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水性切削液发臭原因史上最全分析,令人脑洞大开!

发布时间 2018-06-26

水基金属加工液具有良好的冷却和安全性能,得到了越来越广泛的应用,然而水基金属加工液也是微生物滋生的理想环境,一大群适宜的微生物会在金属加工液中滋生,是导致金属加工液失效的最主要原因。 本文先分析指出水基金属加工液构成微生物滋生的理想环境和在其中可能生长的微生物种群,进而分析了影响微生物生长的理化因子,即温度、pH、基质活性以及辐射和超声波等,在此基础上讨论了防止微生物滋生的可能措施和方法。


下文阐述了水基金属加工液中微生物滋生条件,并提出了微生物滋生的预防措施与方法。



1.水基金属加工液是微生物生长的理想环境

微生物细胞平均含水分80%左右,其余20%是干物质,在这些干物质中有蛋白质、碳水化合物、脂类和矿物质等,主要由碳、氢、氧、氮四大元素和一些矿物质组成。微生物在生长过程中必须有充足的水分,需要构成细胞有机物的碳架、提供能量的碳源和构成细胞质的蛋白质与氨基酸等物质的氮源,以组成自己的细胞体。

在金属加工液中含有大量的有机物包括基础油和各种润滑添加剂都可能构成微生物生长的碳源;用以维持pH的胺是很好的氮源,而很多碳、氮组分同时又兼有能源功能,配液用水中含有大量的矿物质以及所加工的金属部件含有多种合金元素,因此,金属加工液中是微生物滋生的理想环境。

2.水基金属加工液中滋生的微生物种群

金属加工液中出现的微生物区系相当广泛。微生物的分类命名比较复杂,按照其对氧气的需求差别,可将微生物分为好氧菌、厌氧菌和兼性厌氧性菌。好氧菌需要分子态氧进行有氧呼吸,大多数细菌,所有放线菌和霉菌都属于这种类型。厌氧菌通过无氧呼吸或者发酵的形式进行新陈代谢,金属加工液中典型的厌氧菌如硫螺菌属,兼性厌氧性微生物则不管是否有分子态氧存在,都可以生存。

聚生体内的微生物互动其实很复杂,对金属加工液而言,厌氧菌的危害更大。虽然厌氧菌正常状况下不太能够生长,但因为形成菌落,好氧菌的生长将为厌氧菌创造条件,因为好氧菌的滋生为厌氧菌创造了食物条件。

实际上在金属加工液中滋生的是各种菌体的集合体,形成了微生物菌落,有些都达到了几万DALTON。下图是不同菌体结合在一起的实物照片。 



3.微生物生长的理化因子

微生物的生长有赖于其存在的周围环境,这些环境参数既可以极大的促进其增长,又可以显著地抑制其生长,这些参数包括温度、pH、基质活性以及辐射和超声波等。
3.1 温度不同微生物有不同的生长温度范围,可将其归类为嗜冷型,嗜温型和湿热型细菌,其适宜的温度生长范围如下图所示。 



金属加工液中所遇到的微生物绝大多数都是嗜温型的,最适合生长温度范围是25-43℃。温度超出生长范围的影响有所不同,低于最低温度界限,微生物的新陈代谢速度降低,但如果高于最高温度界限,原生质变态,失去功能协调,出现异常变态,导致死亡。

3.2 pH值
每种微生物都有最适宜的pH和一定的pH 适应范围,大多数细菌和原生菌的最适宜范围是6.5-7.5。

在最适合的pH值范围时酶活性最高,促进微生物生长。下图显示金属加工液中不同pH 对微生物滋生的影响。结果显示,金属加工液的pH范围在9以上时,基本能够抑制细菌的滋生。



3.3 基质水活性 
金属加工液中的微生物在相关固体表面上生长,这时在很大程度上取决于基质水的活性。基质水活性(αw)通常定义为基质表面水分所产生的蒸汽压与纯水蒸汽压之比。

霉菌生长所需要的基质水分很低,所以,在一些金属加工液的溅落区域是容易生长霉菌的。 

3.4 辐射和超声波
辐射是指由电磁波的传递,包括无线电波、可见光、X-射线、γ-射线和宇宙线。在可见光范围内,短光波的紫外光波具有较强的杀菌作用,可能会致使微生物染色体畸变,从而起到有抑菌作用。超声波灭菌的机理在于它可震破微生物细胞,频率越高,效果越显著。 4微生物滋生的预防

对于微生物的预防可以有如下的途径和方法:

4.1 采用杀菌剂
这是目前最普遍使用的方法。使用杀菌剂需注意以下问题:
1)杀菌剂有抑菌杀菌之分,杀菌剂灭杀效果好,但抑菌剂持续时间长,最好两者配合使用,或者现场在菌类滋生时采用杀菌剂,在原液产品中使用抑菌剂;2)甲醛释放型杀菌剂因环保界面差,其使用越来越受到限制;3)注意杀菌剂效力,杀菌剂不管在原油产品中还是在乳液中,其有效性只能持续一段时间,而且杀菌剂在存放期间其效力随时间递减,加之微生物还可能培养出抗药性,因此使用杀菌剂并不能完全解决菌类滋生问题,而且,杀菌剂本身对环境有不良影响。 

4.2 使用生物稳定的产品

解决细菌滋生的根本方法是进行切削液配方改进。过去常利用硼酸盐组分或铜盐等减缓细菌生长,现在环保要求限制硼的使用,甚至要求是无硼产品,必须寻求新的技术来开发真正的生物稳定产品。好富顿公司生产的HOCUT 795系列产品,应用最新生物稳定技术,遴选不会滋生菌类的组分,能从根本上防止细菌滋生。它不像杀菌剂快速杀死细菌,但由于它不含使细菌滋生的组分,所以,细菌数目会逐步减少,从而能从根本上防止微生物的滋生。

除此以外,根据上述微生物生长的条件,可以对金属加液采取下列措施,来抑制微生物的生长:
保持温度在50℃以上
通过有效循环,及时撇除液上浮油,向液中鼓气来破坏厌氧环境。
保持金属加工液的pH值,使之高于9.0
高能照射,可用于配液用水处理,有助于降低菌类滋生。
 

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