本發(fā)明屬于建筑實驗設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種模擬生物硫酸鹽形成的裝置以及實驗方法。

背景技術(shù)：

混凝土的耐腐蝕性是反映混凝土耐久性的重要指標(biāo)之一，它關(guān)系到混凝土構(gòu)筑物的使用壽命。通常所說的混凝土腐蝕一般是指化學(xué)介質(zhì)腐蝕。混凝土抗化學(xué)介質(zhì)侵蝕的能力一般要低于其它形式的腐蝕。上個世紀(jì)，眾多學(xué)者對混凝土受化學(xué)介質(zhì)侵蝕做了大量的研究工作，基本查明了各因素的影響規(guī)律，但是腐蝕介質(zhì)主要限于無機酸、堿、鹽及有機酸等介質(zhì)，沒有涉及微生物對混凝土的影響。

目前，國內(nèi)外大量研究集中于自來水管道、污水處理廠、江河湖泊以及海水中微生物對金屬表面的腐蝕，而混凝土構(gòu)筑物的大量建造使微生物礦化形成的生物硫酸鹽對混凝土的腐蝕問題慢慢得到重視，該問題亟待解決。

1988年上海開展治理蘇州河及其支流的污染，改善水質(zhì)工程，提出混凝土管防污水侵蝕的問題，其中包括微生物腐蝕。上海建筑科學(xué)研究院做了探索性的研究，蘇州混凝土水泥制品研究院也曾對混凝士排水管的腐蝕狀況進行過調(diào)查。但是截止至目前，建筑領(lǐng)域內(nèi)仍沒有有效探究微生物礦化形成的生物硫酸鹽對混凝土腐蝕特性的實驗方法。硫酸鹽本身就具有腐蝕混凝土的特性，那么生物硫酸鹽是不是也具有相同的特性，或者更加具有腐蝕性呢？目前實驗領(lǐng)域沒有對模擬生物硫酸鹽形成設(shè)計的專用設(shè)備。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中無模擬生物硫酸鹽形成設(shè)計的專用設(shè)備的技術(shù)空白的技術(shù)問題而提供一種模擬生物硫酸鹽形成的裝置。

本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：一種模擬生物硫酸鹽形成的裝置，其特征在于：包括氮氣提供裝置、氧氣提供裝置、第一微生物反應(yīng)倉、第二微生物反應(yīng)倉、硫酸鹽還原菌菌液提供容器、硫氧化細菌菌液提供容器、第一氣體檢測收集裝置、第二氣體檢測收集裝置；

所述第一微生物反應(yīng)倉和第二微生物反應(yīng)倉通過第三氣體導(dǎo)管連通，所述第三氣體導(dǎo)管上串聯(lián)第一截止閥，所述第一微生物反應(yīng)倉內(nèi)安裝有第一氣體濃度報警器，所述第二微生物反應(yīng)倉內(nèi)安裝有第二氣體濃度報警器，所述第一微生物反應(yīng)倉和第二微生物反應(yīng)倉內(nèi)均安裝有造浪機；

所述氮氣提供裝置通過第一氣體導(dǎo)管與所述第一微生物反應(yīng)倉連通，所述第一氣體導(dǎo)管上串聯(lián)由所述第一氣體濃度報警器控制的第一電磁閥；

所述氧氣提供裝置通過第二氣體導(dǎo)管與所述第二微生物反應(yīng)倉連通，所述第二氣體導(dǎo)管上串聯(lián)由所述第二氣體濃度報警器控制的第二電磁閥；

所述硫酸鹽還原菌菌液提供容器與所述第一微生物反應(yīng)倉通過第一液體導(dǎo)管連通，所述第一液體導(dǎo)管上串聯(lián)第一蠕動泵；

硫氧化細菌菌液提供容器與所述第二微生物反應(yīng)倉通過第二液體導(dǎo)管連通，所述第二液體導(dǎo)管上串聯(lián)第二蠕動泵；

所述第一氣體檢測收集裝置包括第一氣體收集瓶、第一溶液盛放瓶、所述第一氣體收集瓶、第一溶液盛放瓶之間通過第三液體導(dǎo)管連通，所述第一氣體收集瓶與所述第一微生物反應(yīng)倉通過第四氣體導(dǎo)管連通，所述第四氣體導(dǎo)管上串聯(lián)第二截止閥，所述第一氣體收集瓶內(nèi)設(shè)有第三氣體濃度報警器；

所述第二氣體檢測收集裝置包括第二氣體收集瓶、第二溶液盛放瓶、所述第二氣體收集瓶、第二溶液盛放瓶之間通過第四液體導(dǎo)管連通，所述第二氣體收集瓶與所述第二微生物反應(yīng)倉通過第五氣體導(dǎo)管連通，所述第五氣體導(dǎo)管上串聯(lián)第三截止閥，所述第二氣體收集瓶內(nèi)設(shè)有第四氣體濃度報警器。

本發(fā)明還可以采用如下技術(shù)措施：

所述第一微生物反應(yīng)倉和第二微生物反應(yīng)倉為密閉的、上下分別帶有密封螺栓和密封螺母的圓柱形倉體，所述第一微生物反應(yīng)倉設(shè)于第二微生物反應(yīng)倉之上，且第一微生物反應(yīng)倉下部的密封螺母與第二微生物反應(yīng)倉上部的密封螺栓連接。

利用本裝置模擬生物硫酸鹽形成的實驗方法

a)制備硫酸鹽還原菌菌液：

將硫酸鹽還原菌接種到培養(yǎng)基中，培養(yǎng)基每升含有0.4～0.6g的磷酸氫二鉀、0.8～1.0g的氯化銨、0.4～0.5g的硫酸鈉、3.2～3.5g的乳酸鈉、18.0～20.0g硫酸鎂、0.09～0.11g的氯化鈣、0.8～1.0g的酵母粉、0.08～0.1g的維生素C、0.08～0.1g的六水合硫酸亞鐵胺；將上述培養(yǎng)基在酸堿度6～8、溫度25～35℃放置厭氧培養(yǎng)箱中培養(yǎng)2～3天，得到硫酸鹽還原菌菌液；

b)制備硫氧化細菌菌液：

將硫氧化細菌接種到培養(yǎng)基中，培養(yǎng)基每升含有1.0～1.2g的磷酸氫二鈉、1.8～2.0g的磷酸二氫鉀、0.08～0.1g的氯化鎂、0.08～0.1g的氯化銨、0.02～0.03g的氯化鈣、0.01～0.03g的氯化鐵、0.01～0.03g的氯化鎂、9.0～11.0g的硫代硫酸鈉，將上述培養(yǎng)基在酸堿度6～8、溫度25～35℃的環(huán)境下以轉(zhuǎn)速160～180r/min攪拌培養(yǎng)2～3天，得到硫氧化細菌菌液；

c)在氮氣提供裝置中裝入N₂氣體，在氧氣提供裝置中裝入O₂氣體；

d)將步驟(a)制得的所述硫酸鹽還原菌菌液裝入所述硫酸鹽還原菌菌液提供容器中，將步驟(b)制得的所述硫氧化細菌菌液裝入所述硫氧化細菌菌液提供容器中，第一蠕動泵將硫酸鹽還原菌菌液泵入所述第一微生物反應(yīng)倉，第二蠕動泵將硫氧化細菌菌液泵入所述第二微生物反應(yīng)倉；打開所述第一電磁閥，將步驟(c)制得的N2氣體提前充滿所述泵有所述硫酸鹽還原菌菌液的第一微生物反應(yīng)倉；將步驟(c)制得的O₂氣體充入所述泵有所述硫氧化細菌菌液的第二微生物反應(yīng)倉，保持正常的空氣含氧量，所述第二氣體濃度檢測報警器控制與其相連的第二電磁閥關(guān)閉，O₂氣體停止向所述第二微生物反應(yīng)倉充入；

打開第二截止閥和第三截止閥，關(guān)閉所述第一微生物反應(yīng)倉通向所述第二微生物反應(yīng)倉的第一截止閥。當(dāng)所述第一氣體檢測收集裝置、第二氣體檢測收集裝置中的所述第三氣體濃度報警器、第四氣體濃度報警器出現(xiàn)示數(shù)時，關(guān)閉通向第一氣體檢測收集裝置、第二氣體檢測收集裝置的第二截止閥和第三截止閥；

打開所述第一微生物反應(yīng)倉通向所述第二微生物反應(yīng)倉的第一截止閥，當(dāng)所述述第二微生物反應(yīng)倉中的H₂S氣體濃度達到10～30ppm時，所述第二氣體濃度報警器報警并關(guān)閉第一截止閥，H₂S氣體停止向所述第二微生物反應(yīng)倉充入，打開第二截止閥和第三截止閥收集多余的H₂S氣體。在所述第二微生物反應(yīng)倉內(nèi)生成生物硫酸鹽。

本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是：

本發(fā)明可以填補現(xiàn)有技術(shù)中無模擬生物硫酸鹽形成的專用裝置的技術(shù)空白，為技術(shù)人員進一步了解生物硫酸鹽的形成過程提供了專用的實驗裝置。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、氮氣提供裝置；2、氧氣提供裝置；3、第一微生物反應(yīng)倉；4、第二微生物反應(yīng)倉；5、硫酸鹽還原菌菌液提供容器；6、硫氧化細菌菌液提供容器；7、第一氣體檢測收集裝置；7-1、第一氣體收集瓶；7-2、第一溶液盛放瓶；7-3、第三液體導(dǎo)管；7-4、第三氣體濃度報警器；8、第二氣體檢測收集裝置；8-1、第二氣體收集瓶；8-2、第二溶液盛放瓶；8-3、第四液體導(dǎo)管；8-4、第四氣體濃度報警器；9、第三氣體導(dǎo)管；10、第一截止閥；11、第一氣體濃度報警器；12、第二氣體濃度報警器；13、造浪機；14、第一氣體導(dǎo)管；15、第一電磁閥；16、第二電磁閥；17、第一液體導(dǎo)管；18、第一蠕動泵；19、第二液體導(dǎo)管；20、第四氣體導(dǎo)管；21、第二截止閥；22、第五氣體導(dǎo)管；23、第三截止閥；24、第二氣體導(dǎo)管；25、第二蠕動泵。

具體實施方式

為能進一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下：

請參閱圖1，一種模擬生物硫酸鹽形成的裝置，包括氮氣提供裝置1、氧氣提供裝置2、第一微生物反應(yīng)倉3、第二微生物反應(yīng)倉4、硫酸鹽還原菌菌液提供容器5、硫氧化細菌菌液提供容器6、第一氣體檢測收集裝置7、第二氣體檢測收集裝置8。

所述第一微生物反應(yīng)倉2和第二微生物反應(yīng)倉3通過第三氣體導(dǎo)管9連通，所述第三氣體導(dǎo)管9上串聯(lián)第一截止閥10，所述第一微生物反應(yīng)倉3內(nèi)安裝有第一氣體濃度報警器11，所述第二微生物反應(yīng)倉4內(nèi)安裝有第二氣體濃度報警器12，所述第一微生物反應(yīng)倉3和第二微生物反應(yīng)倉4內(nèi)均安裝有造浪機13。第一氣體濃度報警器11和第二氣體濃度報警器12分別用于檢測所述第一微生物反應(yīng)倉3和第二微生物反應(yīng)倉4內(nèi)的氣體濃度。所述造浪機13用于保持所述第一微生物反應(yīng)倉3和第二微生物反應(yīng)倉4內(nèi)介質(zhì)溶液的活動性。

所述氮氣提供裝置1通過第一氣體導(dǎo)管14與所述第一微生物反應(yīng)倉3連通，所述第一氣體導(dǎo)管14上串聯(lián)由所述第一氣體濃度報警器11控制的第一電磁閥15。所述氧氣提供裝置2通過第二氣體導(dǎo)管24與所述第二微生物反應(yīng)倉4連通，所述第二氣體導(dǎo)管24上串聯(lián)由所述第二氣體濃度報警器12控制的第二電磁閥16。上述氮氣提供裝置1和氧氣提供裝置2為氣體發(fā)生容器。

所述硫酸鹽還原菌菌液提供容器5與所述第一微生物反應(yīng)倉3通過第一液體導(dǎo)管17連通，所述第一液體導(dǎo)管17上串聯(lián)第一蠕動泵18；硫氧化細菌菌液提供容器6與所述第二微生物反應(yīng)倉4通過第二液體導(dǎo)管19連通，所述第二液體導(dǎo)管19上串聯(lián)第二蠕動泵25。

所述第一氣體檢測收集裝置7包括第一氣體收集瓶7-1、第一溶液盛放瓶7-2、所述第一氣體收集瓶7-1、第一溶液盛放瓶7-2之間通過第三液體導(dǎo)管7-3連通，所述第一氣體收集瓶7-1與所述第一微生物反應(yīng)倉3通過第四氣體導(dǎo)管20連通，所述第四氣體導(dǎo)管20上串聯(lián)第二截止閥21，所述第一氣體收集瓶7-1內(nèi)設(shè)有第三氣體濃度報警器7-4。所述第二氣體檢測收集裝置8包括第二氣體收集瓶8-1、第二溶液盛放瓶8-2、所述第二氣體收集瓶8-1、第二溶液盛放瓶8-2之間通過第四液體導(dǎo)管8-3連通，所述第二氣體收集瓶8-1與所述第二微生物反應(yīng)倉4通過第五氣體導(dǎo)管22連通，所述第五氣體導(dǎo)管22上串聯(lián)第三截止閥23，所述第二氣體收集瓶8-1內(nèi)設(shè)有第四氣體濃度報警器8-4。所述第一氣體收集瓶7-2、第二氣體收集瓶8-2上帶有刻度。

所述第一微生物反應(yīng)倉3和第二微生物反應(yīng)倉4為密閉的、上下分別帶有密封螺栓和密封螺母的圓柱形倉體，所述第一微生物反應(yīng)倉3設(shè)于第二微生物反應(yīng)倉4之上，且第一微生物反應(yīng)倉3下部的密封螺母與第二微生物反應(yīng)倉4上部的密封螺栓連接。本實施例中，第一微生物反應(yīng)倉3和第二微生物反應(yīng)倉4之間通過兩條第三氣體導(dǎo)管9連通，每條氣體導(dǎo)管上均串聯(lián)有第一截止閥。第一氣體導(dǎo)管14、第二氣體導(dǎo)管24、第三氣體導(dǎo)管9、第四氣體導(dǎo)管20、第五氣體導(dǎo)管22采用耐腐蝕材料制成。

利用本裝置模擬生物硫酸鹽形成的實驗方法如下：

a)制備硫酸鹽還原菌菌液：

將硫酸鹽還原菌接種到培養(yǎng)基中，培養(yǎng)基每升含有0.4～0.6g的磷酸氫二鉀、0.8～1.0g的氯化銨、0.4～0.5g的硫酸鈉、3.2～3.5g的乳酸鈉、18.0～20.0g硫酸鎂、0.09～0.11g的氯化鈣、0.8～1.0g的酵母粉、0.08～0.1g的維生素C、0.08～0.1g的六水合硫酸亞鐵胺；將上述培養(yǎng)基在酸堿度6～8、溫度25～35℃放置厭氧培養(yǎng)箱中培養(yǎng)2～3天，得到硫酸鹽還原菌菌液。

b)制備硫氧化細菌菌液：

將硫氧化細菌接種到培養(yǎng)基中，培養(yǎng)基每升含有1.0～1.2g的磷酸氫二鈉、1.8～2.0g的磷酸二氫鉀、0.08～0.1g的氯化鎂、0.08～0.1g的氯化銨、0.02～0.03g的氯化鈣、0.01～0.03g的氯化鐵、0.01～0.03g的氯化鎂、9.0～11.0g的硫代硫酸鈉，將上述培養(yǎng)基在酸堿度6～8、溫度25～35℃的環(huán)境下以轉(zhuǎn)速160～180r/min攪拌培養(yǎng)2～3天，得到硫氧化細菌菌液；

c)在氮氣提供裝置1中裝入N₂氣體，在氧氣提供裝置2中裝入O₂氣體。

d)將步驟(a)制得的所述硫酸鹽還原菌菌液裝入所述硫酸鹽還原菌菌液提供容器5中，將步驟(b)制得的所述硫氧化細菌菌液裝入所述硫氧化細菌菌液提供容器6中，第一蠕動泵18將硫酸鹽還原菌菌液泵入所述第一微生物反應(yīng)倉3，第二蠕動泵25將硫氧化細菌菌液泵入所述第二微生物反應(yīng)倉4；打開所述第一電磁閥15，將步驟(c)制得的N₂氣體提前充滿所述泵有硫酸鹽還原菌菌液的第一微生物反應(yīng)倉3；將步驟(c)制得的O₂氣體充入所述泵有所述硫氧化細菌菌液的第二微生物反應(yīng)倉4，保持正常的空氣含氧量，所述第二氣體濃度檢測報警器12控制與其相連的第二電磁閥16關(guān)閉，O₂氣體停止向所述第二微生物反應(yīng)倉4充入。

打開第二截止閥21和第三截止閥23，關(guān)閉所述第一微生物反應(yīng)倉3通向所述第二微生物反應(yīng)倉4的第一截止閥10。當(dāng)所第一氣體檢測收集裝置7、第二氣體檢測收集裝置8中的所述第三氣體濃度報警器7-4、第四氣體濃度報警器8-4出現(xiàn)示數(shù)時，關(guān)閉通向第一氣體檢測收集裝置7、第二氣體檢測收集裝置8的第二截止閥21和第三截止閥23。

打開所述第一微生物反應(yīng)倉3通向所述第二微生物反應(yīng)倉4的第一截止閥10，當(dāng)所述述第二微生物反應(yīng)倉4中的H₂S氣體濃度達到10～30ppm時，所述第二氣體濃度報警器12報警并關(guān)閉第一截止閥10，H₂S氣體停止向所述第二微生物反應(yīng)倉4充入，打開第二截止閥21和第三截止閥23收集多余的H₂S氣體。在所述第二微生物反應(yīng)倉4內(nèi)生成生物硫酸鹽。