаров.

1. Характеристика объекта исследования

Алюминий - белый серебристый металл с малой плотностью, высокой коррозионной стойкостью к атмосферным воздействиям и пресной воде, нетоксичный, пластичный, с высокой тепло- и электропроводностью. Вместе с тем алюминий по прочности и жесткости уступает черным металлам. Кроме того, он не стоек в кислой и щелочной среде Глинка Н.Л. "Общая химия". М.: "Химия", 2010.

Поэтому алюминиевая посуда не используется для маринадов, солений, кисломолочных продуктов. Из алюминия изготовляют упаковочный материал (фольгу), электрические провода, детали бытовых холодильников, посуду. Однако для этих целей чаще применяют не технически чистый алюминий, а его сплавы, которые классифицируют по способу переработки в изделия на деформируемые и литейные. Деформируемые сплавы, перерабатываемые методом давления, бывают не упрочняемые и упрочняемые термической обработкой. Не упрочняемые сплавы не намного прочнее технически чистого алюминия, но зато они имеют высокие пластичность и коррозионную стойкость. Поэтому их используют для изготовления баков стиральных машин (вместо нержавеющей стали) и посуды (бидонов, кастрюль, чайников, кофейников и др.), методом глубокой вытяжки. Эти сплавы могут быть получены сплавлением алюминия с марганцем (марки АМц) или с магнием (марки АМг).

Наиболее распространенным упрочняемым сплавом алюминия является дюралюмин. Для его получения алюминий сплавляют с медью, магнием, марганцем. Дюралюмин по механическим свойствам приближается к углеродистой конструкционной стали, но имеет пониженную коррозионную стойкость. Для защиты от коррозии его покрывают (плакируют) чистым алюминием. Это обеспечивает достаточную коррозионную стойкость изделий из дюралюмина, хотя их прочность при этом несколько уменьшается. В производстве товаров народного потребления дюралюмин используют в основном в качестве конструкционного материала при изготовлении мебели с металлическим каркасом и спортивного инвентаря.

Литейные сплавы алюминия получают чаще всего на основе системы алюминий-кремний. Их называют силуминами и используют для отливки деталей сложной конструкции, для которых не обязательны высокие механические свойства (художественно-декоративные изделия, дверные ручки, чайники). Для изделий с более высокими прочностными показателями (замков, мясорубок, посуды, столовых приборов, деталей инструментов) используют сплавы, содержащие упрочняющие добавки (медь, марганец, магний). Сплав, изготовленный из металлолома и отходов, называется вторичным литейным сплавом алюминия. Сплав, содержащий не более 0,15 % свинца, 0,015 % мышьяка и 0,3% цинка, называется пищевым и применяется для изготовления изделий, соприкасающихся в процессе эксплуатации с пищей (посуды, столовых приборов, мясорубок, шинковок, соковыжималок)

2. Химический состав

По цвету чистый алюминий напоминает серебро, это очень легкий металл: его плотность всего 2,7 г/смі. Легче алюминия только щелочные и щелочноземельные металлы (кроме бария), бериллий и магний.

Плавится алюминий тоже легко - при 600°С (тонкую алюминиевую проволоку можно расплавить на обычной кухонной конфорке), зато кипит лишь при 2452° С.

По электропроводности алюминий - на 4-м месте, уступая лишь серебру (оно на первом месте), меди и золоту, что при дешевизне алюминия имеет огромное практическое значение. В таком же порядке изменяется и теплопроводность металлов. В высокой теплопроводности алюминия легко убедиться, опустив алюминиевую ложечку в горячий чай. И еще одно замечательное свойство у этого металла: его ровная блестящая поверхность прекрасно отражает свет: от 80 до 93% в видимой области спектра в зависимости от длины волны. В ультрафиолетовой области алюминию в этом отношении вообще нет равных, и лишь в красной области он немного уступает серебру (в ультрафиолете серебро имеет очень низкую отражательную способность).

Чистый алюминий - довольно мягкий металл - почти втрое мягче меди, поэтому даже сравнительно толстые алюминиевые пластинки и стержни легко согнуть, но когда алюминий образует сплавы (их известно огромное множество), его твердость может возрасти в десятки раз.

Характерная степень окисления алюминия +3, но благодаря наличию незаполненных 3р- и 3d-орбиталей атомы алюминия могут образовывать дополнительные донорно-акцепторные связи. Поэтому ион Al³⁺ с небольшим радиусом весьма склонен к комплексообразованию, образуя разнообразные катионные и анионные комплексы: AlCl₄^-, AlF₆^3-, [Al(H₂O)₆]³⁺, Al(OH)₄^-, Al(OH)₆^3-, AlH₄^- и многие другие. Известны комплексы и с органическими соединениями.

Химическая активность алюминия весьма высока; в ряду электродных потенциалов он стоит сразу за магнием. На первый взгляд такое утверждение может показаться странным: ведь алюминиевая кастрюля или ложка, вполне устойчивы, на воздухе, не разрушаются и в кипящей воде.

Алюминий, в отличие от железа, не ржавеет. Оказывается, на воздухе металл покрывается бесцветной тонкой, но прочной "броней" из оксида, которая защищает металл от окисления.

Так, если внести в пламя горелки толстую алюминиевую проволоку или пластинку толщиной 0,5-1 мм, то металл плавится, но алюминий не течет, так как остается в мешочке из его оксида.

Если лишить алюминий защитной пленки или сделать ее рыхлой (например, погружением в раствор ртутных солей), алюминий тут же проявит свою истинную сущность: уже при комнатной температуре начнет энергично реагировать с водой с выделением водорода:

2Al + 6H₂O ® 2Al(OH)₃ + 3H₂

На воздухе лишенный защитной пленки алюминий прямо на глазах превращается в рыхлый порошок оксида:

2Al + 3O₂ ® 2Al₂O₃

Особенно активен алюминий в мелкораздробленном состоянии; алюминиевая пыль при вдувании в пламя моментально сгорает. Если смешать на керамической пластинке алюминиевую пыль с пероксидом натрия и капнуть на смесь водой, алюминий также вспыхивает и сгорает белым пламенем.

Очень высокое сродство алюминия к кислороду позволяет ему "отнимать" кислород от оксидов ряда других металлов, восстанавливая их (метод алюминотермии). Самый известный пример - термитная смесь, при горении которой выделяется так много тепла, что полученное железо расплавляется:

8Al + 3Fe3O4>4Al2O3 + 9Fe

Эта реакция была открыта в 1856 Н.Н. Бекетовым. Таким способом можно восстановить до металлов Fe₂O₃, CoO, NiO, MoO₃, V₂O₅, SnO₂, CuO, ряд других оксидов. При восстановлении же алюминием Cr₂O₃, Nb₂O₅, Ta₂O₅, SiO₂, TiO₂, ZrO₂, B₂O₃ теплоты реакции недостаточно для нагрева продуктов реакции выше их температуры плавления.

Алюминий легко растворяется в разбавленных минеральных кислотах с образованием солей. Концентрированная азотная кислота, окисляя поверхность алюминия, способствует утолщению и упрочнению оксидной пленки (так называемая пассивация металла). Обработанный таким образом алюминий не реагирует даже с соляной кислотой. С помощью электрохимического анодного окисления (анодирования) на поверхности алюминия можно создать толстую пленку, которую нетрудно окрасить в разные цвета.

Вытеснение алюминием из растворов солей менее активных металлов часто затруднено защитной пленкой на поверхности алюминия. Эта пленка быстро разрушается хлоридом меди, поэтому легко идет реакция, которая сопровождается сильным разогревом.

3CuCl₂ + 2Al > 2AlCl₃ + 3Cu,

В крепких растворах щелочей алюминий легко растворяется с выделением водорода:

2Al + 6NaOH + 6Н₂О > 2Na₃[Al(OH)₆] + 3H₂

(образуются и другие анионные гидроксо-комплексы). Амфотерный характер соединений алюминия проявляется также в легком растворении в щелочах его свежеосажденного оксида и гидроксида. Кристаллический оксид (корунд) весьма устойчив к действию кислот и щелочей. При сплавлении со щелочами образуются безводные алюминаты:

Al₂O₃ + 2NaOH > 2NaAlO₂ + H₂O

Алюминат магния Mg(AlO₂)₂ - полудрагоценный камень шпинель, обычно окрашенный примесями в самые разнообразные цвета.

Бурно протекает реакция алюминия с галогенами. Если в пробирку с 1 мл брома внести тонкую алюминиевую проволоку, то через короткое время алюминий загорается и горит ярким пламенем. Реакция смеси порошков алюминия и йода инициируется каплей воды (вода с йодом образует кислоту, которая разрушает оксидную пленку), после чего появляется яркое пламя с клубами фиолетовых паров йода. Галогениды алюминия в водных растворах имеют кислую реакцию из-за гидролиза:

AlCl₃ + H₂O>Al(OH)Cl₂ + HCl

Реакция алюминия с азотом идет только выше 800° С с образованием нитрида AlN, с серой - при 200° С (образуется сульфид Al₂S₃), с фосфором - при 500° С (образуется фосфид AlP). При внесении в расплавленный алюминий бора образуются бориды состава AlB₂ и AlB₁₂ - тугоплавкие соединения, устойчивые к действию кислот. Гидрид (AlH)х (х = 1,2) образуется только в вакууме при низких температурах в реакции атомарного водорода с парами алюминия. Устойчивый в отсутствие влаги при комнатной температуре гидрид AlH3 получают в растворе безводного эфира:

AlCl₃ + LiH >AlH₃ + 3LiCl

При избытке LiH образуется солеобразный алюмогидрид лития LiAlH4 - очень сильный восстановитель, применяющийся в органических синтезах. Водой он мгновенно разлагается:

LiAlH₄ + 4H₂O > LiOH + Al(OH)₃ + 4H₂ Глинка Н.Л. "Общая химия". М.: "Химия", 2010

3. Факторы, формирующие безопасность и качество объекта

При проектировании и разработке продукции предусматриваются определенные требования к ее безопасности. Эти требования должны устанавливаться на основе маркетинговых исследований рынка, конечным результатом которых является определение запросов потребителей к уровню качества, а также к наиболее приемлемым количественным характеристикам (размерам изделий, массе упаковочных единиц и т. п.).

Успех (или провал) обеспечения безопасности во многом обусловлен этим фактором. От того, насколько правильно потребности выявлены и отражены в характеристиках конкретного продукта, зависит конечный результат - сбыт и реализация товаров.

Этот фактор является определяющим для всех остальных формирующих факторов.

Сырье - один из основополагающих факторов, формирующих безопасность товаров. Виды сырья и их соотношение (рецептура) определяются на этапе проектирования и разработки продукции. На этапе производства необходимо лишь четко соблюдать заданные сырьевые параметры.

Различают основное и вспомогательное сырье, материалы, в том числе упаковочные, а также полуфабрикаты и комплектующие изделия. Различия между указанными элементами сырьевого фактора заключаются в степени их обработки и готовности, а также воздействия на формирование качества и количества продукции.

Основное сырье - составная часть сырья, существенно влияющая на формирование качества и количества готовой продукции на стадии производства.

Состав и свойства сырья могут подвергаться более или менее значительным изменениям, обусловленным глубиной технологической обработки. Основное сырье наряду с технологией производства в значительной мере определяет ассортиментную группу готовой продукции.

Конструкция - совокупность формы, размера, способа соединения и взаимодействия деталей и узлов, а также соотношение между отдельными элементами, определяемые при разработке изделий.

Этот фактор оказывает решающее воздействие на формирование основных характеристик непродовольственных товаров: ассортиментную, количественную, качественную и стоимостную.

Назначение конструкции - обеспечение функциональных, эргономических, эстетических свойств, безопасности и надежности изделий В процессе конструирования обеспечиваются удобство пользования, заданные размер и внешний вид, долговечность, ремонтопригодность изделий. Последние два свойства не являются обязательными для товаров одноразового использования или кратковременного назначения.

Выбор параметров конструкции изделий зависит от характера потребностей. Так, для сложно технических товаров длительного пользования большое значение наряду с дизайном и техническим уровнем имеют унификация, взаимозаменяемость и совместимость отдельных деталей и узлов, а также их надежность.

Технология производства - совокупность операций, предназначенных для формирования основополагающих товароведных характеристик готовой продукции.

Наряду с основным сырьем технологические процессы оказывают решающее воздействие на формирование реального качества и количества конкретного продукта, его ассортиментной принадлежности. В процессе производства компоненты сырья подвергаются большим или меньшим изменениям, в результате чего качество готового продукта определяется тремя группами компонентов:

- компоненты, перешедшие в готовую продукцию без существенных изменений;

- компоненты сырья, изменившие исходные свойства;

- вновь образовавшиеся компоненты.

Одним из необходимых элементов системы безопасности на производстве является контроль за соблюдением установленных требований к технологическому режиму, путем проведения рабочих испытаний после каждой операции и окончательного контроля готовой продукции. В результате этого контроля проводятся корректирующие мероприятия.

К таким корректирующим мероприятиям могут быть отнесены: подбор сырья с определенными технологическими свойствами, совершенствование и модернизация технологических операций и режимов с учетом свойств исходного сырья, сортировка готовой продукции по градациям качества, изъятие, переработка, ремонт или уничтожение некачественной продукции. Указанные мероприятия должны обеспечивать формирование гарантированного качества заданного уровня.

Корректирующие мероприятия на производстве могут быть результатом взаимодействия промышленных и торговых организаций, которые в равной мере должны быть заинтересованы в реализации произведенных товаров конечному потребителю.

Качества объекта

Классификация по назначению: - литейные; - деформируемые (для изготовления деталей методом пластической деформации: ковка, штамповка, прессование, протяжка). Основные области использования в чистом виде: - электротехническая промышленность (кабельно-проводниковая); - изготовление материалов для пищевой промышленности (фольга); -посуда, столовый инструмент. Достоинства алюминия: высококоррозионная стойкость, лёгкость. Недостатки: низкая прочность. Использование: авиастроение, судостроение, двигателестроение. Самые дешевые литейные сплавы - силумины (на основе алюминия и силициума). Достоинства: дешевый, высокие литейные свойства. Недостатки: хрупкость и невысокая термостойкость Николаева, М.А. Товарная экспертиза [Текст] / М.А. Николаева. - М.: Деловая литература, 2011..

4. Требования к безопасности и качеству

Требования, предъявляемые к качеству, из-за многочисленности видов товаров разнообразны. Все изделия должны соответствовать размерам, виду покрытия, требованиям ГОСТа и другой нормативно-технической документации. Все детали изделия должны быть собраны аккуратно, плотно и без зазоров. На обработанных поверхностях не допускаются трещины, вмятины, заусеницы, острые углы, окалина, следы коррозии и другие дефекты, ухудшающие внешний вид изделий. Металлы и сплавы, покрытия, применяемы для изготовления пищевой посуды или для приготовления пищи (мясорубки), не должны содержать токсичных веществ.

Посуда алюминиевая хозяйственная маркируется на этикетке с указанием товарного знака, вместимости наименования изделия, артикула, обозначения стандарта, месяца и года изготовления, номера партии или номера смены, клейма ОТК.

Если имеется руководство по эксплуатации с отметкой клейма ОТК, времени изготовления, разрешается товарный знак, месяц, год изготовления и клеймо ОТК выполнять не на этикетке, а на упаковке.

Знак соответствия по соответствующему нормативному документу наносится на тару-упаковку, или на этикетку, или на сопроводительный документ, или на изделие.

Изделия упаковываются в бумагу поштучно или, вставляя одно изделие в другое, вкладывают в коробки или ящики.

Металохозяйственные изделия с полированной поверхностью нельзя брать потными руками, в этих местах могут появиться следы корозии.

Требования к качеству металлической посуды регламентируются стандартами: ГОСТ 24788; ГОСТ 27002; ГОСТ 24320; ГОСТ 24303; ГОСТ 24308; ГОСТ Р 51162. Обязательными требованиями этих стандартов являются требования к химической безопасности (ограничивается возможное выделение свинца, мышьяка, меди, цинка, никеля, хрома, кобальта, бора и фтора); требования к надежности крепления арматуры; для посуды с покрытием силикатной эмалью - механической и термической стойкости покрытия.

Стандарты предъявляют требования и к внешнему виду изделий, их качеству и долговечности. Маркировка должна включать: товарный знак предприятия изготовителя; артикул; клеймо отдела технического контроля; букву "Э" - для посуды для электроплит; для отдельных видов посуды указывают используемый металл, вместимость.

При контроле качества особое внимание уделяется проверке внешнего вида изделий, т. е. определению степени допустимости дефектов внешнего вида. алюминий сплав химический органолептический

Дефекты, встречающиеся на металлической посуде, можно подразделить на дефекты, возникающие в процессе изготовления изделия; дефекты защитно-декоративного покрытия и декорирования.

Металлическую посуду в основном вырабатывают двумя методами: методом литья и методом пластической деформации, это определяется видом используемого металла или сплава Айлова, Г.Н. Товароведение и экспертиза металохозяйственных и ювелирных товаров [Текст]: учеб. пособие / Г.Н. Агайлова. - СПб.: Питер, 2009..

5. Органолептические показатели

Основные достоинства алюминия в этом качестве - лёгкость, податливость штамповке, коррозионная стойкость (на воздухе алюминий мгновенно покрывается прочной плёнкой Al₂O₃, которая препятствует его дальнейшему окислению), высокая теплопроводность, неядовитость его соединений. В частности, эти свойства сделали алюминий чрезвычайно популярным при производстве кухонной посуды, алюминиевой фольги в пищевой промышленности и для упаковки. Первые же три свойства сделали алюминий основным сырьем в авиационной и авиакосмической промышленности (в последнее время медленно вытесняется композитными материалами, в первую очередь, углеволокном).

Основной недостаток алюминия как конструкционного материала - малая прочность, поэтому для упрочнения его обычно сплавляют с небольшим количеством меди и магния (сплав называется дюралюминий).

Электропроводность алюминия всего в 1,7 раза меньше, чем у меди, при этом алюминий приблизительно в 4 раза дешевле[13] за килограмм, но, за счёт в 3,3 раза меньшей плотности, для получения равного сопротивления его нужно приблизительно в 2 раза меньше по весу. Поэтому он широко применяется в электротехнике для изготовления проводов, их экранирования и даже в микроэлектронике при изготовлении проводников в чипах. Меньшую электропроводность алюминия (37 1/ом) по сравнению с медью (63 1/ом) компенсируют увеличением сечения алюминиевых проводников. Недостатком алюминия как электротехнического материала является наличие прочной оксидной плёнки, затрудняющей пайку.

Благодаря комплексу свойств широко распространен в тепловом оборудовании.

Алюминий и его сплавы сохраняют прочность при сверхнизких температурах. Благодаря этому он широко используется в криогенной технике.

Высокий коэффициент отражения в сочетании с дешевизной и лёгкостью напыления делает алюминий идеальным материалом для изготовления зеркал.

В производстве строительных материалов как газообразующий агент.

Алитированием придают коррозионную и окалиностойкость стальным и другим сплавам, например клапанам поршневых ДВС, лопаткам турбин, нефтяным платформам, теплообменной аппаратуре, а также заменяют цинкование.

Сульфид алюминия используется для производства сероводорода.

Идут исследования по разработке пенистого алюминия как особо прочного и лёгкого материалаРайкова, Е.Ю. Теория товароведения [Текст]: учеб. пособие / Е.Ю. Райкова, Ю.В. Додонкин. - М.: Академия, 2011..

6. Физико-химические показатели

При нормальных условиях алюминий покрыт тонкой и прочной оксидной плёнкой и потому не реагирует с классическими окислителями: с H₂O (t°);O₂, HNO₃ (без нагревания). Благодаря этому алюминий практически не подвержен коррозии и потому широко востребован современной индустрией. Однако при разрушении оксидной плёнки (например, при контакте с растворами солей аммония NH₄⁺, горячими щелочами или в результате амальгамирования), алюминий выступает как активный металл-восстановитель.

Легко реагирует с простыми веществами:

с кислородом:

4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃

с галогенами:

2Al + 3Br₂ = 2AlBr₃

с другими неметаллами реагирует при нагревании:

с серой, образуя сульфид алюминия:

2Al + 3S = Al₂S₃

с азотом, образуя нитрид алюминия:

2Al + N₂ = 2AlN

с углеродом, образуя карбид алюминия:

4Al + 3С = Al₄С₃

Сульфид и карбид алюминия полностью гидролизуются:

Al₂S₃ + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂S

Al₄C₃ + 12H₂O = 4Al(OH)₃+ 3CH₄

Со сложными веществами:

с водой (после удаления защитной оксидной пленки, например, амальгамированием или растворами горячей щёлочи):

2Al + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂

со щелочами (с образованием тетрагидроксоалюминатов и других алюминатов):

2Al + 2NaOH + 6H₂O = 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂

2(NaOH*H₂O) + 2Al = 2NaAlO₂ + 3H₂

Легко растворяется в соляной и разбавленной серной кислотах:

2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂

2Al + 3H₂SO₄(разб) = Al2(SO₄)₃ + 3H₂

При нагревании растворяется в кислотах - окислителях, образующих растворимые соли алюминия:

2Al + 6H₂SO₄(конц) = Al₂(SO₄)₃ + 3SO₂ + 6H₂O

Al + 6HNO₃(конц) = Al(NO₃)₃ + 3NO₂ + 3H₂O

восстанавливает металлы из их оксидов (алюминотермия):

8Al + 3Fe₃O₄ = 4Al₂O₃ + 9F_e

2Al + Cr₂O₃ = Al₂O₃ + 2Cr₇ Глинка Н.Л. "Общая химия". М.: "Химия", 2010

7. Санитарно-гигиенические показатели

Отличается незначительным токсическим действием, но многие растворимые в воде неорганические соединения алюминия сохраняются в растворённом состоянии длительное время и могут оказывать вредное воздействие на человека и теплокровных животных через питьевую воду. Наиболее ядовиты хлориды, нитраты, ацетаты, сульфаты и др.

Для человека токсическое действие при попадании внутрь оказывают следующие дозы соединений алюминия (мг/кг массы тела):

ацетат алюминия - 0,2-0,4;

гидроксид алюминия - 3,7-7,3;

алюминиевые квасцы - 2,9.

В первую очередь действует на нервную систему (накапливается в нервной ткани, приводя к тяжёлым расстройствам функции ЦНС). Однако свойство нейротоксичности алюминия стали изучать с середины 1960-х годов, так как накоплению металла в организме человека препятствует механизм его выведения. В обычных условиях с мочой может выделяться до 15 мг элемента в сутки. Соответственно, наибольший негативный эффект наблюдается у людей с нарушенной выделительной функцией почек.

Норматив содержания алюминия в воде хозяйственно-питьевого использования составляет 0,2 мг/л.

При этом данная ПДК может быть увеличена до 0,5 мг/л главным государственным санитарным врачом по соответствующей территории для конкретной системы водоснабжения Товароведение, экспертиза и стандартизация. Учебник / Под ред. проф. В.Я. Горфинкеля, проф. В.А. Швандара. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2012..

8. Виды возможного биоповреждающего воздействия, факторы биоповреждений

Биоповреждения металлов принято называть микробиологической коррозией (биокоррозией) металлов. В повседневной жизни со случаями биокоррозии металлов приходится сталкиваться реже, чем со случаями биоповреждений неметаллических материалов. Металлы сами по себе являются более биостойкими материалами, а некоторые из них обладают биоцидным действием. В машинах, приборах и других технических изделиях, они, как правило, используются с различными защитными и декоративными лакокрасочными и другими покрытиями, которые первыми принимают на себя воздействие агентов биоповреждений и предохраняют металл от биокоррозии. Внешние проявления биокоррозии мало отличаются от обычной коррозии, сопровождающейся появлением ржавчины. Действие микроорганизмов на металлы может происходить различным путем. Прежде всего, коррозию могут вызывать агрессивные метаболиты микроорганизмов - кислоты, основания, ферменты и др. Они создают коррозионно-активную среду, в которой в присутствии воды протекает коррозия по обычным законам электрохимии. Колонии микроорганизмов могут создавать на поверхности металлов наросты мицелия или слизи, под которыми в результате разности электрических потенциалов на различных участках поверхности металла, и, ассимиляции ионов металлов самими микроорганизмами, может развиваться язвенная коррозия.

Биоповреждение металлов под воздействием микроорганизмов может происходить различными путями: за счет непосредственного воздействия продуктов метаболизма микроорганизмов на металл; через образование органических продуктов, которые могут действовать как деполяризаторы или катализаторы коррозионных реакций; путем, при котором коррозионные реакции являются отдельной частью метаболитического цикла бактерий. Среди бактерий наиболее часто коррозию металлов связывают с деятельностью сульфатвосстанавливающих бактерий; тионовых бактерий, окисляющих серу и соединения серы до серной кислоты; железобактерий, окисляющих закисное железо до окисного. Сулъфатредуцирующие анаэробные бактерии являются возбудителями биокоррозии. Они способны переводить сульфатные соединения металлов в сульфиды, образующиеся при взаимодействии выделяющегося в этом процессе сероводорода с металлами. Существует несколько гипотез о механизме анаэробной коррозии стали, железа, алюминия и их сплавов под влиянием сульфатредуцирующих бактерий. Одна из гипотез состоит в том, что при высоком содержании сульфида железа в среде он образует гальваническую пару с железом, в которой сульфид является катодом, а железо, являясь анодом, подвергается коррозии. Тионовые бактерии окисляют сульфиды и другие восстановленные соединения серы до сульфатов. Скорость бактериального окисления сульфидов может быть в миллионы раз больше, чем скорость обычного химического окисления. В результате в больших количествах и достаточно быстро может образовываться серная кислота, создающая агрессивную коррозионную среду.

Вопрос о повреждении металлов грибами наименее изучен, поскольку до недавнего времени предполагали, что биоповреждения металлов вызываются главным образом бактериями. Однако грибная коррозия металлов существует, и в ряде случаев она наносит не меньший вред металлическим конструкциям, чем бактериальная. Удерживая на поверхности металлов влагу и выделяя органические кислоты, грибы способствуют коррозии деталей из латуни, меди, стали, алюминия и его сплавов. Продукты микробиологической коррозии, а также мицелий грибов, образующий мосты между металлическими контактами изделий, способствуют появлению электролитов на поверхности контактов и при- водят к замыканию электрических цепей или к ухудшению электрических параметров изделий. Массовые потери от коррозии после испытания в течение 12 сут. в присутствии A. niger достигли для алюминия 4, для меди - 18, для железа - 33 г/м 2, что в 4 раза превышает потери каждого металла от обычной коррозии. Основным фактором, вызывающим коррозию металлов в присутствии грибов, является изменение физико-химических свойств среды в процессе метаболизма, о чем свидетельствует изменение рН, окислительно-восстановительного потенциала среды, электрохимических потенциалов металлов. При испытании пластинок из электролитической меди, полученных в различных условиях спекания и отжига, в солевой среде после нанесения взвеси конидий грибов A.flavus, A. niger на их поверхность, был выявлен рост грибов, и происходило повреждение пластинок во всех вариантах опыта. Наблюдалось поражение грибами отдельных видов порошковых материалов и биметаллической проволоки при экспериментальном изучении их в условиях тропического климата. - Высказано предположение, что в качестве первичного механизма повреждения следует рассматривать внедрение гиф грибов в определенные участки поверхности образца, а вторичным является действие на поверхность металлов продуктов их метаболизма. Самыми грибостойкими среди испытанных образцов металлов и сплавов являются - углеродистая сталь высокой прочности и сплав аллюминия с магнием. Наиболее подверженным коррозионным изменениям оказался технически чистый аллюминий. Оценку биостойкости металлов проводят по внешнему виду коррозии, площади коррозионных поражений, потере массы образцов (после удаления продуктов коррозии), глубине коррозионных поражений Пехташева E. П 23 Биоповреждения и защита непродовольственных товаров: Учеб. для студ. высш. учеб. заведений / Под ред. А.Н. Неверо ва. - М.: Мастерство, 2012. - 224 с..

9. Предупреждение и способы защиты объектов от биоповреждений